宁东特大型煤炭基地高效开发及深加工利用

序(中国工程院院士 钱鸣高)

前言

第1章 概述

1.1 宁东基地的建设条件

1.1.1 宁东资源及区位优势

1.1.2 国家级重点开发区

1.1.3 宁夏“一号工程”

1.2 宁东基地的历史使命

1.2.1 保障国家能源安全

1.2.2 促进煤炭产业升级

1.2.3 推进区域经济发展

1.3 宁东基地的建设任务

1.3.1 面临的困难和问题

1.3.2 主要技术创新

第2章 复杂条件千万吨级矿井安全开采技术

2.1 千万吨级大倾角大起伏大采高工作面国产综采技术

2.1.1 大倾角大起伏大采高工作面覆岩移动特征及围岩稳定性控制技术

2.1.2 千万吨级大倾角大采高工作面成套装备国产化技术

2.1.3 千万吨级大倾角大采高开采工艺

2.1.4 大倾角大采高工作面国产成套装备系列化技术

2.1.5 大采高综采工作面快速推进技术

2.2 高韧性特厚煤层综放开采技术

2.2.1 煤层的力学特性及韧性指标判定

2.2.2 工作面参数及工艺

2.2.3 高韧难冒厚顶煤采动变形机理

2.2.4 多方位分区域可控顶煤弱化技术

2.3 折返式缓坡斜井新型开拓方式与高效辅运技术

2.3.1 折返式缓坡斜井开拓方式

2.3.2 快速高效辅运技术

2.4 易自燃煤层大规模液氮立体化防灭火技术

2.4.1 复杂特厚易燃煤层自燃特性参数和极限参数

2.4.2 复杂特厚易燃煤层采空区“三带”划分及危险区域判定

2.4.3 液氮的防灭火特性

2.4.4 液氮高效立体化防灭火成套技术体系

2.5 工作面顶板离层水防突技术

2.5.1 顶板离层水突水机理及灾害治理技术

2.5.2 千米深孔定向钻进探放水技术

2.5.3 新型材料注浆堵水技术

2.6 技术实施效果

第3章 复杂特殊地层大断面井筒快速施工技术

3.1 600m深孔疏降水凿井技术

3.1.1 单井混合含水层降水影响规律

3.1.2 井筒疏降水工程条件

3.1.3 井筒疏降水设计

3.1.4 600m深孔疏降水技术工艺

3.2 非全井控制冻结法凿井技术

3.2.1 工程地质条件

3.2.2 软岩地层控制冻结的温度场影响规律数值模拟

3.2.3 软岩地层控制冻结物理模拟试验

3.2.4 人工冻结井筒保护措施

3.2.5 软岩地层既有井筒保护的控制冻结

3.3 大断面软岩井筒柔模注砼快速支护技术

3.3.1 可缩性锚碹支护原理分析

3.3.2 柔模注砼支护设计

3.3.3 快速施工工艺

3.4 技术实施效果

第4章 单台日耗煤2000t GSP煤气化技术

4.1 原设计工艺简介

4.1.1 技术特性

4.1.2 简要工艺流程

4.2 煤粉低碳稳定输送技术

4.2.1 煤粉输送特性研究

4.2.2 煤粉低碳稳定输送技术的工业应用及创新

4.2.3 技术实施效果

4.3 GSP气化粗煤气洗涤技术

4.3.1 激冷室净化过程及工艺研究

4.3.2 新型GSP煤气化洗涤工艺流程及创新

4.3.3 技术实施效果

4.4 水冷壁防超温技术

4.4.1 操作条件对气化炉的影响

4.4.2 气化炉温度规律研究

4.4.3 水冷壁超温防控技术的创新

4.5 干粉煤气流床水冷壁气化炉工程模拟软件

4.5.1 软件功能

4.5.2 软件系统开发

4.5.3 软件的应用情况

4.6 实施效果

第5章 GE水煤浆气化全废锅技术

5.1 原设计技术特点及简要工艺流程

5.1.1 技术特点

5.1.2 简要工艺流程

5.2 GE水煤浆气化炉废锅结渣研究

5.2.1 GE气化炉辐射废锅内部结构研究及应用

5.2.2 煤质对GE气化炉结渣的影响

5.3 工艺流程优化与操控参数改进

5.4 实施效果

第6章 50万t／a甲醇制丙烯技术

6.1 原设计工艺特点和简要工艺流程

6.2 煤基丙烯产品精制技术

6.3 煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离技术

6.4 实施效果

第7章 MTP工业催化剂制备技术

7.1 技术研究路线

7.2 催化剂制备工艺

7.3 催化剂成型工艺

7.4 催化剂微反应评价

7.5 催化剂放大试验

7.6 催化剂模拟试验评价

7.7 催化剂放大制备

7.8 实施效果

第8章 无烟超低灰纯煤制备活性炭技术

8.1 炭活化一体技术

8.1.1 回转式炭活化一体炉

8.1.2 炭活化一体生产线综合工艺技术

8.1.3 技术特点

8.2 无烟煤干法压块成型技术

8.2.1 干法压块成型技术原理与工艺

8.2.2 技术特点

8.3 6000 t／a活性炭生产自动化联动技术

8.3.1 588型斯列普炉

8.3.2 技术特点

8.4 实施效果

第9章 无烟超低灰纯煤冶炼绿质碳化硅工业化生产技术

9.1 高透气性悬空式绿质碳化硅冶炼炉

9.1.1 高透气性悬空式绿质碳化硅冶炼炉结构

9.1.2 技术特点

9.2 无烟超低灰纯煤冶炼绿质碳化硅工艺技术

9.2.1 无烟超低灰纯煤冶炼绿质碳化硅生产原理

9.2.2 无烟超低灰纯煤冶炼绿质碳化硅工艺方案

9.2.3 技术特点

9.3 实施效果

第10章 无烟超低灰纯煤工业石墨化技术

10.1 直流高温电煅炉

10.1.1 直流高温电煅炉概述

10.1.2 技术特点

10.2 无烟煤石墨化工艺技术

10.2.1 无烟煤石墨化机理

10.2.2 无烟煤石墨化工艺技术

10.2.3 技术特点

10.3 高温热熔解降灰技术

10.3.1 高温热熔解降灰技术机理

10.3.2 高温热熔解降灰工艺过程

10.4 实施效果

第11章 无烟超低灰纯煤开发富勒烯碳纳米材料技术

11.1 多弧源富勒烯制备装置技术

11.1.1 多弧源宏量化富勒烯制备装置

11.1.2 电弧放电装置工艺参数控制

11.1.3 技术特点

11.2 无烟超低灰纯煤制备富勒烯技术

11.2.1 无烟超低灰纯煤制备富勒烯的原理与工艺

11.2.2 技术特点

11.3 实施效果

参考文献

《宁东特大型煤炭基地高效 开发及深加工利用》是对宁东特大型煤炭基地建设及 煤炭资源综合开发利用过程中形成关键 技术的系统研究。围绕安全、生态、高效利用煤炭资 源，本书论述了支撑煤炭开采、 煤化工及炭基材料的煤炭产业链循环经济得以实现的 重要关键技术。本书主要内 容包括：针对煤田地层富含水，地质构造多，煤层易 自燃且倾角、起伏、厚度变化大 等不利开采条件，集成创新了复杂条件矿区千万吨级 矿井群建井、开采和安全保障 系列技术，实现了煤炭资源规模化开发和安全、高效 、绿色开采；为了进一步提升煤 炭利用价值，抢占价值链高端，突破煤制油的技术瓶 颈，针对煤制烯烃工艺技术和 装备还不完善及MTP催化剂受国外垄断的技术障碍， 在引进、消化国外现代煤化 工技术的前提下，成功实现了干煤粉气化、合成变换 技术的首次规模化、工业化应 用，进行了工业化工艺的技术改造和MTP催化剂国产 化研发等关键技术创新；除 了煤化工产业分支之外，还突破了通过煤炭深加工制 取高端炭材料的有关技术，立 足煤炭精细化洗选提纯技术，研发了绿质碳化硅、石 墨化无烟煤、复合纳米活性炭、 富勒烯等系列煤基新型炭材料，并实现了部分产品的 工业化生产。总之，本书在论 述煤炭安全高效开采的基础上，致力于通过煤化工及 炭基材料提升途径，拓展煤炭 产业链，丰富煤炭产品谱系，实现煤炭资源的优化利 用。　　本书涉及了千万吨级矿井群建设、煤化工及炭基 材料研发等知识领域，以宁东 特大型煤炭基地开发建设为载体，不仅对关键技术进 行了深度研发，而且更侧重于 工程应用及产品开发实践。因此，本书可以为煤炭开 采、煤化工、炭基材料研发等 专业的教师、学生提供参考，可作为煤炭企业、相关 设计单位及工程公司等从业人 员的参考书，也可以为产业政策、能源战略、安全条 例等的制定提供参考。