破解低浓度瓦斯利用难题,为能源安全加码|啊灬灬用力灬嗯灬3p黑人
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)
biaoti:shizhenyongshenmeyaohaodezuikuaizuiyouxiao?zhepianwenzhangniyidingyaokan!dajiahaoya!jintianxianggendajiafenxiangyixiaguanyushizhendewenti,xiangxinhenduoxiaohuobandouyouguozheyangdekunrao:pifufayang、hongzhong、tuopi,youqishizaihuanjideshihou,shizhengengshipinpinfufa。nadaodishizhenyongshenmeyaohaodezuikuaizuiyouxiaone?jiexialaijiurangwoweidajiapandianyixiao!shouxian,shizhendeleixingyouhenduo,baokuoteyingxingshizhen、jiechuxingshizhendengdeng。butongleixingdeshizhen,zhiliaodefangfaheyongyaoyehuiyousuobutong。suoyishouxianwomenyaomingquezijideshizhenleixing。buguo,zaizheliwoliaodeshiyixiebijiaotongyongdefangfaheyaowu,dajiazhiyaozaishiyongqianxianzixunyishengo!shouxiantuijiandejiushiwaiyongleiyaowu。duiyuqingdushizhen,tongchangyishenghuijianyishiyonghanyouqinghuakedesonghuofuqingsongdewaiyongyaogao。zhexieyaogaonengyouxiaojianqingyanzhenghesaoyang,rangpifuxunsuhuifu。shiyongshiyaozhuyi,jinliangtuzaiganjingdepifushang,xiaoguohuigenghaoo!qici,duiyuyixiebijiaowangudeshizhen,huozheyouganranfengxiandeqingkuangxia,keyikaolvshiyongkangshengsuleideyaowu。zhexieyaowunenggouxiaoyanshajun,bangzhuhuanjiezhengzhuang。danshi,yidingyaozaiyishengdezhidaoxiashiyong,buyaozijiluanyongo!chulewaiyongyao,koufuyaowuyeshiyigebucuodexuanze。birukangzuanyaowu,keyibangzhuhuanjiesaoyang,youqishizaiyejianhuirangnishuidegenghao。xiangshilvbennamin、yansuanxitiliqindengdoushichangjiandexuanze。buguo,fuyongkoufuyao标(biao)题(ti):(:)湿(shi)疹(zhen)用(yong)什(shen)么(me)药(yao)好(hao)得(de)最(zui)快(kuai)最(zui)有(you)效(xiao)?(?)这(zhe)篇(pian)文(wen)章(zhang)你(ni)一(yi)定(ding)要(yao)看(kan)!(!)大(da)家(jia)好(hao)呀(ya)!(!)今(jin)天(tian)想(xiang)跟(gen)大(da)家(jia)分(fen)享(xiang)一(yi)下(xia)关(guan)于(yu)湿(shi)疹(zhen)的(de)问(wen)题(ti),(,)相(xiang)信(xin)很(hen)多(duo)小(xiao)伙(huo)伴(ban)都(dou)有(you)过(guo)这(zhe)样(yang)的(de)困(kun)扰(rao):(:)皮(pi)肤(fu)发(fa)痒(yang)、(、)红(hong)肿(zhong)、(、)脱(tuo)皮(pi),(,)尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)换(huan)季(ji)的(de)时(shi)候(hou),(,)湿(shi)疹(zhen)更(geng)是(shi)频(pin)频(pin)复(fu)发(fa)。(。)那(na)到(dao)底(di)湿(shi)疹(zhen)用(yong)什(shen)么(me)药(yao)好(hao)得(de)最(zui)快(kuai)最(zui)有(you)效(xiao)呢(ne)?(?)接(jie)下(xia)来(lai)就(jiu)让(rang)我(wo)为(wei)大(da)家(jia)盘(pan)点(dian)一(yi)下(xia)哦(o)!(!)首(shou)先(xian),(,)湿(shi)疹(zhen)的(de)类(lei)型(xing)有(you)很(hen)多(duo),(,)包(bao)括(kuo)特(te)应(ying)性(xing)湿(shi)疹(zhen)、(、)接(jie)触(chu)性(xing)湿(shi)疹(zhen)等(deng)等(deng)。(。)不(bu)同(tong)类(lei)型(xing)的(de)湿(shi)疹(zhen),(,)治(zhi)疗(liao)的(de)方(fang)法(fa)和(he)用(yong)药(yao)也(ye)会(hui)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。(。)所(suo)以(yi)首(shou)先(xian)我(wo)们(men)要(yao)明(ming)确(que)自(zi)己(ji)的(de)湿(shi)疹(zhen)类(lei)型(xing)。(。)不(bu)过(guo),(,)在(zai)这(zhe)里(li)我(wo)聊(liao)的(de)是(shi)一(yi)些(xie)比(bi)较(jiao)通(tong)用(yong)的(de)方(fang)法(fa)和(he)药(yao)物(wu),(,)大(da)家(jia)只(zhi)要(yao)在(zai)使(shi)用(yong)前(qian)先(xian)咨(zi)询(xun)医(yi)生(sheng)哦(o)!(!)首(shou)先(xian)推(tui)荐(jian)的(de)就(jiu)是(shi)外(wai)用(yong)类(lei)药(yao)物(wu)。(。)对(dui)于(yu)轻(qing)度(du)湿(shi)疹(zhen),(,)通(tong)常(chang)医(yi)生(sheng)会(hui)建(jian)议(yi)使(shi)用(yong)含(han)有(you)氢(qing)化(hua)可(ke)的(de)松(song)或(huo)氟(fu)轻(qing)松(song)的(de)外(wai)用(yong)药(yao)膏(gao)。(。)这(zhe)些(xie)药(yao)膏(gao)能(neng)有(you)效(xiao)减(jian)轻(qing)炎(yan)症(zheng)和(he)瘙(sao)痒(yang),(,)让(rang)皮(pi)肤(fu)迅(xun)速(su)恢(hui)复(fu)。(。)使(shi)用(yong)时(shi)要(yao)注(zhu)意(yi),(,)尽(jin)量(liang)涂(tu)在(zai)干(gan)净(jing)的(de)皮(pi)肤(fu)上(shang),(,)效(xiao)果(guo)会(hui)更(geng)好(hao)哦(o)!(!)其(qi)次(ci),(,)对(dui)于(yu)一(yi)些(xie)比(bi)较(jiao)顽(wan)固(gu)的(de)湿(shi)疹(zhen),(,)或(huo)者(zhe)有(you)感(gan)染(ran)风(feng)险(xian)的(de)情(qing)况(kuang)下(xia),(,)可(ke)以(yi)考(kao)虑(lv)使(shi)用(yong)抗(kang)生(sheng)素(su)类(lei)的(de)药(yao)物(wu)。(。)这(zhe)些(xie)药(yao)物(wu)能(neng)够(gou)消(xiao)炎(yan)杀(sha)菌(jun),(,)帮(bang)助(zhu)缓(huan)解(jie)症(zheng)状(zhuang)。(。)但(dan)是(shi),(,)一(yi)定(ding)要(yao)在(zai)医(yi)生(sheng)的(de)指(zhi)导(dao)下(xia)使(shi)用(yong),(,)不(bu)要(yao)自(zi)己(ji)乱(luan)用(yong)哦(o)!(!)除(chu)了(le)外(wai)用(yong)药(yao),(,)口(kou)服(fu)药(yao)物(wu)也(ye)是(shi)一(yi)个(ge)不(bu)错(cuo)的(de)选(xuan)择(ze)。(。)比(bi)如(ru)抗(kang)组(zu)胺(an)药(yao)物(wu),(,)可(ke)以(yi)帮(bang)助(zhu)缓(huan)解(jie)瘙(sao)痒(yang),(,)尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)夜(ye)间(jian)会(hui)让(rang)你(ni)睡(shui)得(de)更(geng)好(hao)。(。)像(xiang)是(shi)氯(lv)苯(ben)那(na)敏(min)、(、)盐(yan)酸(suan)西(xi)替(ti)利(li)嗪(qin)等(deng)都(dou)是(shi)常(chang)见(jian)的(de)选(xuan)择(ze)。(。)不(bu)过(guo),(,)服(fu)用(yong)口(kou)服(fu)药(yao)