能源转型下,如何让黑色煤炭焕发“青春与活力”,一直以来是我国能源界的头等大事。
我国能源资源“缺油、少气、相对富煤”的禀赋特征,决定了煤炭是我国的基础能源,是我国能源安全的战略保障。而且煤炭资源分布广泛,储量丰富,是中国经济发展的重要保障资源。
近年来,推动煤炭绿色开发和清洁高效利用,发展可再生能源,成为大众关心的话题。
随着技术的进步和消费方式的转变,煤炭生产、运输、消费等各个环节都在大力推进绿色低碳生产和清洁高效利用的新技术、新工艺、新装备,取得了一系列重大成果。
煤炭的生产环节,传统的煤炭开采方式,容易出现环境问题,诸如土地破坏、大气污染、水资源污染、地下坍塌、瓦斯爆炸等,严重时还会危及工作人员的生命安全。
煤炭的消费环节,目前,耗煤量占比超过50%的燃煤发电行业,已经有接近90%的机组实施了超低排放,能效大幅提高,部分燃煤机组的煤耗已经达到世界领先水平。
为了降低煤矿开采过程中安全事故的发生率,降低对周围环境造成的污染,需要对传统的煤炭开发和消费技术进行改革和创新,而煤炭绿色开发技术的出现和高效利用技术的革新,有效解决了这一问题。
1. 煤炭保水开采技术
通常煤炭开采会对原有的地质地貌造成不同程度的破坏,最常见的是地下岩石层出现裂隙或位置改变,从而导致地下水资源的流动方向和分布发生变化,甚至引发地下水下沉或转移,以至于当地居民的生活用水无法得到保障。因此,将保水开采技术引入其中,可以更好地了解和掌握煤炭开采对水资源造成的影响。
2. 煤炭减沉开采技术
煤炭开采过程中,借助主关键层来对地表沉陷进行有效控制,从而形成“上覆岩
层- 主关键层- 条带煤柱或充填体”等为一体的结构体系,可以有效控制地表沉降,而且可以确保煤矿开采顺利进行。
3.煤与瓦斯共采技术
煤与瓦斯共采通常是指将煤炭及吸附于煤炭之上的瓦斯气体结合在一起进行开采的一种技术手段。煤与瓦斯共采技术不仅能够降低温室气体的排放量,而且能够提高清洁能源的利用效率,降低对生态环境造成的污染。
4.膏体充填开采技术
借助一定的手段把煤矿附近的粉煤灰、煤矸石、劣质土、风积沙、河沙、工业炉渣等加工成牙膏状浆体,然后通过充填泵或重力加压的方式把其输送到地下采空区实现填充操作。
5.煤炭地下气化技术
煤炭地下气化是把传统的物理采煤转化为化学采煤,其具有效率高、污染少、投资少、安全性高等优点,已经成为煤炭绿色开采的主要组成部分。
煤炭地下气化技术不仅可以回收利用矿井中被遗弃或分散零星的煤炭资源,而且可以采集人工无法完成开采的煤层,在一定程度上提高了煤炭资源的利用率。
6.煤电一体化开发技术
国内外的实践证明,当前用煤发电,包括直接燃煤发电和经气化过程转化为合成气发电都是最便宜的。
大致的情况是:天然气发电是煤炭发电价格的2.5~3倍,用开采的页岩气发电的成本超过煤电的4~5倍。这正是现在向世界推销页岩气、煤层气开发技术的美国仍然保持着用煤发电的比例超过98%的现实原因。
目前欧盟的主要国家,如德国每年靠煤发电比重也超过85%。我国用煤的用户主要包括发电冶炼、建筑(烧水泥)等方面,用煤发电的虽然已经达到50%,但是仍旧有很大的煤电一体化增长空间。
2020年,受益于“新基建”的加速发展和电力行业自身转型的需要,煤电一体化开发项目快速推进。
随着特高压工程的重点推进,线路配套电源也得以快速发展,大型煤电项目迅速上马。
但是,和许多年前频频上马大型煤电项目不一样的是,如今的举动不再是单纯地为了满足用电需求,而是为了能源转型和能源安全的需要,配合新能源调峰。
相应的,随着新能源发电占比的提升,煤电的增量空间也会随之释放。
相对而言,煤炭价格实惠、储量丰富和便于运输,煤炭依然是很多国家的主要能源。我国煤炭消费的最重要的领域是煤炭发电。据可靠报告称,全球煤炭每4吨就有1吨用于中国的电力生产。目前,国内70%以上的煤电机组已经实现超低排放,作为世界煤炭大国的中国正在推动煤炭从脱硝(氮氧化物)、脱硫、脱尘到脱碳的全面减排。中国煤炭清洁高效发展的实践告诉世界,煤炭能够成为清洁能源,煤炭工业的前景依然光明。


