低碳化现代煤基能源开发关键技术体系
葛世荣1
刘淑琴2
樊静丽3
赵毅鑫3
滕腾3
1.中国矿业大学(北京)机械与电气工程学院,北京 1000832.中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 1000833.中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京 100083
摘要：煤炭为人类工业文明进步做出了重大贡献,但面临高碳排放的重大难题.现代煤基能源是破解煤与碳矛盾的新路径,能够立足我国资源禀赋实现能源自主可控,提升我国油气自主性,支撑电力清洁转型和新能源产业发展,是保障能源安全和实现双碳目标的重要创新方向.基于现代煤基能源概念及技术体系,系统梳理和介绍了现代煤基能源内涵和产品谱系.通过对现代煤基能源的煤基气开发技术、煤基油开发技术、煤基氢开发技术、煤基电生产技术、矿区动态碳中和技术等 5个核心技术模块及其 19个技术单元和 61项关键技术进行分析和论述,提出了 10项低碳化煤基能源开发的变革性技术:①基于自移式等离子体气化机的智能煤炭地下气化技术,具有自动燃烧、自动推进、自动封闭、自动监测、自动调控组分等功能;②煤炭地下气化与间接液化耦合可形成低成本、低排放、短流程煤制油路线(UCG-ICL);③利用太阳能加热或干热岩加热的富油煤原位干馏化学开采技术设想;④基于原位碳捕集利用与封存(CCUS)的深部煤炭地下气化制氢路径(UCG-H2),循环CO2 作为气化剂提高煤气有效组分产量,捕集CO2 就地封存于地下气化空腔,形成近零排放UCG-H2 技术路线;⑤纳米富氢水煤浆掺氢发电技术,实现低温低压下的低碳煤基电生产,显著降低煤电 CO2 排放量;⑥ 煤炭地下气化耦合 IGCC的低碳发电系统构思(UCG+IGCC),减少了IGCC煤制气环节,显著降低CO2 排放部分;⑦煤粉爆燃直线驱动发电技术架构,理论做功能量是煤炭燃烧的 15倍以上;⑧基于现代煤基能源内循环的CO2 加氢合成"绿色甲醇"路线,利用低碳UCG制取的煤基"蓝氢"与捕集CO2 合成制取甲醇;⑨现代煤基能源产生的CO2 原位地下封存技术系统,有助于实现零碳煤基能源生产;⑩矿区动态碳中和煤基能源系统架构,将智能保供、绿色开发、清洁转化、低碳利用、洁净排放耦合在一个矿区闭环系统中,实现矿区动态碳中和.
关键词：现代煤基能源煤炭能源低碳转型矿区动态碳中和技术能源安全CO2减排
分类号：F426.21(中国工业经济)TD82(矿山开采)TQ53(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家自然科学基金(52121003)中国工程院战略研究与咨询资助项目(2023-JB-08)中国工程院战略研究与咨询资助项目(2022-JB-05)
论文发表日期：2024-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：24( 2949-2972 )
英文信息