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發力煤炭基礎研究大科學裝置 站穩煤基油氣資源開發領域最
2023-03-26 11:22:19 來源：陽光網-陽光報
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陽光訊（記者 鄭亞雷）富油煤是具有煤-油-氣復合屬性的煤炭資源，焦油產率 7％-22％，主要分布在我國西部地區，是潛力巨大的油氣戰略資源。富油煤在地下原位隔絕空氣條件下 可通過中低溫熱解優先提取國家緊缺的油、氣資源，生成可替代無煙 煤和焦煤的熱解半焦，實現富油煤從燃料向“燃料+原料”的轉化，同時最大限度保留固體碳、減少傳統煤炭利用 CO2 排放、降低地表生態環境破壞。因此，突破富油煤原位解聚分采方法核心關鍵技術，實現以油氣為主要產品的富油煤綠色低碳開發，是助力國家油氣資源可靠供給的重要途徑。
西安科技大學屬西部唯一煤炭高校，始終堅持“四個面向”，圍繞富油煤“綠色、低碳、安全、智能”開發目標，發力建設煤基油氣資源開發領域自主創新平臺，聚焦富油煤原位解聚提取油氣資源關鍵科學問題、“卡”脖子核心技術難題開展基礎與應用基礎研究，為推動煤炭工業轉型升級、雙碳戰略實現、助力國家能源安全提供科技支撐。
富油煤安全高效開采物理模擬實驗臺始建于 1993年，通過三維空間內動-靜耦合（非）均勻加載方式，為隧道、城市地鐵、煤礦超大斷面巷硐、液壓支架等大型結構力學性態研究提供基礎試驗平臺。經過多年的建設與提升，能夠服務于富油煤安全高效開采方法、井工煤礦大斷面巷道支護、超大斷面巷道快速掘進及地下硐室結構穩定性實驗研究，目前該實驗臺在規模、性能、測試手段及方法等方面均處于國際領先水平。
“作為亞洲唯一的多功能支架試驗臺，開展了復雜條件下富油煤安全高效開采方法、超大斷面巷道智能化掘進等多項創新型試驗，引領了該領域基礎與應用基礎研究發展方向，為西安科技大學礦業工程、安全科學與工程學科基礎研究、人才培養和社會化服務做出了突出貢獻。”礦業工程學科帶頭人來興平教授說。
采動煤巖體與裝備數字孿生實驗裝置擁有完全自主知識產權，通過“外動內定”裝配式框架結構及同步異步伺服加載方式實現物理模型中不同傾角條件下采動煤巖體與裝備載荷與位移精確還原，利用數字孿生技術建立物理采場圍巖環境和采掘裝備模型的數字孿生模型，形成了全周期、虛-實交互反饋、數據融合分析與控制的數字孿生系統，構建了基于重力-傾角效應的采動煤巖體與裝備穩定性評估和優化技術創新平臺，為大傾角、急傾斜富油煤層開采方法革新與智能化裝備研發提供基礎平臺。
“該實驗裝置建成將服務于特殊賦存條件下富油煤采動力學行為、采場圍巖-裝備作用機制、顛覆性開采方法與智能化裝備研發等國家重大需求，能夠為稀缺復雜難采煤層智能化開采提供有力的科學支撐。”重點實驗室主任伍永平說。
深部采動煤巖體多相多場動力學測試平臺由超高壓吸附、多元流 體壓裂、滲流、真三軸加載系統組成，吸附壓力最大可達 25MPa，最大壓縮載荷 2400kN，通過在富油煤試樣上安裝裂縫誘導孔，可實現 多元流體（氮氣、水、二氧化碳等）壓裂煤樣裂紋擴展及裂隙滲流多相多場耦合作用模擬，是用于富油煤壓裂裂縫動態擴展規律以及流體、誘導孔參數對壓裂效果的影響機制的國際領先水平的專用實驗裝置。可為大尺寸熱解富油煤孔隙裂隙滲流實驗以及溫度-應力-滲流耦合作用下富油煤非線性滲透特征研究提供可靠條件保障。
富油煤解聚提油與多聯產工藝試驗裝置由富油煤地下原位熱解模擬實驗臺、富油煤熱解-氣化-甲烷化-油氣提質一體化裝置組成，主要針對西部低階富油煤顯微組分特征，開展多場耦合作用下富油煤協同解聚反應機理及其動力學、富油煤解聚與低碳化高值利用基礎研究，為揭示富油煤導熱規律及催化熱解機理，突破載熱流體高效加熱方式 及催化劑導入關鍵技術，構建富油煤原位高效熱解高效油氣回收成套 技術及工藝奠定基礎。
煤基油氣資源領域系列自主創新平臺是為解決國家能源安全戰略需求中的基礎性、前瞻性科技問題，實現富油煤綠色低碳開發領域 關鍵核心技術突破的重要保障。西安科技大學在該領域深耕多年，在煤炭行業關鍵技術創新、人才培養和成果轉移轉化上做出了突出貢獻，未來將充分利用這些“國之利器”強大的科研支撐和人才集聚效應，深度融入國家能源綠色低碳轉型、煤炭行業結構優化升級及地方經濟 發展之中，積極推進實現國家能源安全重大需求和地方經濟高質量發展的“雙贏”。
編輯：雯雯