破解低浓度瓦斯利用难题，为能源安全加码|国产精品AV在线
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)
nanguazi，zuoweiyizhongchangjiandejiankangshipin，jinnianlaishoudaoleyuelaiyueduorendeguanzhu。qifengfudeyingyangchengfenheduozhongjiankanggongxiao，shiqibujinzaipengrenzhongbeiguangfanshiyong，gengbeishiweiyizhongyangshengjiapin。benwenjiangtantaonanguazideduozhongzuoyongyugongxiao，renweiqizairichangyinshizhongbukehuoque。shouxian，nanguazifuhanduozhongyingyangchengfen，youqishidanbaizhi、zhifangsuanhekuangwuzhi。mei100kedenanguazizhongyuehanyou30kededanbaizhihe40kedezhifang，erqizhongbubaohezhifangsuanzhanbihengao，duixinxueguanjiankangdayoubiyi。ciwai，nanguazizhonghaihanyoufengfudexin、mei、tiedengweiliangyuansu，zhexiekuangwuzhiduiyuweichishentidezhengchanggongnengzhiguanzhongyao，youqishizaizengqiangmianyilihecujinxinchendaixiefangmian。qici，nanguaziduinanxingjiankangjuyoujijidezuoyong。yanjiubiaoming，nanguazizhongfuhandezhiwuzaichunhexinyuansunenggoucujinqianliexianjiankang，jiangdinanxinghuanqianliexianjibingdefengxian。ciwai，nanguazizhongdeOmega-3zhifangsuanyeyouzhuyugaishanjingzizhiliang，congertishengshengyunengli。zheshinanguazichengweinanxingpengyoumenzairichangyinshizhongbukehuoquedeshiwuxuanze。ciwai，nanguazihaijuyouyidingdekangyanghuazuoyong，nenggoubangzhuqingchutineideziyouji，jianhuanshuailaoguocheng。qifenghoudeweishengsuEheqitakangyanghuawuzhi，bujinnengbaohuxibaojiankang，haiyouzhuyuyufangduozhongmanxingjibingdefasheng。zuihou，nanguazizuoweiyizhongtianrandelingshi，weidaoxianmei，shihegezhongrenqun南(nan)瓜(gua)子(zi)，(，)作(zuo)为(wei)一(yi)种(zhong)常(chang)见(jian)的(de)健(jian)康(kang)食(shi)品(pin)，(，)近(jin)年(nian)来(lai)受(shou)到(dao)了(le)越(yue)来(lai)越(yue)多(duo)人(ren)的(de)关(guan)注(zhu)。(。)其(qi)丰(feng)富(fu)的(de)营(ying)养(yang)成(cheng)分(fen)和(he)多(duo)种(zhong)健(jian)康(kang)功(gong)效(xiao)，(，)使(shi)其(qi)不(bu)仅(jin)在(zai)烹(peng)饪(ren)中(zhong)被(bei)广(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)，(，)更(geng)被(bei)视(shi)为(wei)一(yi)种(zhong)养(yang)生(sheng)佳(jia)品(pin)。(。)本(ben)文(wen)将(jiang)探(tan)讨(tao)南(nan)瓜(gua)子(zi)的(de)多(duo)重(zhong)作(zuo)用(yong)与(yu)功(gong)效(xiao)，(，)认(ren)为(wei)其(qi)在(zai)日(ri)常(chang)饮(yin)食(shi)中(zhong)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)。(。)首(shou)先(xian)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)富(fu)含(han)多(duo)种(zhong)营(ying)养(yang)成(cheng)分(fen)，(，)尤(you)其(qi)是(shi)蛋(dan)白(bai)质(zhi)、(、)脂(zhi)肪(fang)酸(suan)和(he)矿(kuang)物(wu)质(zhi)。(。)每(mei)1(1)00克(ke)的(de)南(nan)瓜(gua)子(zi)中(zhong)约(yue)含(han)有(you)3(3)0克(ke)的(de)蛋(dan)白(bai)质(zhi)和(he)4(4)0克(ke)的(de)脂(zhi)肪(fang)，(，)而(er)其(qi)中(zhong)不(bu)饱(bao)和(he)脂(zhi)肪(fang)酸(suan)占(zhan)比(bi)很(hen)高(gao)，(，)对(dui)心(xin)血(xue)管(guan)健(jian)康(kang)大(da)有(you)裨(bi)益(yi)。(。)此(ci)外(wai)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)中(zhong)还(hai)含(han)有(you)丰(feng)富(fu)的(de)锌(xin)、(、)镁(mei)、(、)铁(tie)等(deng)微(wei)量(liang)元(yuan)素(su)，(，)这(zhe)些(xie)矿(kuang)物(wu)质(zhi)对(dui)于(yu)维(wei)持(chi)身(shen)体(ti)的(de)正(zheng)常(chang)功(gong)能(neng)至(zhi)关(guan)重(zhong)要(yao)，(，)尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)增(zeng)强(qiang)免(mian)疫(yi)力(li)和(he)促(cu)进(jin)新(xin)陈(chen)代(dai)谢(xie)方(fang)面(mian)。(。)其(qi)次(ci)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)对(dui)男(nan)性(xing)健(jian)康(kang)具(ju)有(you)积(ji)极(ji)的(de)作(zuo)用(yong)。(。)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)中(zhong)富(fu)含(han)的(de)植(zhi)物(wu)甾(zai)醇(chun)和(he)锌(xin)元(yuan)素(su)能(neng)够(gou)促(cu)进(jin)前(qian)列(lie)腺(xian)健(jian)康(kang)，(，)降(jiang)低(di)男(nan)性(xing)患(huan)前(qian)列(lie)腺(xian)疾(ji)病(bing)的(de)风(feng)险(xian)。(。)此(ci)外(wai)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)中(zhong)的(de)O(O)m(m)e(e)g(g)a(a)-(-)3(3)脂(zhi)肪(fang)酸(suan)也(ye)有(you)助(zhu)于(yu)改(gai)善(shan)精(jing)子(zi)质(zhi)量(liang)，(，)从(cong)而(er)提(ti)升(sheng)生(sheng)育(yu)能(neng)力(li)。(。)这(zhe)使(shi)南(nan)瓜(gua)子(zi)成(cheng)为(wei)男(nan)性(xing)朋(peng)友(you)们(men)在(zai)日(ri)常(chang)饮(yin)食(shi)中(zhong)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)食(shi)物(wu)选(xuan)择(ze)。(。)此(ci)外(wai)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)还(hai)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)抗(kang)氧(yang)化(hua)作(zuo)用(yong)，(，)能(neng)够(gou)帮(bang)助(zhu)清(qing)除(chu)体(ti)内(nei)的(de)自(zi)由(you)基(ji)，(，)减(jian)缓(huan)衰(shuai)老(lao)过(guo)程(cheng)。(。)其(qi)丰(feng)厚(hou)的(de)维(wei)生(sheng)素(su)E(E)和(he)其(qi)他(ta)抗(kang)氧(yang)化(hua)物(wu)质(zhi)，(，)不(bu)仅(jin)能(neng)保(bao)护(hu)细(xi)胞(bao)健(jian)康(kang)，(，)还(hai)有(you)助(zhu)于(yu)预(yu)防(fang)多(duo)种(zhong)慢(man)性(xing)疾(ji)病(bing)的(de)发(fa)生(sheng)。(。)最(zui)后(hou)，(，)南(nan)瓜(gua)子(zi)作(zuo)为(wei)一(yi)种(zhong)天(tian)然(ran)的(de)零(ling)食(shi)，(，)味(wei)道(dao)鲜(xian)美(mei)，(，)适(shi)合(he)各(ge)种(zhong)人(ren)群(qun)