安徽理工大学成果推介（第九期）

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化⼯原料煤精细配煤关键技术

成果单位：安徽理工大学

成果简介：

该项⽬技术成果解决了粉煤⽓化装置、⽔煤浆⽓化装置原料煤来源单⼀、性质波动及操作不稳定问题；攻克粉煤⽓化、⽔煤浆⽓化装置堵渣问题，促进⽓化装置⾼效、安全、稳定运⾏，降低⽣产运⾏成本，该技术成果经中国煤炭⼯业协会鉴定达到国际先进⽔平。

（1）对化⼯原料煤分别进⾏了原料属性、效率属性、安全属性和环境属性的系统评价，开发了全⽅位、全要素、多层次的煤质数据库。

（2）开发了“精细配煤-多元助剂-操作条件”耦合⼀体的煤灰⾼温动态熔融精准防控及持续优化技术。

（3）提出以复杂体系煤灰⾼温转化⾏为为准则的科学判据及合理阈值，形成⽓化炉堵渣预测及防控技术。

应用场景/经济效益分析：

该成果开发了多⽅位、多要素、多层次的化⼯⽤煤煤质数据库；揭⽰了复杂体系煤灰矿物⾼温转化的机理，提出了以煤灰⾼温转化⾏为为准则的科学判据，建⽴了多参数⾃适应堵渣预测模型，形成了“精细配煤-操作条件”耦合⼀体的煤灰⾼温动态熔融精准调控技术；构建了粉煤、⽔煤浆⽓化⽤煤指标体系，形成以数据库为基础、灰化学调控为⼿段、指标体系为条件、成本低为⽬标的精细配煤技术解决⽅案。该成果已在国内多家煤炭和煤化⼯企业推⼴应⽤，稳定了⼊炉煤煤质，减少了⽓化炉开停⻋次数，提升了化⼯产品经济效益。近三年，新增销售额22350万元，新增利润12051.4万元，有效提升了煤炭作为化⼯原料的综合利⽤效能。

2

⽔煤浆提浓关键技术开发

成果单位：安徽理工大学

成果简介：

宁夏能化是中国⽯化⼤⼒发展煤化⼯战略部署下第⼀个投产的煤化⼯企业，现有三台GE⽔煤浆⽓化炉，通过试验发现其⾃有煤矿的煤种，其成浆性差，导致⽓化效率低，每年亏损近亿元。因此，2018年-2019年，中⽯化委托安徽理⼯⼤学开展多原料⽓化优化配浆技术在宁夏能化GE⽔煤浆⽓化中的应⽤。⾸先调研并采集宁东矿区、榆林矿区、东胜矿区、乌海矿区煤样及宁东基地兰炭末样品，进⾏煤质分析，建⽴煤质数据库；其次研究配煤的成浆特性、⽓化反应特性、熔融特性，结合⽓化炉实际运⾏⼯况，分别建⽴了预测配煤基础性质、成浆特性、⽓化反应特性、熔融特性的数学模型；通过模型求解提出优化配煤制浆⽅案，并开展⼯业试验，取得良好的效果。

应用场景/效益分析：

针对煤种成浆性差、成浆浓度低，⽤于⽔煤浆⽓化炉导致整体运⾏效能不⾼的问题，课题组主要开展了煤样调研和检测，建⽴了煤质数据库。研究不同煤种的成浆性能，明晰了影响⽔煤浆成浆浓度的关键影响因素。开展配煤⽔煤浆成浆特性、⽓化反应特性、熔融特性实验，结合⽓化炉实际运⾏⼯况，建⽴了配煤⽔煤浆指标预测模型，借助线性优化⽅法等⼿段，优化配煤数学模型并对各个模型进⾏求解，提出适合不同应⽤场景的优化配煤制浆⽅案。该⽔煤浆提浓技术成果已应⽤于中⽯化宁东基地GE⽔煤浆加压⽓化炉，该企业由每年亏损近亿元，当年即扭亏为赢，每年产⽣近千万元的效益。该成果获安徽省科技进步⼀等奖1项、⼆等奖1项、三等奖2项。

3

两淮矿区关闭矿井遗留煤层⽓抽采关键技术及⼯程应⽤

成果单位：安徽理工大学

成果简介：

结合两淮矿区开采历史⻓、矿井群布置、多煤层开采、积⽔等特点，针对关闭矿井积⽔过程中⽡斯流动规律掌握难、遗留煤层⽓富集区精准定位难、全周期安全⾼效抽采难等难题，研究了关闭矿井积⽔条件下遗留煤层⽓聚积成藏规律、精准评价⽅法、⾼效抽采关键技术。(1)揭⽰了关闭矿井遗留煤层⽓动态富集成藏机理，确定了地⾯煤层⽓抽采钻井布置优化原则；(2)提出了关闭矿井遗留煤层⽓资源量精准评价⽅法，⾸次估算潘⼀关闭矿井⽔淹资源量占⽐15.4%；(3)研发了全液压煤矿井下钻孔辅助机械装置和⼤直径⻓钻孔下套管装置，创新了关闭矿井遗留煤层⽓区域⼀体化协同抽采成套技术与装备。

应用场景/效益分析：

本项⽬攻克了关闭矿井遗留煤层⽓资源量精准评价、遗留煤层⽓⾼效渗流通道构建技术、井上下⼤区域协同抽采技术、废弃矿井井筒⽓体泄漏防治技术、关闭矿井采空区排⽔-布井-抽采-利⽤⼀体化⼯程技术等系列技术成果。该项⽬研发成果已在淮南矿业（集团）有限责任公司谢⼀矿、新庄孜矿、李嘴孜矿、潘⼀矿等关闭矿井成功应⽤，并逐步在安徽省皖北煤电集团有限责任公司卧⻰湖矿、淮北矿业股份有限公司海孜矿和⼭西焦煤西⼭煤电（集团）有3限责任公司屯兰煤矿推⼴应⽤。近三年累计抽采⽡斯量5765万m，累计发电量11866万kW·h，实现了煤矿遗留煤层⽓资源安全抽采与低碳利⽤，使邻近⽣产矿井和地⾯⽡斯零泄漏，保障了邻近矿井⽣产安全和居⺠⽣活安全。

4

⼆氧化碳强化关闭煤矿⽡斯抽采与地质封碳⼀体化技术研发及应⽤

成果单位：安徽理工大学

成果简介：

本项⽬开展了⼆氧化碳强化关闭煤矿⽡斯抽采与地质封碳⼀体化关键技术的研究，建⽴了裂缝及其⽹络的量化表征和随机重建新⽅法，反演裂缝与真实裂缝重叠度达到80%以上，创新提出了⼆氧化碳致裂煤层⾼效增渗及最佳布孔⽅法，起裂压裂⽐⽔⼒压裂低近50%。

揭⽰了致裂、竞争吸附和化学反应作⽤下⼆氧化碳压裂-驱替-封碳机理，提出了量化表征超临界⼆氧化碳-⽔-煤岩相互作⽤下煤岩反应程度的新⽅法，明晰了封存⼆氧化碳的关闭煤矿的遴选条件，优化了⼆氧化碳注⼊井和⽡斯抽采井空间位置的布置。

研发了关闭煤矿⼆氧化碳注⼊压裂驱替强化低渗⾼⽡斯煤层⽡斯抽采及地质封碳的关键技术，抽采浓度提⾼了28.36%。

应用前景/效益分析：

本项⽬聚焦⼆氧化碳注⼊压裂裂纹扩展定量表征、多组分⽓体的竞争吸附-解吸-扩散-渗流特征、⼆氧化碳-⽔-煤岩相互作⽤、关闭煤矿⼆氧化碳注⼊强化低渗⾼⽡斯煤层⽡斯抽采及地质封碳关键技术等关键科学问题进⾏系统研究。项⽬已在完成单位重庆中梁⼭煤电⽓有限公司等下属7个关闭煤矿和推⼴应⽤单位淮南潘⼀矿、淮北卧⻰湖矿等关闭煤矿成功应⽤，累计抽采⽡斯量24469.65万m³，发电量34323.63万kW·h。直接经济效益为19112.09万元。相当于节约标准煤16.33万t，减排⼆氧化碳204.21万t。累计封存⼆氧化碳量4.71Mt，带来约2.49亿元环保价值。可为⼆氧化碳注⼊压裂驱替强化⽡斯抽采及地质封碳提供理论和技术指导，极⼤地推动关闭煤矿可持续发展，助⼒国家“双碳⽬标”的实现。

5

⾯向建筑温控的墙体材料传热性能与热泵（空调）系统节能设计

成果单位：安徽理工大学

成果简介：

本技术综合考虑了围护结构、内容物等实体结构的材质热物性和结构尺⼨、热泵（空调）制冷（热）量和功率、漏⻛热负荷、室内热源、室外空⽓温度、太阳光照辐射等传热因素，实现了不同墙体材料之间的连续传热耦合设计，便于研究墙体材料种类、房间结构尺⼨等因素对室内空⽓温度动态变化的影响。本技术可以灵活考虑各实体结构的尺⼨、材料种类、窗⼾⽅位等因素，实现建筑房间热环境的多传热因素⼀体化⾼效设计。此外，本技术中还可以根据降温（升温）时间、所需总制冷（热）量等需求⽤于⽐选热泵（空调）系统的关键指标参数设计⽅案，避免房间所需冷（热）量过⼤的冗余设计，⼤幅提升室内温控的节能效果。

应用场景/效益分析：

建筑空间是⼈类居住、⼯业⽣产、物品存储等的重要场所，通过热设计以提供所需的室内温度环境是实现建筑温控功能的重要任务，热泵（空调）运⾏能耗占据建筑能耗的较⾼⽐例，降低⾯向温控的热泵（空调）能耗是实现绿⾊节能的关键途径。在上述背景下，开发了⾯向建筑温控的墙体材料传热性能与热泵（空调）系统节能设计等关键技术，综合考虑了建筑墙体材料种类与尺⼨、太阳辐射、漏⻛漏热量、存储物品以及室内热源对室内温度的影响，在满⾜降温（升温）时间、室内温度要求的情况下，优化墙体材料的种类、尺⼨以及不同材料的搭配⽅案，⽅便精确匹配出热泵（空调）机组及其数量，降低温控动态过程的能耗，⼤幅提升建筑温控功能的节能效果。

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