位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的露天煤矿。新华社记者 李志鹏摄
赵跃民 受访者供图
【奋进者】
“富煤、贫油、少气”的能源特点,造成我国长期以煤炭为主的能源消费结构。要守护好祖国的“绿水青山”,就需推动煤炭资源的清洁高效利用。
8年前,国家能源集团包头矿业有限责任公司(以下简称包头公司)万利矿原煤细颗粒多、水分高、易泥化,产品质量差、销售困难,陷入长期亏损。如今,这里的商品煤质量好、市场竞争力强,公司扭亏为盈。
包头公司万利矿实现“大翻身”,靠的是煤炭深度筛分与高效分选技术。低品质黏湿细粒煤炭经过深度筛分—高效分选系统加工后,就成了灰分、硫分含量很低的精煤,以及矸石和泥灰。
如今,煤炭深度筛分与高效分选技术不仅促进我国煤炭清洁利用,还“走进”美国、俄罗斯等世界产煤大国。
该技术源自全国矿物加工专家、中国矿业大学教授赵跃民团队。他四十年如一日扎根煤海矿山,瞄准基础理论研究,攻克了干法选煤、高效筛分等技术难题。
今年“五一”前夕,人力资源社会保障部、中国煤炭工业协会授予赵跃民带领的中国矿业大学煤炭清洁高效分选加工团队“全国煤炭工业先进集体”称号。
“‘富煤、贫油、少气’的能源特点,造成我国长期以煤炭为主的能源消费结构。要守护好祖国的‘绿水青山’,就需推动煤炭资源的清洁高效利用。”5月26日赵跃民在接受科技日报记者采访时说。
1982年,刚考上中国矿业学院(中国矿业大学前身)研究生的赵跃民,接到了中国工程院院士、我国“干法选煤之父”、该校教师陈清如写来的一封信。
“我本科是学机械专业的,陈先生把选煤专业研究内容、专业重要性等详细地告诉我,最后问我愿不愿意跟他一起从事选煤研究。”赵跃民回忆道。
陈清如对他的第一位硕士生、第一位博士生——赵跃民,充满期待。
“这要从煤炭的形成和开采说起。经过漫长的地壳运动,煤炭在形成过程中混入了各种矿物杂质,在开采和运输中又混入岩石和其他杂质。为了得到清洁的煤,就要对煤炭进行分选加工。”赵跃民说,选煤能够去除煤中灰、硫等杂质,为电力、化工、冶金、建材等行业提供清洁燃料与优质原料,减少环境污染。
干法选煤是个复杂的系统工程,也是世界性技术难题,有许多关键技术需要攻克,需几代人接续奋斗。
1998年,陈清如将这一重任交给了赵跃民。“你一定要把干法选煤在工业生产上搞成功,还祖国碧水蓝天。”陈清如说。
此后,赵跃民带领团队成员进行自主创新,并与唐山神州机械集团深度合作,突破了传统湿法和风力选煤模式,提出了气固流态化干法分选理论,发明了干法重介质流化床和大型复合式干法分选机;首创模块式高效干法选煤工艺系统,主持建设了模块式干法选煤厂,在国内外首次实现了煤炭高精度干法分选。相关研究成果获得了2018年国家科技进步奖二等奖。
30年前,我国的选煤厂几乎没用过高效干法选煤技术。如今,我国2亿吨煤炭的分选作业都用上了干选技术。
“干法选煤成本低、不用水,没有后续复杂的煤泥水处理。从0到2亿吨,我有信心,这个数字未来还会增加。”赵跃民说。
20世纪80年代,我国原煤入选比例较低,许多未脱除灰、硫的原煤就被直接燃烧,产生了大量的污染物。
“后来,国家大力治理煤炭燃烧产生的污染。对煤炭的筛分和分选提出了更高的要求。”赵跃民介绍,原煤经过破碎后,被分成直径100毫米以下的颗粒,筛分机再按照其直径大小进行筛分。
上世纪90年代,国产筛分机能够筛分颗粒的最小直径为25毫米,少数情况下可以筛分直径为13毫米的颗粒,再小就容易堵塞机器,而直径小于25毫米的细粒煤在我国原煤中占比超60%。此外,国产筛分机寿命仅为进口产品的1/2,使得相关设备主要依赖进口。受限于筛分机性能,这部分煤长期难以得到有效利用。
瞄准这一难题,赵跃民开始进行筛分理论研究和技术创新。
赵跃民创立了潮湿细粒煤炭深度筛分理论、提出了弹性筛分方法、研制出世界上第一台大型超静定振动筛,解决了潮湿细粒煤(直径为6毫米)的筛分和大型振动筛可靠性差、筛分效率低的技术难题,改变了我国大型振动筛完全依赖进口的局面。相关成果在我国煤炭行业得到广泛应用,分别获得2005年国家科技进步奖二等奖和2014年国家技术发明奖二等奖。
近年来,赵跃民的研究领域从煤炭拓展到金属矿与非金属矿,针对难筛分矿产资源水分、细粒含量高等问题,在国际上首次建立了筛体—粒群耦合作用筛分理论,研制了难筛分矿物高效筛分装备,筛分粒度下限降至3毫米,攻克了难筛分矿物高效筛分这一世界性难题,使我国难筛分矿物高效筛分技术处于国际领先水平。
相关研究成果在矿山、冶金、电力、化工、环保等行业得到推广应用,获得2020年教育部科技进步奖特等奖,入选2021年度中国高等学校十大科技进展。
40年来,赵跃民带领团队成员与国家能源投资集团有限责任公司、中国煤炭科工集团有限公司、唐山神州机械集团有限公司、鞍山重型矿山机器股份有限公司等企业展开产学研合作,取得了一系列创新成果。
在他的带领下,这支团队成为选煤领域第一个国家自然科学基金创新研究群体,获得中国煤炭工业协会科学技术奖“创新团队奖”。
该团队的研究成果被写入美国矿业、冶金与勘探学会出版的《选矿与提取冶金100年革新》著作。赵跃民于2019年获得国际匹兹堡煤炭转化创新奖,该奖项每年在全球范围仅评选1名获奖者。
相比成绩,赵跃民更看重研究成果是否真正为国家服务。
“科技工作者进行科学研究,一定要仰望星空、脚踏实地,服务国家战略、服务生产一线。”他说。
赵跃民的一言一行,深深地影响着他的团队成员。“赵老师经常工作到凌晨,我们也不能松劲儿。”赵跃民团队成员对记者说。
中国矿业大学教授段晨龙,常年深入生产一线,吃住在现场,攻克干法分选、筛分与二次资源利用技术难题;该校教授董良,聚焦智能精准分选、煤基碳材料构筑;该校教授张博承担国家重点研发计划青年科学家项目,致力于解决低品质煤脱灰脱水难题;该校“90后”副教授江海深,扎根内蒙古、新疆选煤厂一线,钻研直径3毫米以下矿物的深度筛分……
“党的二十大报告提出,深入推进能源革命,加强煤炭清洁高效利用。作为一名高校教师和科技工作者,未来我将继续努力,在教书育人和煤炭清洁利用方面作出自己的贡献。”赵跃民说。(张 晔 李居铭 刘 尧)
转自:科技日报
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2023中国风电、光伏与新型储能技术发展论坛
▌时间:2023年8月
▌地点:新疆•哈密
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主办单位:
中国煤炭加工利用协会
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承办单位:
伊吾县人民政府
中国煤炭加工利用协会煤转化分会
中国煤炭加工利用协会兰炭分会
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中国煤炭深加工与新能源耦合发展大会原定与会专家及报告题目
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中
国煤炭深加工与
新能源耦
合发展大会
”因疫情延期至2023年8月召开,新增“
2023中国风电、光伏与新型储能技术发展论坛。
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9.煤化工“十四五”高质量发展形势、要点及与新能源耦合发展机遇与挑战
报告嘉宾:中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司
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12.绿氢、绿氨、绿醇作为能源行业脱碳途径的技术要点与发展前景
报告嘉宾:刘思明,石油和化学工业规划院能源化工处副处长
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17.煤焦油加氢组合工艺技术生产煤基特种燃料技术开发
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21.煤气化技术(SPET)在哈密高新区化工新材料项目上的应用
报告嘉宾:张旭辉,北京国电富通科技发展有限公司技术总监
25.立足煤炭资源 发展甲醇汽车 保障能源安全 实现碳中和
高端对话一:(碳达峰、碳中和形势下的哈密市现代煤化工产业发展)
吴 吟,国家能源局原副局长,中国能源研究会副理事长
1、第一天 全天报到,“伊吾会场”参会代表安排接站晚宿伊吾县,“哈密市区会场”参会代表大巴接至哈密宾馆。
(1)当天上午:“伊吾县会场”会议代表参观调研伊吾县伊吾工业园区,并在园区召开专题座谈会,午饭后返回伊吾县城。
(2)当天上午同期:“哈密市区会场”召开“投融资和技术装备交流对接会”。
(3)下午:16:00 开幕式及院士报告会(伊吾县为线下会场,哈密会场同步直播)① 领导致辞; ② 院士专家主旨报告 ; ③“高端对话”,主要领导+院士+知名专家(主题为:碳达峰、碳中和形势下的哈密市现代煤化工产业发展); ④ 招商推介及签约仪式;
4、第四天,哈密会场参会人员赴伊吾县伊吾工业园区调研考察,晚宿伊吾县或淖毛湖镇,参观代表性煤炭深加工园区和典型企业,参观典型新能源企业。
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关于哈密
哈密集丰富的煤炭、油气、风能、光能等能源资源于一地,能源富集且多样化,是全疆乃至全国传统能源(煤炭)与可再生能源(风、光)组合开发条件最为优越的地区之一。
据了解,哈密市煤炭预测资源量5708亿吨,占全国预测资源量的12.5%,占新疆预测资源量的31.7%,居全疆第一位,具有低灰、低硫、低磷、高热值、高含油率、高挥发分“三低三高”特点,特别是三塘湖、淖毛湖矿区已探明的煤炭资源中大部分为高含油煤,各煤层煤焦油产率平均达10%以上,最高接近20%,是全国乃至全世界罕有的富油煤种,风能、太阳能资源是全疆最好的地区。油气资源储量大,已探明的6个含油区块石油总资源量5.7亿吨,煤层气预测资源量约1.63万亿立方米,页岩气预测资源量约2770亿立方米、油页岩资源预测资源量约41亿吨,被自然资源部确认为亿吨级油田。哈密是全国风资源和光资源最好的地区之一,有全疆九大风区中的三塘湖—淖毛湖风区、十三间房风区及东南部风区,哈密市70米高度风功率密度等级≥每平方米200瓦、≥每平方米250瓦、≥每平方米300瓦和≥每平方米400瓦的技术开发量分别为3.03亿千瓦、2.44亿千瓦、1.9524亿千瓦和1.3亿千瓦;太阳能资源理论蕴藏量22.6万亿千瓦时,资源可开发量达49.38亿千瓦,技术可开发量达32.09亿千瓦,被国家确定为以千万千瓦级风电、百万千瓦级光伏发电示范基地为主的国家级综合能源基地。哈密辖区内新能源建设区域多为荒漠、戈壁地貌,地势平坦,适合大规模基地式集中连片开发建设,具备建设荒漠、戈壁大型风光电基地的土地资源优势。在“碳达峰、碳中和”战略引领下,哈密能源产业发展迎来了历史性机遇。
关于伊吾
伊吾县位于新疆东北部,天山北麓东段,总面积19519平方千米,户籍人口21218人,有汉族、维吾尔族、哈萨克族等17个民族。下辖4乡3镇1个牧民搬迁开发区、1个自治区级工业园区。辖区内有兵团淖毛湖农场、边防连等十余家驻地单位和部队。先后被国家、自治区评为“全国民族团结进步创建活动示范县”“国家卫生县城”“国家级园林县城”“自治区级优秀平安县”“自治区级生态文明建设示范县”“自治区文明县”等称号。
伊吾县矿产资源十分丰富,现已探明矿产资源有煤、铁、铜、金、煤、石油、芒硝、花岗岩等28种四十余处矿产地,开发利用的有石油、铁、煤、金等。风、光能资源十分丰富,伊吾淖毛湖风区90米高度平均风速7.41m/s-8.49m/s,风功率密度在741-1196瓦/平方米,是新疆风资源最好的地区。光伏规划区年均日照大于6h的天数在300天左右,全年日照时数为3300至3500小时,年平均太阳总辐射量为6214.66兆焦/平方米,是全国太阳能资源最为优越的地区之一,开发利用潜力大。其中,煤炭资源储量大、品种多、易开采,具有低硫、低磷、低灰粉、高发热量“三低一高”的特点,焦油产率在10%以上,最高可达16.3%,是全国乃至全世界罕有的富油煤种,是煤炭深加工项目的理想原料。已探明煤炭资源储量241.5亿吨,矿区总规修编后,矿井田由6个增加至15个,煤炭规划产能由2900万吨/年提高到1.43亿吨/年,目前已建成煤矿企业2家。
伊吾工业园区规划面积20平方公里,于2016年建成自治区级园区,已建成面积21.23平方公里,2018、2019、2020年度连续三年在全疆开发区土地集约利用评价中名列第一,是哈密现代能源与化工产业示范区发展的重要支撑和承载平台,实行以煤炭清洁高效利用为主的淖毛湖煤化工循环经济产业区、白石湖煤炭高效综合利用产业区和以有机农副产品深加工为重点的盐池特色农产品产业区,“一园三区”发展格局。近年来,围绕煤炭分级分质利用和煤制甲醇两条产业链,不断延伸产业链条。煤炭分质利用已建成1930万吨/年,在建3100万吨/年;焦油加氢已建成110万吨/年,年可产汽柴油100余万吨,在建100万吨/年;利用富产的荒煤气建成制乙二醇40万吨/年、发电4×5万千瓦机组及2×13.5万千瓦机组等项目,规划建设荒煤气制乙二醇、甲醇、甲缩醛、发电等产业延长项目。煤制甲醇产业链中,已建成甲醇120万吨/年、甲缩醛15万吨/年、多聚甲醛4万吨/年、乌洛托品2万吨/年、聚丙烯20万吨/年项目;“十四五”规划建设300万吨/年二氧化碳捕集及驱油示范项目、年产50万吨聚乙醇酸项目、风光互补联合制氢捕集二氧化碳合成绿色高值化学品项目、百万千瓦风光多能互补绿色低碳高值煤基化学品新材料项目、400万吨/年煤油共炼项目,发展甲醇制聚烯烃、MMA等产业延长精细化工项目。