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    驰骋神州谋“蝶变” ——全国煤制油气用煤资源潜力调查评价项目纪实

    2020-06-06 14:47:04 中煤地质报 阅读

    □  本报记者  谢玉娇

          通过煤化工技术,黑色的煤炭会发生神奇的“蝶变”——成为人造油气资源、优质的环保型燃料,这就是煤制油气,对降低我国油气资源对外依存度具有重要的战略意义。

    煤制油气项目在我国已开展多年,然而,在神州大地上,我们究竟有多少煤炭适合进行这种转化?这些资源分布在哪里,有什么样的特征?“全国煤制油气用煤资源潜力调查评价”项目的实施,就这些问题给出了答案。

    该项目历时4年(2016—2019年),由中国煤炭地质总局联合中国矿业大学(北京),以及总局下属的勘查研究总院、第一勘探局、航测遥感局、青海煤炭地质局、江苏地质矿产设计研究院等7家单位共同完成。项目以煤炭焦化、液化、气化等清洁高效利用的要求为出发点,建立了煤制油气用煤的评价指标、评价方法,查明了煤制油气用煤的分布特征、控制因素和赋存规律。今年3月,该项目荣膺中国地质学会2019年度“十大地质科技进展”。

    打造“标尺”——建立煤质评价体系

    工欲善其事,必先利其器。

    什么样的煤炭适合进行液化、气化、焦化?需要有一把“标尺”来衡量。建立液化、气化、焦化用煤煤质评价体系,如同打造一把“标尺”,也是项目开展不可缺少的利器。

    “在我们的项目团队里,江苏研究院的秦云虎、朱士飞对煤质研究较多,熟悉这一领域,因此由他们负责评价体系的建立工作。”项目负责人宁树正介绍。

    从理论上来说,所有的煤炭资源都可以进行直接或者间接液化,但受工艺流程、成本、环境等因素的影响,现代煤化工技术对煤炭资源有一定的技术要求。“为了获得最佳的气化、液化和焦化效果,需要掌握不同煤质指标对这些转化的影响。指标很多,包括硫分、灰分、挥发分、显微煤岩组分、成浆浓度、煤灰熔融性等。”朱士飞说,“在查阅资料的基础上,为了让评价体系更完善、实用,我们决定去煤制油气企业了解他们对不同煤类的特性要求。”

    2016年,秦云虎、朱士飞等人奔波于山东、山西、河南、内蒙古等省区,对神华集团、中煤能源、兖矿集团、义马煤业等煤炭气化企业,以及神华集团鄂尔多斯煤制油公司和伟天化工煤焦化企业进行了调研。在这些企业,他们与技术人员交流、探讨生产工艺、原料用煤煤质指标和煤质对煤炭焦化、液化、气化的影响,以及煤质指标对产气率、收油率的影响,了解了实际生产过程中特殊用煤企业对煤质指标的要求。

    通过查阅资料、调研、对比分析等一系列辛勤工作,2017年,一套适合我国的煤炭液化、气化、焦化用煤煤质评价体系逐渐建立起来,相关报告顺利通过了由彭苏萍、秦勇等组成的专家组评审。

    该评价体系包括炼焦用煤评价指标、直接液化用煤评价指标,以及流化床、固定床、水煤浆、干粉气流床气化用煤评价指标。根据煤质指标,煤制油气用煤分为两级:第一级是指处于地下原位、在不经任何处理的情况下可以满足煤炭液化、气化和焦化需求的煤炭资源;第二级是在煤炭焦化、液化、气化过程中经济效益略差,或者经过洗选加工后能够满足于煤炭清洁利用要求的煤炭资源。

    驰骋神州——16省区数据分析与采样

    有了“标尺”,工作便如火如荼地开展起来。

    项目针对162个国家煤炭规划矿区开展工作,涉及16个省区。项目人员从全国地质资料馆、各省地质资料馆收集到相关调查报告(普查、详查、勘探、储量核实等)1958份。勘研总院张建强说:“这些资料是煤炭地质勘查几十年来积累下来的原始数据,非常宝贵。我们就是从这些资料数据入手,结合评价体系,对各个矿区进行评价。”

    找到数据不难,分析研究数据却要费一番工夫,毕竟资料繁多,不可一蹴而就。为方便工作,项目部按照参与单位所处的地域,设立了几个子课题组。勘研总院负责内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、山东、河南、安徽,一勘局负责山西、河北、新疆,航测局负责陕西、宁夏、云南、贵州、四川、新疆,青海局负责青海、甘肃及新疆的部分工作。项目部合理制定工作计划,各子项目组有序推进。为保证质量,宁树正定期对各子项目的完成情况进行检查验收,提出问题,督促整改,并做好下一阶段工作计划。

    在研究数据的同时,采样工作不可或缺。“采样的目的,一是对我们的研究进行验证;二是有些矿区要反馈成煤环境,需要补充一些煤质化验数据;三是有些矿区的数据不全,需要进行补充和完善。”宁树正介绍说,“各子项目自行安排采样工作,一般大家都把这项工作放在5月到9月份。”

    为研究成煤机理,该项目需要在部分矿区采井下“全层样”。项目成员虽与煤矿打交道多年,但大部分都没下过井。在山东东滩煤矿,勘研总院黄少青第一次下井,他说:“当时感到很害怕。”从阳光明媚的地面到达潮湿阴暗的井下,世界完全变了样。在煤矿工作人员的陪同下,他在工作面采到了第一组全层样。背着煤样到达“猴车”,他试了几次都没成功上车,好不容易上车却发现煤样落下了。幸亏有煤矿工作人员“垫后”,煤样才失而复得。“后来下井多了,这种事情就再没有发生过。我和同事们下过各种各样的矿井。”黄少青说,“有的煤矿地温高,采样时出汗会把衣服全湿透,有的煤矿需要在巷道里走很远才能到达工作面,有的煤矿需要坐‘猴车’,有的煤矿需要坐‘罐笼’……通过做这个项目,我对煤矿内部有了更深入的了解。”

          “采样工作是艰苦的,在新疆,我们每天顶着烈日在野外调查,徒步到生产矿井下采集样品。在哈密三道岭煤矿,我们还遇到过沙尘暴。”一勘局张宁回忆道,“大风卷着煤粉尘遮天蔽日,狂风中几乎寸步难行,一时间,我们的眼睛、鼻子、耳朵里都是煤粉和尘土。那次采样用了10个小时才完成。”

          “采样过程中,我们经历过狂风,也经历过高温炙烤,但我们完成了任务,还领略了沿途的美丽风景,很开心!”航测局李聪聪一句话道出了大家的心声。

          驰骋神州,遍采煤样,只为夯实项目的每一个数据。59个煤炭国家规划矿区,266个井田,项目人员经历了艰难险阻,克服了诸多困难,也收获了丰富成果:累计采集煤层样、夹矸样、顶底板样品390组,化验样品8991件。

    闻令而动——集中工作出成果

          在立项、续作、阶段性成果汇总、年度验收等关键节点,项目部要集中工作。4年里,项目部分别在徐州、涿州、西安、镇江、杭州等地进行了十几次集中工作,每次7~15天。

          每次接到集中工作通知,项目人员便很快“集结”到指定酒店,全身心投入到工作中。用他们的话来说,这种方式很“出活儿”。在酒店会议室里,每天8∶30,一天的工作开始了;21∶00,工作氛围依然浓厚;22∶00,还有人在工作;直到23∶00,会议室才变得“空旷”起来。

          “集中工作,有一种比着干的气氛,工作效率比平时要高得多。”勘研总院张建强说,“但是我们最怕接到宁总的电话,一有电话就肯定是报告哪里有问题,要进行修改了。他对项目要求非常严格,每份报告都认真看,然后提出修改意见。”

          集中工作虽然辛苦,但看到成果时心里便无限喜悦。2019年,仅项目成果报告编制,项目组就进行了3次集中,每次仅报告和图纸打印费就达2.6万元。“成果验收汇报时,其他的项目成果报告大多是一个人抱着一个小纸箱去的,而我们的成果报告是两个人用拉杆行李车运过去的。”张建强的语气里掩饰不住自豪。

          项目组以本项目成果为依托,发表科研论文63篇,其中SCI检索8篇,EI检索10篇,申请专利17项(其中发明专利5项,实用新型专利12项),出版专著11部,包括5本全国性专著和6本省(区)级专著。项目实施过程中,培养了一支年龄结构及专业配置合理、工作经验丰富、理论扎实的煤制油气用煤调查团队。

          煤制油气项目成果将为推动煤炭清洁高效利用发挥重要作用。如今,海量的煤炭资源仍静静埋藏于地下,但通过项目部的工作,各煤矿采区的数据早已被纳入煤炭资源有效利用的科学平台,煤炭“蝶变”指日可待!

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