近年來,社會上去煤化、唱衰煤炭的聲音不絕于耳。進入2016年,國有大型煤炭企業(yè)仍舊大面積虧損,社會上尋求替代能源的呼聲不小。對此,中國科學院院士、中國礦業(yè)大學(北京)教授何滿潮認為,短期內想替代煤炭,并不現(xiàn)實,煤炭依然是我國的主體能源。
“想使煤炭行業(yè)扭虧為盈、減弱乃至去除社會上唱衰煤炭的聲音,科技是重要手段,而顛覆性技術革新是殺手锏。”何滿潮說。
究竟煤炭行業(yè)顛覆性技術革新之路在哪?何滿潮闡述了自己的觀點。
煤炭開采:從110工法、N00工法到自動化、智能化、無人化
110工法、N00工法是我國礦業(yè)技術變革的第三次探索。110工法把采煤與掘進兩套工序初步統(tǒng)一起來,使每個采煤工作面少掘進一條回采巷道,實現(xiàn)了無煤柱開采。N00工法在110工法的基礎上,把采煤與掘進兩套工序徹底統(tǒng)一起來,由掘進一條回采巷道變?yōu)椴恍枰蜻M回采巷道。
“煤炭開采向深部進軍,不能老用增加人的手段來實現(xiàn)高產。”何滿潮說,N00工法已實現(xiàn)采、掘、運、切、支、護一體化,未來可朝著煤炭開采自動化、智能化、無人化的方向邁進。
N00工法對應的采煤機、刮板輸送機等成套裝備與傳統(tǒng)采煤機、刮板輸送機等煤機裝備有很大不同。目前,N00工法配套的工作面整套裝備的專利都掌握在中國人手中。這為我國煤礦大面積推廣N00工法提供了可能,也為未來出口N00工法的配套技術奠定了基礎。
如果我國所有煤礦都裝備了N00工法配套的工作面整套裝備,煤炭行業(yè)就有可能實現(xiàn)“中國制造2025”的目標。
煤炭燃燒:由熱化學過程變?yōu)闊嵛锢磉^程
煤炭污染主要是由直接燒煤造成的,而挖煤造成的污染只是一小部分。未來煤炭潔凈利用的關鍵在于,將煤炭燃燒過程由熱化學過程變?yōu)闊嵛锢磉^程。
目前,煤炭燃燒的熱化學過程還沒有辦法把煤炭中的大部分有毒、有害元素提取出來。如果將煤炭燃燒過程變?yōu)闊嵛锢磉^程,那么就可以通過沉淀等其他方法將煤中的硫、砷等有毒、有害元素徹底提取出來。
未來,人類可以將深部煤礦地熱資源與煤炭燃燒的熱物理過程結合起來,實現(xiàn)治理深部煤礦熱害、開發(fā)地熱資源、煤炭潔凈燃燒的統(tǒng)一。這將是我們今后的研究方向。
采煤造成的地下空間:儲存油氣資源、CO?、核廢料等,幫助風電調峰
粗略估計,我國開采煤炭造成的地下空間有數十億立方米。這數十億立方米的地下空間有多少可供利用,目前還不太清楚,有待深入研究。未來,這數十億立方米中的可供利用空間加以相應的專業(yè)化改選后,可作為儲存油氣資源、CO?、核廢料等的場所。這對保障石油供給、減輕溫室效應和減少核廢料污染至關重要。通過利用廢棄煤礦的地下空間,可能使廢棄礦井煥發(fā)生機。
目前,我國風電開工率不足60%。未來,人類可以通過利用開采煤炭造成的地下空間幫助風電調峰。
“人類通過在條件合適的煤礦建設風電調峰電站,利用煤礦第一水平與其他水平之間的數百米高差,在電力充足時,將低水平的水抽到第一水平,以備缺電時發(fā)電;在電力短缺時,將抽到第一水平的水流向低水平,推動水力發(fā)電機運轉,實現(xiàn)發(fā)電。”何滿潮說。
煤系共伴生資源:將選礦與煤炭燃燒發(fā)電過程結合,開發(fā)煤系共伴生資源
未來將選礦與煤炭燃燒發(fā)電過程結合,開發(fā)煤系共伴生資源,勢在必行。
長期以來,我國煤系共伴生資源有相當一部分被白白燒掉或廢棄,造成了資源的巨大浪費。未來,可考慮將選礦與煤炭燃燒發(fā)電過程結合,利用煤炭燃燒的熱物理過程與選礦的統(tǒng)一,在電廠實現(xiàn)高效開發(fā)煤系共伴生資源。