礦山科技

納米碳?xì)淙剂现苽湓囼?yàn)在國家能源集團(tuán)取得突破性進(jìn)展

近日，國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)納米碳?xì)淙剂现苽湓囼?yàn)取得突破性進(jìn)展，并通過權(quán)威機(jī)構(gòu)核心技術(shù)論證，打通了研究利用納米碳?xì)淙剂霞夹g(shù)推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵一環(huán)。

為全力推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效，國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)深刻認(rèn)識煤炭在能源轉(zhuǎn)型中的重要作用和職責(zé)使命，積極開展煤基特種燃料研究，深入推進(jìn)煤炭綜合利用與綠色低碳發(fā)展。自2021 年5 月份開展納米碳?xì)淙剂现苽涞仍囼?yàn)工作以來，通過核心技術(shù)攻關(guān)，已成功制備出單分散性良好的超細(xì)煤粉，取得突破性進(jìn)展。經(jīng)浙江大學(xué)測試，煤粉平均粒度由最初的1μm 降低到450nm，且煤粉加工效率相較之前提升近10倍。目前，該公司正與中國工程物理研究院合作開展納米碳?xì)淙剂蠚鈶B(tài)組分與熱值原位分析研究項(xiàng)目，進(jìn)一步發(fā)揮納米碳?xì)淙剂细綒滟x能優(yōu)勢，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

納米碳?xì)淙剂鲜且环N高效、清潔的煤基特種燃料，具有燃燒效率高、污染物排放量低等特點(diǎn)，粒徑尺寸是納米材料的重要指標(biāo)，對表面活性具有決定性的影響。利用自產(chǎn)煤加工制備的納米碳?xì)淙剂?，顆粒度小、表面活性高，灰、硫含量較低，進(jìn)入鍋爐后燃燒充分、燃盡率高、底渣排放量較低、節(jié)能效果顯著。同時(shí)，與先進(jìn)的循環(huán)流化床技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)燃料在850～950℃的低溫環(huán)境下充分燃燒，大大減少了二氧化硫、氮氧化合物及煙塵的排放。納米碳?xì)淙剂舷啾仍荷急M率提高到98%以上，相應(yīng)鍋爐熱效率由燃煤鍋爐提高到90%以上。

國家能源集團(tuán)準(zhǔn)能集團(tuán)全力推動(dòng)減污降碳協(xié)同增效，深化煤炭清潔高效利用效能，將納米碳?xì)淙剂霞夹g(shù)、智能微電網(wǎng)技術(shù)與新型儲能技術(shù)相結(jié)合，發(fā)展“納米碳?xì)淙剂习l(fā)電-光伏發(fā)電-電解鋁”產(chǎn)業(yè)體系，建設(shè)基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目的“源網(wǎng)荷儲”一體化和多能互補(bǔ)示范工程，持續(xù)推動(dòng)該集團(tuán)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，進(jìn)一步提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展，扎實(shí)推進(jìn)煤炭清潔低碳高效利用。

定向長距離密閉取芯 測瓦斯更精準(zhǔn)

2021年以來，晉能控股煤業(yè)集團(tuán)寺河礦著眼于煤礦井下大區(qū)域探測煤層瓦斯含量的現(xiàn)實(shí)需求，加快推廣應(yīng)用井下定向長鉆孔先進(jìn)鉆探技術(shù)與裝備，與多家單位聯(lián)合研發(fā)了煤礦井下長距離定點(diǎn)密閉取芯技術(shù)裝置。

該礦利用前期施工的近水平本煤層探查定向孔，查明煤芯取樣區(qū)域內(nèi)煤層起伏變化規(guī)律，完成取樣點(diǎn)和取樣定向孔設(shè)計(jì)，然后分段進(jìn)行定向鉆進(jìn)，確保定向孔沿設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)至取樣點(diǎn)，再利用該套技術(shù)裝置進(jìn)行取樣鉆進(jìn)和煤芯保壓采集，直至完成所有取樣點(diǎn)的煤芯采集。利用定向鉆機(jī)的優(yōu)勢，一個(gè)鉆孔就可以取得多個(gè)煤芯，省去了許多工序，大幅提升了鉆孔施工效率。

該技術(shù)成功應(yīng)用后，寺河礦降低掘進(jìn)成本2300萬元，掘進(jìn)效率提升了20%。目前，此項(xiàng)技術(shù)成果已完成驗(yàn)收鑒定，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。

“常規(guī)的煤芯取樣工藝會(huì)存在鉆孔施工偏差大、煤芯暴露時(shí)間過長等問題，不利于檢測煤層瓦斯含量，還存在交叉作業(yè)、重復(fù)作業(yè)等浪費(fèi)人力物力的情況。由于煤芯暴露時(shí)間短，我們只能使用普通鉆機(jī)進(jìn)行施工，最大取樣深度只能達(dá)到120m 左右，取樣覆蓋范圍小，且不能測量和控制實(shí)際取樣點(diǎn)的具體位置，導(dǎo)致取樣精度低，無法準(zhǔn)確進(jìn)行鉆探工作?！彼潞拥V抽放管理部副部長唐杰說。

為了解決這一關(guān)鍵技術(shù)難題，寺河礦的技術(shù)人員多次深入井下工作現(xiàn)場，跟蹤每一層煤層的取樣全過程。有時(shí)多次取樣結(jié)果不理想，他們?yōu)檫_(dá)到目標(biāo)，在井下一待就是十幾個(gè)小時(shí)。

經(jīng)過前期的反復(fù)考察與多次研究試驗(yàn)，寺河礦成功研發(fā)了長距離定點(diǎn)密閉取芯技術(shù)裝置。將取樣鉆桿送達(dá)工作位置后，在水辮與鉆桿連接處投入橡膠球，通過泥漿泵加壓將橡膠球送至投球裝置的球座中，堵塞球座底部的導(dǎo)水孔，再用泥漿泵持續(xù)加壓，讓液壓截?cái)噤N釘并向前運(yùn)動(dòng)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉取樣內(nèi)筒的球閥和解吸球閥，實(shí)現(xiàn)真正意義上的密閉取樣，確保煤層瓦斯取樣精度。