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黑色煤炭迈向智能绿色之路

2024-09-27分类: / 来源:中国电力报
【 】

煤炭是我国的主体能源,在保障国家能源安全中发挥着“压舱石”和“稳定器”作用,在当前一次能源生产和消费中占比67.4%和56.2%。

党的十八大以来,习近平总书记多次强调立足以煤为主的基本国情,抓好煤炭清洁高效利用。

经过近年的探索实践,我国煤炭智能安全高效绿色开采发展如何?煤矿智能化建设中遇到哪些突出难题,有什么创新路径?煤炭清洁高效利用取得了哪些成果,未来的发展又将迈向哪里?9月19日,国家能源局召开煤矿智能化建设和煤炭清洁高效利用工作推进会,中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法与中国工程院院士、中国矿业大学教授赵跃民就相关话题作出阐述。

煤矿智能化进入加快发展、纵深推进新阶段

煤炭行业作为我国重要的传统能源行业,是我国国民经济的重要组成部分,其智能化建设直接关系我国国民经济和社会智能化的进程。

煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,对于提升煤矿安全生产水平、保障煤炭稳定供应具有重要意义。

“煤矿智能化建设的技术路径越来越清晰。”王国法介绍,目前,以智能化生产决策控制+井下智能装备(机器人)自动化作业为目标,构建融合一张网,建设统一数据平台,实现融合管控与智能决策。在装备方面,应用先进工艺和智能装备,实现生产全流程设备自动控制、无人值守作业。

煤矿智能化是一个多系统、多层次、多专业技术融合的复杂系统工程。

王国法坦言,现阶段我国煤矿智能化建设还存在技术标准不健全、接口协议不统一等问题。“我们需要持续推进智能化支撑技术与标准体系建设,不断完善煤矿智能化顶层设计,推进信息基础设施迭代升级,加快数据资产积累,优化数据资源采集、处理、确权、使用、共享等环节管理机制,加速推进新一代信息技术、人工智能等新技术与煤炭开采技术深度融合,赋能煤炭产业数字化和智能化高质量发展。”

王国法建议,推进煤炭智能柔性开发供给体系建设,同时加速数据驱动下的管理变革转型,增强信息安全保障能力。推进煤矿系统智能与人文智慧的融合,把减人、增安、提效落到实处。“要推进煤炭开采方式向绿色低损害和智能高效方向转型,尽可能降低开采对生态环境的扰动,实现无害化开采。”

“当前,煤矿智能化建设进入加快发展、纵深推进新阶段,首批智能化示范煤矿实现了部分建设目标,但仍然存在诸多技术难题亟待攻克。”王国法透露,已组织相关科研单位的煤矿智能化团队,结合建设标准(指南),剖析实际建设成效和验收结果,梳理出12×100项难题,凝练难题描述和技术现状,提出攻关思路或方向。

王国法列举了7个共性问题,并提出创新路径和思考意见。

在薄煤层无人化高效智能开采方面,他建议创新总体解决方案,研发薄煤层液压支架与控制系统、煤矿井下精准智测系统、多参量耦合规划截割系统,由“可视远程干预模式”向“智能自适应模式”迈进。

对于全面提升矿井智能安全保障能力,王国法建议研发应用新一代安全智能监控与预警系统。“加强智能传感与监测监控技术装备研发应用,实现全时空‘通—感—算’一体化,突破感知信息一站式汇接、数据就地快速处理、灾害趋势精准预测等难题,建立矿井全时空感知、地下空间三维重构和地图构建、地下场景识别、设备群位姿可靠监控、拓展融合基于视觉的感知技术应用,形成集监测、预警、防控、应急于一体的智能安全闭环管控体系。”

煤炭清洁高效利用需全流程发展

党的二十届三中全会强调,健全煤炭清洁高效利用机制。煤炭清洁高效利用,是实现“双碳”目标的重要途径。

赵跃民表示,煤炭清洁高效利用指绿色开采、煤炭洗选、燃煤发电、清洁转化、废弃物资源化利用等环节全过程全要素节能减排、清洁低碳利用。

“绿色开采和煤炭洗选是清洁高效利用的源头和基础环节,燃煤发电是主要利用方式,清洁转化和材料制备是洁净化、高值化利用途径,CCUS可实现煤炭利用全流程零碳负碳。原煤开采后混有大量矸石和杂质,经分选后可脱硫、降灰、除杂、提质,生产供应电力、冶金、化工、建材等用户的商品煤。选煤可提升煤炭生产端经济效益,提高消费端利用效率,实现减污降碳。”赵跃民介绍说。

“我们创立了煤炭高效深度筛分技术,形成了动力煤煤泥减量化新工艺,实现了我国动力煤大规模提质加工。研制了世界上首台超静定大型振动筛,改变了我国大型振动筛完全依赖进口的局面。”赵跃民说。

赵跃民表示,实现煤炭产业高端化、智能化和绿色化可持续高质量发展,要紧密围绕“能源安全、低碳转型”需求,开展煤炭清洁高效加工利用全产业链协同与多学科交叉发展。

“发展煤制油是保障国家能源安全的战略性举措。”赵跃民介绍,我国已建成了世界上单体规模最大的煤制油项目——400万吨/年煤间接液化示范工程,实现长周期连续稳定生产。开发了全球首套百万吨级煤直接液化装置,主要性能指标达世界领先水平。

“随着煤炭开采向深海、深地、深空发展,建议积极推进采选充一体化和井原位态化开采,推动全产业链向‘清洁、低碳、高效、智能、精深、高值’升级,实现CCUS技术低能耗、全流程、集群化发展。”赵跃民表示。

对于煤炭清洁高效加工利用发展,赵跃民认为,首先应该建立商品煤质量标准体系,实施精煤战略,采用商品煤计量,提升原煤入选率,提高用煤质量,精准适配电力、化工、冶金、建材等行业煤质需求,提高煤炭燃烧、气化、液化等转化利用效率,降低能耗以及废弃物排放。

“其次要推进政产学研用深度融合,”赵跃民建议,在政府主导下,组织国内外煤炭行业优秀企业、高校、科研院所、金融机构等,开展具有前瞻性、先导性基础理论和“卡脖子”重大技术装备攻关与工程示范,尽快实施煤炭清洁高效利用国家重大专项。

“同时要健全煤炭清洁高效利用机制,制定财税鼓励政策,采-选-电-化-材-循联合,协同共建产业联盟,组建煤炭资源清洁高效分选加工全国重点实验室等平台。立足我国能源资源禀赋,充分发挥煤炭兜底保障作用。”赵跃民说。

煤炭清洁高效利用需全流程发展

党的二十届三中全会强调,健全煤炭清洁高效利用机制。煤炭清洁高效利用,是实现“双碳”目标的重要途径。

赵跃民表示,煤炭清洁高效利用指绿色开采、煤炭洗选、燃煤发电、清洁转化、废弃物资源化利用等环节全过程全要素节能减排、清洁低碳利用。

“绿色开采和煤炭洗选是清洁高效利用的源头和基础环节,燃煤发电是主要利用方式,清洁转化和材料制备是洁净化、高值化利用途径,CCUS可实现煤炭利用全流程零碳负碳。原煤开采后混有大量矸石和杂质,经分选后可脱硫、降灰、除杂、提质,生产供应电力、冶金、化工、建材等用户的商品煤。选煤可提升煤炭生产端经济效益,提高消费端利用效率,实现减污降碳。”赵跃民介绍说。

“我们创立了煤炭高效深度筛分技术,形成了动力煤煤泥减量化新工艺,实现了我国动力煤大规模提质加工。研制了世界上首台超静定大型振动筛,改变了我国大型振动筛完全依赖进口的局面。”赵跃民说。

赵跃民表示,实现煤炭产业高端化、智能化和绿色化可持续高质量发展,要紧密围绕“能源安全、低碳转型”需求,开展煤炭清洁高效加工利用全产业链协同与多学科交叉发展。

“发展煤制油是保障国家能源安全的战略性举措。”赵跃民介绍,我国已建成了世界上单体规模最大的煤制油项目——400万吨/年煤间接液化示范工程,实现长周期连续稳定生产。开发了全球首套百万吨级煤直接液化装置,主要性能指标达世界领先水平。

“随着煤炭开采向深海、深地、深空发展,建议积极推进采选充一体化和井原位态化开采,推动全产业链向‘清洁、低碳、高效、智能、精深、高值’升级,实现CCUS技术低能耗、全流程、集群化发展。”赵跃民表示。

对于煤炭清洁高效加工利用发展,赵跃民认为,首先应该建立商品煤质量标准体系,实施精煤战略,采用商品煤计量,提升原煤入选率,提高用煤质量,精准适配电力、化工、冶金、建材等行业煤质需求,提高煤炭燃烧、气化、液化等转化利用效率,降低能耗以及废弃物排放。

“其次要推进政产学研用深度融合,”赵跃民建议,在政府主导下,组织国内外煤炭行业优秀企业、高校、科研院所、金融机构等,开展具有前瞻性、先导性基础理论和“卡脖子”重大技术装备攻关与工程示范,尽快实施煤炭清洁高效利用国家重大专项。

“同时要健全煤炭清洁高效利用机制,制定财税鼓励政策,采—选—电—化—材—循联合,协同共建产业联盟,组建煤炭资源清洁高效分选加工全国重点实验室等平台。立足我国能源资源禀赋,充分发挥煤炭兜底保障作用。”赵跃民说。


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