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煤矿负碳高效充填开采理论与技术构想 被引量:23
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作者 谢和平 张吉雄 +4 位作者 高峰 李百宜 李存宝 谢亚辰 周楠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期36-46,共11页
矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以... 矿山安全高效绿色低碳开采是永恒的主题,近零冲击地压、近零生态损害以及低碳、零碳、负碳的绿色开采将成为保障我国能源安全供应与绿色低碳发展的新要求。充填开采是实现这一要求的必然途径。然而,现有充填开采原理与技术装备体系难以突破高产高效、低碳开采的技术瓶颈,对充填材料及充填模式进行变革已势在必行。针对“千米深井资源开发和千万吨产能矿井充填(两个一千)”与“近零生态损害和近零冲击地压(两个近零)”的煤炭绿色低碳开采战略目标,提出了负碳高效充填开采技术全新构想,系统阐述了负碳高效充填开采的定义与科学内涵,提出和建立了由CO_(2)、矸石与快速胶结物混合而成的负碳高孔隙充填材料结构CGIF(CO_(2)Gangue Inorganic Framework)拓扑构型与强度理论以及CGIF混合物充填体固碳理论、快速黏凝胶结材料反应动力学理论、矿区充填开采防治冲击地压等负碳高效充填理论构想;提出了矸石快速高效胶结高孔隙充填材料制备技术、快速黏凝胶结材料绿色高效制备技术、CGIF充填体负碳高效充填开采技术、多面并采高效充填开采技术与工艺、全周期立体高效充填开采防冲技术等关键技术体系。在此基础上,明确了煤矿负碳高效充填开采“基础研究—技术攻关—工程示范”的“三阶段”发展规划,构建了煤矿负碳高效充填开采理论与技术体系构想;评估了煤矿负碳高效充填CO_(2)封存能力,可望实现煤炭负碳开采、低碳利用的煤炭开发利用全过程自身实现碳中和的新格局。 展开更多
关键词 负碳充填 高孔隙材料 CGIF充填体 固碳理论 防冲技术
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二氧化碳地下生化合成天然气耦合地热利用:技术系统、挑战及展望 被引量:5
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作者 侯正猛 吴林 +10 位作者 张烈辉 方琰藜 黄亮朝 曹成 郭彤楼 谢亚辰 罗志锋 孙伟 罗佳顺 吴旭宁 陈前均 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期181-190,共10页
碳捕集、利用与封存技术(CCUS)等人工负碳技术将在中国实现“双碳”目标的过程中发挥关键作用,但现有技术存在实施成本高、效率低等问题。为此,首次提出CO_(2)地下生化合成天然气耦合地热利用技术系统,其耦合过程为:①地热利用降低储层... 碳捕集、利用与封存技术(CCUS)等人工负碳技术将在中国实现“双碳”目标的过程中发挥关键作用,但现有技术存在实施成本高、效率低等问题。为此,首次提出CO_(2)地下生化合成天然气耦合地热利用技术系统,其耦合过程为:①地热利用降低储层温度,为CO_(2)生化合成天然气营造适宜的地温条件;②CO_(2)生化合成天然气释放反应热,增加储层温度,提升地热利用效率。为区别于传统CCUS技术,将其称为碳捕集、循环利用与封存(CCCUS)技术,并对其技术经济可行性及综合潜力进行了初步评估。研究结果表明:①全球首创的CCCUS技术系统功能包括地下生化合成与储存再生天然气、地热利用、强化天然气开采、CO_(2)地质封存等;②与传统人工负碳技术相比,CCCUS的优势为降低碳捕集难度及成本、提升碳封存效率,同时变废为宝实现碳循环资源化、能源化利用及碳循环经济;③若在全国常规气藏开展CCCUS,单次循环可利用CO_(2)约4.35×108 t、合成CH4约2178.8×108 m3、储能8675.6×1012 kJ、产生地热(化学反应热)1614.4×1012 kJ,多次循环最终可封存CO_(2)达22.8×108 t。结论认为,CCCUS技术系统为中国碳循环经济的发展提供了一种全新的思路,可实现碳循环资源化、能源化利用并可弥补传统CCUS技术的不足,有望成为中国最具发展潜力的人工负碳技术。 展开更多
关键词 “双碳” CCUS CCCUS 碳循环经济 强化天然气开采 地下生物甲烷化 再生天然气 天然气地下储存 地热利用
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碳达峰碳中和目标下,煤炭行业发展若干思考 被引量:4
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作者 任世华 焦小淼 谢亚辰 《中国能源》 2021年第11期34-40,共7页
第26届联合国气候变化大会(COP26)最终达成的《格拉斯哥气候公约》将“逐步淘汰煤电”改为“逐步减少煤电”,显示碳减排将是一个长期理性推进的过程。本文试图厘清碳达峰、碳中和目标对煤炭行业产生影响的机制,预判煤炭行业将由单一采... 第26届联合国气候变化大会(COP26)最终达成的《格拉斯哥气候公约》将“逐步淘汰煤电”改为“逐步减少煤电”,显示碳减排将是一个长期理性推进的过程。本文试图厘清碳达峰、碳中和目标对煤炭行业产生影响的机制,预判煤炭行业将由单一采煤向资源综合开发利用拓展、由燃料化利用向原料化、材料化利用转型、由高产高效矿井向柔性矿井转变、由传统矿区向低碳1零碳矿区升级,为煤炭相关决策和政策制定提供参考。 展开更多
关键词 碳达峰、碳中和 煤炭行业 影响机制 发展方向
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碳中和目标下煤炭行业发展机遇 被引量:357
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作者 谢和平 任世华 +1 位作者 谢亚辰 焦小淼 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2197-2211,共15页
碳达峰碳中和目标已上升为国家战略,相关路线图、时间表和政策措施正在制订和落地实施,将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革。基于我国资源禀赋特征和现阶段经济社会发展实际,短期内仍离不开煤炭。科学研判碳达峰碳中和目标下我国能... 碳达峰碳中和目标已上升为国家战略,相关路线图、时间表和政策措施正在制订和落地实施,将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革。基于我国资源禀赋特征和现阶段经济社会发展实际,短期内仍离不开煤炭。科学研判碳达峰碳中和目标下我国能源消费结构和煤炭消费演变趋势,采取正确的应对措施,是实现碳达峰碳中和、能源安全稳定供应双重目标的客观要求。分析了美国碳达峰前后现代化进程、能源消费、碳排放强度等基本特征和变化规律,提出我国能源优化发展的三大路径,即持续提高能源效率,减少能源消费;大力发展新能源,优化电力结构;大力发展CO_(2)能源化资源化新技术,推进CO_(2)再利用;增强能源自给能力,保障能源安全。研判了我国能源消费格局演变趋势及不同时段煤炭消费规模,即我国能源消费格局演变分为煤炭由基础能源(2021—2030年)—保障能源(2031—2050年)—支撑能源(2051—2060年)、新能源对应由补充能源—替代能源—主体能源的3个阶段,新能源在能源消费结构中的占比分别为15%-29%,30%-49%,50%-80%。即使全面实现了碳中和,仍需要煤炭作为电力调峰、碳质还原剂和保障能源安全的兜底能源(15亿-12亿t/a)。阐述了碳中和目标下,我国煤炭行业将迎来的三大机遇,即实现煤炭高质量发展的机遇、煤炭升级高技术产业的机遇、煤炭抢占新能源主阵地的机遇。 展开更多
关键词 碳中和 煤炭行业 发展机遇 碳达峰 能源格局 煤与新能源耦合
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煤炭开发过程碳排放特征及碳中和发展的技术途径 被引量:54
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作者 任世华 谢亚辰 +1 位作者 焦小淼 谢和平 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期60-68,共9页
理清煤炭开发过程碳排放特征,是推动煤炭开发过程碳达峰、碳中和的前提和基础。基于煤炭开发全生命周期碳排放清单分析方法,重点从生产用能、瓦斯排放及矿后活动3个环节,建立煤炭开发过程碳排放计算模型,测算煤炭开发过程碳排放量,并分... 理清煤炭开发过程碳排放特征,是推动煤炭开发过程碳达峰、碳中和的前提和基础。基于煤炭开发全生命周期碳排放清单分析方法,重点从生产用能、瓦斯排放及矿后活动3个环节,建立煤炭开发过程碳排放计算模型,测算煤炭开发过程碳排放量,并分析不同环节碳排放特征,提出煤炭开发过程碳减排技术途径。研究表明:1)生产用能碳排放强度呈下降趋势,由2010年81.5 kg/t,先快速降低到2015年的66.5 kg/t,而后缓慢降低到2020年的65.4 kg/t;2)瓦斯排放(碳排放)强度呈快速下降趋势,由2010年的123.7 kg/t,降低到2020年的67.6 kg/t;3)矿后活动碳排放强度呈缓慢降低趋势,由2010年的21.5 kg/t,逐渐降至2020年的18.0 kg/t。基于碳排放量和排放特征分析,提出了煤炭开发过程实现碳中和的5大技术途径,即大力推广应用煤炭开发节能提效技术,减少煤炭开发过程能源消耗带来的碳排放;持续攻关煤矿瓦斯抽采利用技术,减少煤炭开发过程甲烷排放;加快探索煤炭开发新技术,从原理上改变碳排放特性;有序研发和示范煤矿区煤与新能源耦合利用技术,降低单位产品碳排放强度;尽早谋划煤矿区二氧化碳捕集、利用与固化、封存技术,形成煤炭行业独有的碳中和实现途径。 展开更多
关键词 煤炭开发 煤矿瓦斯 生产用能 矿后活动 碳排放特征 碳减排路径
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