矿山科技

纳米碳氢燃料制备试验在国家能源集团取得突破性进展

近日，国家能源集团准能集团纳米碳氢燃料制备试验取得突破性进展，并通过权威机构核心技术论证，打通了研究利用纳米碳氢燃料技术推进循环经济产业中的关键一环。

为全力推动减污降碳协同增效，国家能源集团准能集团深刻认识煤炭在能源转型中的重要作用和职责使命，积极开展煤基特种燃料研究，深入推进煤炭综合利用与绿色低碳发展。自2021 年5 月份开展纳米碳氢燃料制备等试验工作以来，通过核心技术攻关，已成功制备出单分散性良好的超细煤粉，取得突破性进展。经浙江大学测试，煤粉平均粒度由最初的1μm 降低到450nm，且煤粉加工效率相较之前提升近10倍。目前，该公司正与中国工程物理研究院合作开展纳米碳氢燃料气态组分与热值原位分析研究项目，进一步发挥纳米碳氢燃料附氢赋能优势，推动循环经济发展。

纳米碳氢燃料是一种高效、清洁的煤基特种燃料，具有燃烧效率高、污染物排放量低等特点，粒径尺寸是纳米材料的重要指标，对表面活性具有决定性的影响。利用自产煤加工制备的纳米碳氢燃料，颗粒度小、表面活性高，灰、硫含量较低，进入锅炉后燃烧充分、燃尽率高、底渣排放量较低、节能效果显著。同时，与先进的循环流化床技术结合，可实现燃料在850～950℃的低温环境下充分燃烧，大大减少了二氧化硫、氮氧化合物及烟尘的排放。纳米碳氢燃料相比原煤散烧燃尽率提高到98%以上，相应锅炉热效率由燃煤锅炉提高到90%以上。

国家能源集团准能集团全力推动减污降碳协同增效，深化煤炭清洁高效利用效能，将纳米碳氢燃料技术、智能微电网技术与新型储能技术相结合，发展“纳米碳氢燃料发电-光伏发电-电解铝”产业体系，建设基于循环经济项目的“源网荷储”一体化和多能互补示范工程，持续推动该集团绿色低碳转型发展，进一步提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展，扎实推进煤炭清洁低碳高效利用。

定向长距离密闭取芯 测瓦斯更精准

2021年以来，晋能控股煤业集团寺河矿着眼于煤矿井下大区域探测煤层瓦斯含量的现实需求，加快推广应用井下定向长钻孔先进钻探技术与装备，与多家单位联合研发了煤矿井下长距离定点密闭取芯技术装置。

该矿利用前期施工的近水平本煤层探查定向孔，查明煤芯取样区域内煤层起伏变化规律，完成取样点和取样定向孔设计，然后分段进行定向钻进，确保定向孔沿设计轨迹钻进至取样点，再利用该套技术装置进行取样钻进和煤芯保压采集，直至完成所有取样点的煤芯采集。利用定向钻机的优势，一个钻孔就可以取得多个煤芯，省去了许多工序，大幅提升了钻孔施工效率。

该技术成功应用后，寺河矿降低掘进成本2300万元，掘进效率提升了20%。目前，此项技术成果已完成验收鉴定，达到了国际领先水平。

“常规的煤芯取样工艺会存在钻孔施工偏差大、煤芯暴露时间过长等问题，不利于检测煤层瓦斯含量，还存在交叉作业、重复作业等浪费人力物力的情况。由于煤芯暴露时间短，我们只能使用普通钻机进行施工，最大取样深度只能达到120m 左右，取样覆盖范围小，且不能测量和控制实际取样点的具体位置，导致取样精度低，无法准确进行钻探工作。”寺河矿抽放管理部副部长唐杰说。

为了解决这一关键技术难题，寺河矿的技术人员多次深入井下工作现场，跟踪每一层煤层的取样全过程。有时多次取样结果不理想，他们为达到目标，在井下一待就是十几个小时。

经过前期的反复考察与多次研究试验，寺河矿成功研发了长距离定点密闭取芯技术装置。将取样钻杆送达工作位置后，在水辫与钻杆连接处投入橡胶球，通过泥浆泵加压将橡胶球送至投球装置的球座中，堵塞球座底部的导水孔，再用泥浆泵持续加压，让液压截断销钉并向前运动，联动关闭取样内筒的球阀和解吸球阀，实现真正意义上的密闭取样，确保煤层瓦斯取样精度。