破解低浓度瓦斯利用难题,为能源安全加码|亚洲欧美日韩一区二区

  探索低浓度瓦斯变废为宝(迈向“十五五”的创新图景)

  加快建设新型能源体系。

  ——摘自“十五五”规划建议

  煤矿瓦斯,又被称为“煤层气”,伴随煤矿的开采排出,其主要成分是甲烷。甲烷得到合理利用,就是清洁能源。甲烷体积分数大于或等于30%的高浓度瓦斯可用于发电、燃烧,但受技术限制,大量浓度8%以下的瓦斯只能排空。山西是煤炭开采大省,推进低浓度煤矿瓦斯利用,是山西科研工作者的职责使命。

  过去十几年来,我和团队成员一直致力于低浓度瓦斯利用的技术攻关,探索出一条“瓦斯低浓替代、梯级提质利用”的技术路线,取得多项成果。其中,我们研发的“人工沸石分子筛技术”解决了浓度为2%—8%的瓦斯利用难题。

  低浓度煤矿瓦斯中混入大量空气,甲烷浓度被稀释,是阻碍其高效利用的重要因素。空气的主要成分是氮气,我们研发的技术能将甲烷与氮气高效分离,不仅能降低瓦斯富集提浓的下限,让原来不能直接利用的低浓度瓦斯变得能用,也为瓦斯的全浓度梯级提质利用打下了技术基础。

  沸石分子筛是一种具有规则孔道结构的硅铝酸盐材料,广泛应用于气体分离领域。但是,传统的沸石分子筛表面往往带有大量的平衡离子,对氮气分子产生额外的吸附作用,不利于从氮气中“筛”出甲烷。

  能否调整沸石分子筛中硅和铝的比例,保留材料对甲烷更多的吸附力?为了实现这个目标,我们历经了2万多次试验,终于研发出一种高性能吸附材料,用它进行甲烷提浓。提浓后的甲烷根据浓度不同,有的可以发电,有的可以燃烧。这项技术获得2021年度中国石油和化学工业联合会技术发明奖一等奖。

  2023年,通过校企合作,基于这项技术创建的示范项目在山西一家煤矿企业落地。投用那天,看着仪表盘上甲烷浓度的变化,大家都很激动。目前,项目已经安全、连续运行近两年。今年底,还将在第二家煤矿企业落地。

  去年底,生态环境部和市场监管总局联合发布了新修订的煤矿瓦斯排放标准,我国将煤矿瓦斯甲烷体积浓度排放限值由30%大幅收紧至8%。新标准的出台,为我们这项技术打开了发展空间,有望带来更多规模化应用的机会。

  今年10月底,国家能源局出台指导意见,推进煤炭与新能源融合发展。其中提到,“加强煤矿瓦斯全浓度利用,积极发展瓦斯发电、供热、提纯等利用方式”。今年,我和团队成员申请的两个国家级课题,都是聚焦于低浓度煤矿瓦斯的高效清洁利用。展望“十五五”,我们将继续优化低浓度瓦斯提纯技术,加快技术推广,为保障国家能源安全、推动煤矿绿色低碳转型提供科技支撑。

  (作者为怀柔实验室山西研究院副院长、太原理工大学教授,本报记者付明丽采访整理)

  延伸阅读

  2024年山西累计抽采煤层气超134亿立方米

  煤层气是一种优质清洁能源,属于非常规天然气。我国煤层气资源丰富,埋深2000米以浅的地质资源量超30万亿立方米。早期进行煤层气开发是为了确保煤矿安全生产,但随着开发技术逐步成熟,煤层气成为增强我国天然气自主保障能力的重要补充气源。

  山西上世纪90年代初开始探索煤层气开发,经过30余年技术攻关,形成了从钻井、压裂、排采到集输的系列技术工艺体系,探索出“先采气后采煤、采气采煤一体化”的煤矿瓦斯治理利用模式,形成高阶煤、薄煤层、中深层乃至深层煤层气多类型、多层系、差异化开发的格局。

  “十四五”时期,山西加快煤层气增储上产步伐,初步建成沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两大国家煤层气产业基地,建成潘庄、郑庄等6个10亿立方米级气田。2024年,山西累计抽采煤层气达134.3亿立方米。

  (本报记者付明丽整理)

  记者手记

  看得远,才能走得稳

  在行业空白时入局、在政策落地前破题,采访中,李晋平团队的前瞻性给记者留下了深刻印象。

  科研的前瞻性,从来不是漫无边际的空想,而是立足现实痛点的精准选择。李晋平是土生土长的山西人,他的科研方向始终与山西能源革命的需求紧密结合。他带领团队不仅成功破解低浓度瓦斯利用这一行业难题,还在低碳烯烃分离、绿氢制备等前沿领域取得创新成果。

  科研的前瞻性,更需要沉得下心的长期主义。为了将甲烷、氮气高效分离,团队历经2万多次试验,在200多种分子筛结构里“筛”了7年,才锁定了合适的材料结构。

  看得远,才能走得稳。创新路上,希望广大科技工作者把学术追求与国家战略需求、时代发展大势更好地结合,为推动产业发展、建设科技强国贡献更多力量。

  李晋平

  《人民日报》(2025年11月20日 第 07 版)

###yecaomei:zirandemeiweiyuyingyangyecaomei,xuemingFragariavesca,shiyizhongshengchangzaiziranhuanjingzhongdexiaoxingcaobenzhiwu,shuyuqiangweike。yuwomenchangjiandezaipeicaomeixiangbi,yecaomeitixingjiaoxiao,weidaoquegewainongyu,xuduoguononghemeishiaihaozhedouduizhezhongtianranguoshiqingyouduzhong。yecaomeitongchangshengchangzaisenlinbianyuan、caodiyijiyewaikongdidengdifang,guangfanfenbuyubeibanqiudewendaidiqu。tamentongchangzaichunmoxiachukaihua,jiaoxiaodebaisehuaduosuifengyaoye,suihoubianyunyuchuxianhongdeguoshi。youyushengchanghuanjingdeduoyangxing,yecaomeidekouganhefengweigeyoubutong,youdetianmeiwubi,youdezelvedaisuanwei,lingrenxiai。congyingyangjiazhilaikan,yecaomeifuhanweishengsuC、shanshixianweiheduozhongkangyanghuawuzhi。tamenbujinyouzhuyuzengqiangmianyili,haiyouzhuyucujinxiaohuahebaohuxinxueguanjiankang。zhengyinweiruci,xuduojiankangyinshichangdaozhejiangqishiweiyizhonglixiangdetianranxiaochi。chulemeiweiheyingyang,yecaomeihaiyoufengfudewenhuaneihan。zaixuduodifang,yecaomeixiangzhengzhechunzhenyuziran,changchangchuxianzaiminjiangushiheshigezhong。zaiertongjieriheqingzhuhuodongzhong,yecaomeiyechangbeiyongzuozhuangshiheshiwu,geirenmendailailetianzhendehuanle。caizhaiyecaomeibujinshiyizhongduidazirandeqinjintiyan,yeshiyizhonglequ。xuyaozhuyideshi,caizhaishiyaoquebaonenggoubianbieyecaomeiyuqitaleisizhiwu,yibimianwu#(#)#(#)#(#)野(ye)草(cao)莓(mei):(:)自(zi)然(ran)的(de)美(mei)味(wei)与(yu)营(ying)养(yang)野(ye)草(cao)莓(mei),(,)学(xue)名(ming)F(F)r(r)a(a)g(g)a(a)r(r)i(i)a(a)v(v)e(e)s(s)c(c)a(a),(,)是(shi)一(yi)种(zhong)生(sheng)长(chang)在(zai)自(zi)然(ran)环(huan)境(jing)中(zhong)的(de)小(xiao)型(xing)草(cao)本(ben)植(zhi)物(wu),(,)属(shu)于(yu)蔷(qiang)薇(wei)科(ke)。(。)与(yu)我(wo)们(men)常(chang)见(jian)的(de)栽(zai)培(pei)草(cao)莓(mei)相(xiang)比(bi),(,)野(ye)草(cao)莓(mei)体(ti)型(xing)较(jiao)小(xiao),(,)味(wei)道(dao)却(que)格(ge)外(wai)浓(nong)郁(yu),(,)许(xu)多(duo)果(guo)农(nong)和(he)美(mei)食(shi)爱(ai)好(hao)者(zhe)都(dou)对(dui)这(zhe)种(zhong)天(tian)然(ran)果(guo)实(shi)情(qing)有(you)独(du)钟(zhong)。(。)野(ye)草(cao)莓(mei)通(tong)常(chang)生(sheng)长(chang)在(zai)森(sen)林(lin)边(bian)缘(yuan)、(、)草(cao)地(di)以(yi)及(ji)野(ye)外(wai)空(kong)地(di)等(deng)地(di)方(fang),(,)广(guang)泛(fan)分(fen)布(bu)于(yu)北(bei)半(ban)球(qiu)的(de)温(wen)带(dai)地(di)区(qu)。(。)它(ta)们(men)通(tong)常(chang)在(zai)春(chun)末(mo)夏(xia)初(chu)开(kai)花(hua),(,)娇(jiao)小(xiao)的(de)白(bai)色(se)花(hua)朵(duo)随(sui)风(feng)摇(yao)曳(ye),(,)随(sui)后(hou)便(bian)孕(yun)育(yu)出(chu)鲜(xian)红(hong)的(de)果(guo)实(shi)。(。)由(you)于(yu)生(sheng)长(chang)环(huan)境(jing)的(de)多(duo)样(yang)性(xing),(,)野(ye)草(cao)莓(mei)的(de)口(kou)感(gan)和(he)风(feng)味(wei)各(ge)有(you)不(bu)同(tong),(,)有(you)的(de)甜(tian)美(mei)无(wu)比(bi),(,)有(you)的(de)则(ze)略(lve)带(dai)酸(suan)味(wei),(,)令(ling)人(ren)喜(xi)爱(ai)。(。)从(cong)营(ying)养(yang)价(jia)值(zhi)来(lai)看(kan),(,)野(ye)草(cao)莓(mei)富(fu)含(han)维(wei)生(sheng)素(su)C(C)、(、)膳(shan)食(shi)纤(xian)维(wei)和(he)多(duo)种(zhong)抗(kang)氧(yang)化(hua)物(wu)质(zhi)。(。)它(ta)们(men)不(bu)仅(jin)有(you)助(zhu)于(yu)增(zeng)强(qiang)免(mian)疫(yi)力(li),(,)还(hai)有(you)助(zhu)于(yu)促(cu)进(jin)消(xiao)化(hua)和(he)保(bao)护(hu)心(xin)血(xue)管(guan)健(jian)康(kang)。(。)正(zheng)因(yin)为(wei)如(ru)此(ci),(,)许(xu)多(duo)健(jian)康(kang)饮(yin)食(shi)倡(chang)导(dao)者(zhe)将(jiang)其(qi)视(shi)为(wei)一(yi)种(zhong)理(li)想(xiang)的(de)天(tian)然(ran)小(xiao)吃(chi)。(。)除(chu)了(le)美(mei)味(wei)和(he)营(ying)养(yang),(,)野(ye)草(cao)莓(mei)还(hai)有(you)丰(feng)富(fu)的(de)文(wen)化(hua)内(nei)涵(han)。(。)在(zai)许(xu)多(duo)地(di)方(fang),(,)野(ye)草(cao)莓(mei)象(xiang)征(zheng)着(zhe)纯(chun)真(zhen)与(yu)自(zi)然(ran),(,)常(chang)常(chang)出(chu)现(xian)在(zai)民(min)间(jian)故(gu)事(shi)和(he)诗(shi)歌(ge)中(zhong)。(。)在(zai)儿(er)童(tong)节(jie)日(ri)和(he)庆(qing)祝(zhu)活(huo)动(dong)中(zhong),(,)野(ye)草(cao)莓(mei)也(ye)常(chang)被(bei)用(yong)作(zuo)装(zhuang)饰(shi)和(he)食(shi)物(wu),(,)给(gei)人(ren)们(men)带(dai)来(lai)了(le)天(tian)真(zhen)的(de)欢(huan)乐(le)。(。)采(cai)摘(zhai)野(ye)草(cao)莓(mei)不(bu)仅(jin)是(shi)一(yi)种(zhong)对(dui)大(da)自(zi)然(ran)的(de)亲(qin)近(jin)体(ti)验(yan),(,)也(ye)是(shi)一(yi)种(zhong)乐(le)趣(qu)。(。)需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi),(,)采(cai)摘(zhai)时(shi)要(yao)确(que)保(bao)能(neng)够(gou)辨(bian)别(bie)野(ye)草(cao)莓(mei)与(yu)其(qi)他(ta)类(lei)似(si)植(zhi)物(wu),(,)以(yi)避(bi)免(mian)误(wu)

发布于:北京市