浅谈煤炭与电力工业的发展

通过对中国目前能源结构和电力工业结构的分析，认为从我国实际出发，认为从我国实际出发，煤炭在今后相当长的时间内仍是能源生产和消费主力，发电能源还只能主要依靠煤炭。尽管电力工业结构向多元化发展，但以煤电为主的格局在2050年以前不会有太大变化。并在分析了煤炭与电力工业的关系之后，提出煤炭、电力、运输要协调发展，能源发展与建设要以电力为中心，积极推行洁净煤燃烧技术。根据以煤电为主的发展战略，指出了煤电机组建设的有效途径。     

世界煤炭远景仍然看好

世界煤炭远景仍然看好Ｐ．Ｅ．杜利尔煤炭是世界上最经济、分布最广的矿物燃料。煤炭用于发电满足人们对能源迅速增长需求，故煤炭日益显示出其重要性。世界主要能源组织最新预测也表明，发电主要是用煤炭。甚至世界石油输出国组织（欧佩克）预测到２０２０年煤的耗量要超...     

“超临界水蒸煤技术”首个示范项目启动

正日前,西安交通大学"煤炭超临界水气化制氢发电多联产技术"首个50 MW超临界水蒸煤热电联产示范项目启动,项目建成后将实现硫氧化物、氮氧化物、烟尘和污水的零排放。"煤炭超临界水气化制氢发电多联产技术"是郭烈锦院士带领科研团队经过20年攻关取得的重大创新成果,实现了煤炭能源的高效、洁净、无污染转化和利用,对加快治污降霾、改善环境等具有重大、深远意义。     

基于CFB发电技术的煤泥及矸石利用途径探讨

随着全国原煤入选率的逐步提高,矿区煤泥、矸石产量将大幅提高且更加集中。目前我国煤泥、矸石利用方式粗放,主要掺回混煤销售或在矿区周边堆存,部分就地发电,存在利用率低、浪费能源、污染破坏矿区生态环境等亟待解决的问题。实践证明,循环流化床(简称CFB)发电技术是大规模清洁利用煤泥、矸石等低热值煤的最佳方式,也是降低煤泥、矸石燃烧引起的污染程度最经济的方式。国内CFB发电技术经过近三十年的发展,完成了容量从小到大、参数从低到高的技术发展历程,实践证明CFB发电技术是成熟的。由于我国CFB发电技术大型化发展进程慢,小容量CFB机组占比大,现役CFB机组总体能耗及污染物排放浓度高,不能满足国家最新的节能减排政策。新形势下,神华国能集团牵头承担国家重点研发计划课题—超超临界CFB锅炉技术研发与示范,探索煤泥、矸石高效绿色发展之路,实现矿区煤泥、矸石规模化就地清洁转化利用。这对促进我国现役CFB机组升级改造、促进大型煤炭基地煤炭集约高效绿色发展具有重大的推广示范意义。     

碳中和目标下煤炭变革的技术路径

碳中和目标下传统能源体系面临根本性变革,煤炭作为国家能源安全的压舱石,如何引领绿色发展、实现双碳目标是煤炭行业发展的责任。为此,从碳中和目标的客观要求出发,明确煤炭在未来能源体系下不同情景（可控保底、优化保底、核心保底）弹性安全区间中的重要作用;利用全生命周期评价方法厘清煤炭资源全过程碳足迹,探索不同技术路径下煤炭技术变革和创新发展的可行性;最后,提出顺应碳中和愿景目标要求的未来煤炭行业颠覆式变革技术路径,并探讨2条技术路径的优劣性。结果表明：（1）煤炭在未来能源体系下仍可发挥重要作用,尤其是作为保底安全能源不可或缺。在核心保底、优化保底和可控保底等3种情景弹性安全区间中分别占61.5%,47.1%,43.5%;（2） 2019年煤炭全生命周期碳足迹为71.3亿t,其中,发电和供热环节占56.1%,钢铁冶炼占26.6%,煤化工环节占8.1%。推行零碳高效发电、终端电气化和煤制绿氢是煤炭行业实现碳中和目标的技术变革之首选;（3）探讨了UCG-IGCC-CCUS发电技术和UCG-H₂-CCUS制绿氢技术变革的可行性,与超超临界燃煤和IGCC发电相比,UCG-IGCC-...     

“十三五”中后期我国煤电发展转型研究及未来预测

随着我国能源结构转型的不断推进,煤电在电力结构中的占比逐步降低,清洁可再生能源发电装机快速发展,未来将逐步取代煤电的主导地位;但短期来看,出现短期电力需求超预期增长的情况,仍然要依靠煤电保障电力安全。同时,认为随着"十三五"后期电力需求增速放缓,煤电机组将由电量型机组向基荷机组(电量型)和提供灵活性和辅助服务机组(电力型)转变,以保障电力安全和可再生能源消纳。分析研究了新旧动能转换期重点行业用电需求现状,提出在短期内2018年的高用电增速并不可持续。综合评估确定了2020年的合理煤电规模,并针对煤电灵活性改造给出具体建议。估算2020年电力行业煤炭消费量约为13.2亿t标煤,2030年约为11.7亿t标煤。     

燃煤发电机组运行过程中能耗及节能研究

超临界二氧化碳燃煤发电是一种高效、清洁利用的煤炭发电技术，具有广泛的应用前景。从能源和能量平衡2方面对超临界二氧化碳燃煤电厂与蒸汽朗肯循环电厂进行了比较研究，揭示了电厂内能量和〖XC<火用.eps>；%90%95，XQ；P〗的转换以及转移方式。当主要气体参数为32 MPa/620 ℃并采用二次再热工艺时，超临界二氧化碳燃煤电厂和蒸汽朗肯循环电厂的发电效率分别为4906%和4812%，相应的激发效率分别为4802%和4710%。研究揭示了超临界二氧化碳燃煤电厂的节能机理，超临界二氧化碳燃煤电厂锅炉系统的燃烧效率较低，使输送到超临界二氧化碳循环的能量水平高于输送到朗肯循环的能量水平，二氧化碳通过吸收高水平的能量，通过超临界二氧化碳循环产生更多的机械功率，以获得更高的功率效率。     

碳中和背景下循环流化床燃烧技术在中国的发展前景

循环流化床（CFB）燃烧技术因其独特的低成本污染控制优势得到了高度重视，近年来我国在此领域的技术发展取得了长足的进步。回顾了我国CFB燃烧技术的发展历程，从最初的跟踪学习到技术创新，走出了一条适应中国国情的独立创新发展道路，先后开发出高性能CFB锅炉、节能型CFB锅炉和超低排放CFB锅炉，同时提高蒸汽参数和大型化，引领了CFB技术的国际发展。目前我国成为世界上CFB锅炉最大的设备供应商和使用者，CFB发电机组作为我国燃煤发电体系中的重要组成部分，为可靠廉价电力供应和劣质燃料消纳做出了重要贡献。碳中和条件下，煤炭作为保底能源在电力系统安全托底中不可或缺。作为低热值煤以及难燃高硫无烟煤的高效清洁发电利用的主要方式，CFB锅炉应在深度调峰和快速变负荷灵活性方面展现更大优势。结合新能源高比例消纳的调峰需求，可以开发粉煤CFB锅炉技术、探索分布式小容量高参数CFB锅炉、挖掘CFB机组0～100%负荷长周期压火与快速热态启动潜力，进一步提高CFB机组运行灵活性；在运行灵活性基础上发挥CFB锅炉燃料灵活性的优势，突破高硫无烟煤超超临界高效发电与超低排放同步实现的难题，消纳煤炭绿色开采洗选副产的劣质燃...     

高效洁净燃煤发电发展路线研究

由于我国煤电基数较大,尽管平均供电煤耗有明显下降趋势,但煤电机组总发电量和煤炭消费量仍将处于上升趋势。如按现有发电技术水平预计(按2010年平均供电煤耗355 g/kW·h,电煤平均热值21 MJ/kg估算),2020年、2030年和2050年,电煤消费总量将达到24.06亿t/a、27.94亿t/a和26.95亿t/a[1],这将给电煤供应和环境保护带来很大压力。要降低供电煤耗,减少燃煤污染物排放,必须大力发展高效清洁发电技术,如发展超临界、超超临界、IGCC、煤基多联产系统、烟气脱硫系统(FGD)、催化氧化还原脱氮技术(SCR)、二氧化碳捕集与埋藏技术等。     

洁净煤技术产业化与我国能源结构优化

各国能源结构取决于资源，经济，科技发展等综合因素，煤炭资源丰富的发展中国家往往以煤为主；能源相对短缺是伴随我国经济社会发展整个过程的长期问题；煤炭是可靠的，廉价的，可以洁净利用的能源；我国现行落后的煤炭消费方式是造成环境污染严重的重要原因；改变我国目前能源结构中煤的生产和消费比重过高的状况，优化能源结构已势在必行，发展洁净煤技术，推动实现产业化是当前适合国情源结构优化措施。“十五”期间建议国家集中抓好3件事：（1）改变煤炭终端消费比例过高的落后消费方式，加大煤炭就地转化的比例；（2）大力发展煤炭洗选加工，提高商品煤质量；（3）对燃煤污染实行全过程综合治理，调整能源结构，发展洁净能源，推动洁净煤技术产业化需要一系列配套的政策和系统的法规的支撑。     

临涣煤矿瓦斯防治技术研究

根据临涣煤矿六采区1061工作面的实际地质与开采技术条件,在综合分析和研究的基础上,制定了1061工作面回采期间的瓦斯治理技术方案,其方案总体架构是构建“风排瓦斯+综合抽采瓦斯（地面井+高位钻孔+上向拦截钻孔+采空区埋管）”技术体系。六采区瓦斯治理技术方案的实施,确保了六采区回采期间采掘工作面的瓦斯浓度在《煤矿安全规程》规定的临界指标内,实现了1061工作面的瓦斯治理目标,确保了安全生产。     

煤矿井下供电过程电力监控系统应用研究

目前煤矿井下电力系统发生了各种各样的创新和变化。部分矿井使用更高的功率和配电电压较高的电气开关设备,通常使用可编程逻辑控制器（PLC）进行控制、监控和诊断应用,使用内置测试电路改进继电保护,在负载附近进行功率因数校正,以改进电压调节以及修改电力系统部件布置。电力监控系统是由于工作面设备（尤其是长壁设备）的功率需求显著增加所必需的。监测系统主要目的是改善动力系统的运行特性,提高了矿井生产安全性。介绍了利用ARM和以太网技术为核心的煤矿井下监控系统,并对系统进行测试分析,表明了系统稳定可靠且安全性较高。     

“四优化一提升”助推煤炭企业科技减人和安全高效实践与启示

为应对煤炭行业面临的严峻经济形势,在分析中国平煤神马集团矿井存在主要困难和问题的基础上,通过优化矿井布局、优化生产系统、优化工程设计、优化劳动组织和提升矿井机械化、自动化、信息化、智能化水平（简称“四优化一提升”）实践,推进煤矿科技减人工作,提高煤矿安全高效开采水平,实现煤炭企业减亏增盈和安全发展的目的。     

矿用隔爆兼本安型软启动器过流拒动分析

为了查找主排水泵的驱动电机（下称电机）定子绕组启动中烧损原因并制定相应防范措施，通过对控制主排水泵的交流软启动器和启动器上级的高压真空配电装置的速断与过流保护动作定值的比对，剖析出启动器启动方式设定为电压斜坡方式致使电机启动电流大于设定为电流斜坡启动方式时的启动电流，长时运行后导致电机定子绕组烧损。启动器保护级别设定为重载，造成电机故障电流相同时启动器的过流脱扣用时较长。该过流脱扣用时较长与高压开关的过流与速断保护动作定值设定偏小是电机定子绕组烧损时启动器过流保护拒动的真实原因。短路容量较小的供电系统保护装置速断保护定值的选定依据是高（低）压两相短路电流的公式算法，控制泵（风机）类负载的启动器宜选用电流斜坡启动方式、其保护级别与负载现场匹配是启动器现场技术管理务必重视的要点。利用三相交流电动机启动状态等效电路概算电机定子绕组启动中短路电流特定值，为启动器速断保护校验提供例证。     

煤炭清洁高效利用的探索与发现

现阶段煤炭在我国仍然是极为主要的能源,其成本比较低廉,但利用率相对低下、燃烧后污染性相对偏高。因此,我国必须提升煤炭的清洁度与利用率,这是确保能源安全、完善能源结构、提升环境质量的重要措施,也是推进中国能源消费革命的重要组成部分。从煤炭利用引起的环境问题着手,使用科技创新的手段,通过综合分析研究的方法,从燃煤烟气净化、提高原煤洗选率、发展更高效更洁净的燃烧技术、合理选择燃烧方式、提升煤炭品质等角度,分析了实施何种策略能够将煤炭燃烧所释放的烟气污染物减到最低,从而实现对煤炭的清洁高效利用。     

大海则煤矿顶板富水含水层下开采水害防治研究

为了解决顶板富水含水层下开采过程中所面临的水害问题，以侏罗纪煤田榆横北区大海则煤矿为例，通过分析矿井水文地质条件，确定了主要充水水源和充水通道，计算了防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，并预测了矿井开采2号煤层时的涌水量，提出了相应的防治措施。结果表明:矿井开采2号煤层时，其主要充水水源为煤层顶板侏罗系延安组、直罗组含水层水，主要充水通道为覆岩导水裂隙带。通过计算防隔水煤（岩）柱留设宽（厚）度，分析判断其在现有2号煤层开采条件下，不会受到顶板白垩系洛河组强含水层影响。采用解析法和数值法进行矿井涌水量预测，取其算术平均值作为参考。结合矿井条件和现场实际，提出井下钻探、地球物探、水文地质监测等综合防治措施，通过预防、探查、疏排、监测等手段，共同解决矿井水害问题。     

高压水力机械掏穴工艺在突出矿井穿层钻孔中的研究及应用

随着矿井开采强度增大、井工深度的延伸,煤与瓦斯突出现象在我国煤矿矿井建设和煤炭开采中频繁发生,严重制约着煤矿安全生产,突出矿井的瓦斯区域治理技术也在经历多层次的发展研究试验。鹤壁矿区为单一可采煤层,整体构造形态为单斜,走向近南北,向东倾斜。其中二₁煤为主采煤层（唯一可采煤层）,其他煤层都不可采,矿区没有解放层可采,采取区域治理措施困难。矿区地质构造复杂,断层褶曲发育;井田深部断层更多,给矿井开采和瓦斯综合治理带来很大困难。鹤煤八矿在瓦斯区域治理方面经过多年的实践,逐步掌握了多种治理技术,取得了阶段性成绩;鹤煤八矿针对穿层钻孔瓦斯治理技术措施井下进行了现场探索与研究,通过在32集中巷多次进行技术方案论证、实践,并试验高压水力机械掏穴工艺,分析掌握了瓦斯涌出特征、有效影响半径、提高抽采纯量等多方面技术数据。     

平顶山矿区深部地热危害调查及对策

为研究平顶山矿区深部地热灾害的主要防治技术方案与措施,以及确定矿井降温研究思路与方向,通过调查矿区地勘测温数据、井下煤岩温度与高温涌水情况及现用的机械降温防治技术,并结合矿区地质构造,探寻出深部地热灾害产生的主要原因、地温变化规律与发展趋势,以及当前地热灾害防治面临的主要技术问题等,认为基于地温梯度进行地温预测是不准确的,深部地温（李口向斜轴部）将基本恒定,当前的主要任务及对策是在总结现有热害防治技术的基础上进行装备升级并开展基础应用性研究。     

基于经验拟合法的燃煤电厂二氧化碳排放特征分析

依据IPCC清单编制指南第三类方法（T3）,对燃煤电厂近6年的相关数据进行调查与收集,采用经验拟合法计算方案核算燃料的单位热值含碳量,经计算得出燃煤电厂煤炭燃烧产生的CO₂排放量,并进一步核算出单位燃煤消耗量的CO₂排放量,以此指标衡量燃煤电厂的CO₂排放水平。通过对不同机组类型、不同燃料类型、不同机组容量产生的单位燃煤消耗量的CO₂排放量对比分析,得出燃煤电厂的CO₂排放特征。     

功率超声波技术在低透气性煤层增透试验中的应用

为了增加低透气性煤层渗透率,提高预抽煤层瓦斯抽采效率,提出了一种安全高效的新型功率超声波技术来实现对煤层的增透,超声波增透煤层时通过破裂和声波扰动的方式增加了煤层透气性,这些方式的加载使得其原先裂缝不断地扩展、延伸,最终达到增透整个煤层的作用。将功率超声波技术应用于2130矿24312采煤工作面,采用回风巷顺层布孔的方式进行作业,现场试验结果表明:功率超声波增透技术显著提高了煤层瓦斯抽采浓度和抽采纯量,同时降低了瓦斯抽采钻孔的工程量。现场证明功率超声波技术作用于低透气性煤储层,提高了瓦斯抽采效率,对于矿井瓦斯高效抽采具有广阔的应用前景。