中国矿业大学低碳能源研究院的机构职责

CCUS团队

在煤炭能源利用过程中,不可避免地会产生大量的二氧化碳等温室气体。煤炭能源低碳转化利用的一个重要途径就是将这些二氧化碳收集起来再利用或者封存在地下。因此,碳捕获、利用和封存(CCUS)是温室气体控制的一个新方向,集理论基础和技术应用研究于一体。低碳能源研究院CCUS团队整合了水文地质、化工、环境工程、电力工程等学科的优势研究资源,引进了清华大学、华东理工大学、浙江大学、中国矿业大学等高校的优秀博士。该团队的首席专家包括泰莉教授和冯其炎教授。团队依托“江苏省煤基CO2捕集与地质封存重点实验室”,重点研究CO2封存机理、容量评估与封存技术、燃煤前CO2捕集与净化技术、CO2资源再利用技术、CO2地质封存安全监测技术,以及CO2捕集与封存的经济、管理与政策。

煤炭地下气化研发团队

煤炭地下气化在中国矿业大学已有近30年的研究历史。在江苏徐州、河北唐山、山东新汶、内蒙古乌兰察布、甘肃华亭等地进行了大量的半工业和工业试验。获得了“长通道、大断面、两级”地下导向气化新技术、深冷空分制氧系统制备地下气化剂新技术、无井煤炭地下气化技术。2010年5月,我校在甘肃华亭进行了“难采煤气化绿色低碳开采及绿色煤电产业化”示范试验,点火成功。日产气654.38+0.6万标立方米/日,空煤气平均热值5.45 MJ/标立方米,水煤气热值654.38+0.26 MJ/标立方米。特别是在地下气化炉燃烧的可测可控性、产气的高质量稳定性、气流的顺畅和炉体的密封等方面取得了突破。从煤炭清洁转化利用的角度来看,将数亿吨经济上不可回收的、大量滞留的煤炭通过地下气化转化为气体,然后发电或用于化工,是非常重要的途径。因此,该院整合采矿工程、安全工程、地质工程、化学工程等学科优势研究资源,引进南京大学、太原理工大学、中国矿业大学优秀博士,组建“煤炭地下气化研发团队”。首席专家是王作堂教授。团队专注于煤炭地下燃烧的催化剂和抑制剂的研发,引导和控制过程的设计和优化,燃烧控制机理,多联产技术和工业设计。主要研究方向包括:

1,煤炭地下导向气化绿色开采新理论与技术;

2.基于“三下一上”留煤条带充填气化开采的岩层控制理论与技术:

3.煤炭地下导向气化过程测控技术研究:

4.煤炭地下气化工程技术与设备研究:

5.煤炭地下导向气化技术经济研究:

6、气体甲烷化及发电的能源和化工多联产新技术。

高效利用碳资源的R&D团队

随着新型可再生能源的不断发展,长期来看化石能源在中国能源结构中的比重将逐渐降低。煤炭的能源属性被弱化的同时,其资源属性将被强化。碳资源高效低碳利用R&D团队整合了化工学院、材料学院及相关重点实验室的优势资源,引进了日、加、美等发达国家相关领域的高端人才,以及南京大学、清华大学、大连理工大学、太原理工大学等高校毕业的优秀博士。该小组的首席专家是魏贤勇教授。团队致力于用可分离无损或微破坏的方法在分子水平上揭示重碳资源中有机物的组成和结构,并在此基础上开发出温和条件下重碳资源中有机物定向转化和反应混合物精细分离的新工艺,以期实现重碳资源中有机物的高附加值利用,并形成相关技术的产业链。主要研究方向包括:

1.煤中有机质的组成结构分析及定向转化

2.煤焦油、煤液化重油及残渣和重油的精细分离。

3.沥青基高性能炭材料的制备及功能高分子的合成。

4.生物质的温和解聚和高附加值利用

5.药用植物中生物活性成分的分离与分析

生物质能研发团队

虽然我国人多地少,生物质能发展有限,但我国土地农业利用率高,每年大量的农作物副产品如秸秆是生物质能的主要原料。目前国际生物质能研究的热点是:具有选择性和整体效益的先进生物质能转化技术的开发、生物燃料在燃烧和加热过程中的转化机理、生物燃料的理化特性对可靠性的影响、生物质能转化设备、可靠低成本的能源作物、新型生物炼制技术、新一代交通运输用生物燃料等。低碳能源研究院生物质能源R&D团队整合了化工院、环境与测绘院的相关优势资源,并从日本、挪威等国引进高级专业人才。首席专家是宗智敏教授。本文主要研究生物质的温和解聚和高附加值利用,以及药用植物中生物活性成分的分离分析。

R&D碳足迹调查、监测和评估小组

碳足迹(Carbon Footprint)又称“碳消耗”,是描述特定活动或机构产生的温室气体(GHG)排放量的术语,是评价部门、行业或企业、个人排放的温室气体对气候变化贡献的国际通用指标。其中,“碳”就是石油、煤炭、木材等自然资源。消耗的“碳”越多,排放的二氧化碳就越多,“碳足迹”就越大。反之,“碳足迹”越小。因此,碳足迹是一个新的衡量能源消耗导致的二氧化碳排放对环境影响的指标。

如何科学计算煤炭生产的碳足迹?碳足迹应该包括什么?该院碳足迹调查、监测与评价研发团队主要研究煤炭开采地表植被破坏和土壤扰动的碳足迹当量计算方法;煤矿开采中甲烷等温室气体排放的计算方法;煤炭加工碳足迹的计算方法:碳足迹监测技术等。该小组的首席专家是张绍良教授。

R&D低浓度瓦斯综合利用团队

这里的低浓度瓦斯主要是指矿井通风瓦斯。气体的温室效应是二氧化碳的21倍,因此收集、净化和利用这些低浓度气体对于减少煤矿的碳足迹是非常明显的。低浓度瓦斯综合利用R&D团队整合安全工程、煤矿瓦斯治理国家工程研究中心、化工、电力工程等优势研究资源,开展通风瓦斯收集、净化、输送、综合利用等关键技术问题研究。团队正在组建中。

新能源研究所

中国矿业大学成立了新能源研究所,涉及材料、物理、化学、机械、热能、电子、光学等领域。主要研究方向包括高纯多晶硅材料、高效多晶硅材料、光伏能源关键技术、薄膜太阳能电池、生物质能、风力发电技术等。研究所与德国RWE公司、Uttar大学、诺丁汉大学、伯明翰大学、明尼苏达大学和俄亥俄州立大学保持着密切的合作关系。目前,该院承担了“973”、“863”、“十一五”等多项科研项目和国家自然科学基金重大项目,为中能硅业科技发展有限公司提供了重要的技术支撑..

节能减排研究所

中国矿业大学地质、安全、化工、环境工程、地球物理、电气工程、采矿工程等学科组建了节能减排研究所。主要研究方向为煤层气抽采利用技术、二氧化碳捕集与封存技术、矸石充填采煤技术、呆滞煤炭资源复采技术、煤炭地下气化技术等。研究所与德国RWE能源公司、波鸿工业大学、DMT公司、昆士兰大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、西澳大利亚大学、西弗吉尼亚大学、肯塔基大学、波兰煤炭科学院和西里西亚理工大学保持着密切的科研合作。目前,研究院承担国家“973”、“863”、国家重大科技专项、国家“十一五”支持计划和国家自然科学基金重点项目。

矿区生态环境研究所

矿业国家环境研究所由环境、测绘、采矿、地质、岩土工程、资源与城乡规划、建筑、景观设计与管理等学科组建。主要从事矿区矿山生态遥感监测技术与理论研究、矿山生态风险评估、矿山生态演替过程模拟与演替规律研究、矿山生态恢复新技术开发与推广、矿山生态恢复政策与矿山可持续发展研究。同时,该院为矿山企业和国土资源管理部门提供相关技术支持和教育培训。该研究所与波鸿工业大学、柏林工业大学、亚琛大学、莱布尼茨生态环境研究所、北卡罗来纳大学、多伦多大学、滑铁卢大学和西安大略大学保持着密切的合作关系。该所目前正在承担国家“863”、“十一五”、国家自然基金项目等科研项目。

江苏省煤基CO2捕集与地质封存重点实验室

煤基CO2捕集与地质封存重点实验室面对江苏省燃煤导致的温室气体减排与控制的重大高科技需求,以及地质环境中CO2捕集、燃烧前分离净化、CO2封存等重大地质科学与工程技术难题,大力推进条件和能力建设,使重点实验室整体处于国内领先水平,基本形成向国家重点实验室申报的能力。搭建CCS研究和高层次专业人才培养的高起点平台,大力培养和引进能够跟踪国际发展前沿、具有较强科技创新能力的人才,建设一支在国内学术领域具有较强学术影响力的创新团队。

主要研究方向:

CCS技术体系庞大,涉及物理、化学、地球科学、工程等多个领域。江苏省煤基CO2捕集与地质封存重点实验室主要依托中国矿业大学的研发优势,重点在两大领域、三大方向进行攻关。

(1)煤基燃烧前CO2捕集关键技术体系

燃烧前捕集煤基CO2的思路是通过煤气化生成H2和CO2,H2直接用于燃烧,CO2被捕集。因此,重点实验室将通过对煤基分解化学过程和合成气理化性质的基础研究,重点发展低温煤脱硫、降灰、气化一体化工艺,以达到提高煤热值利用率和获得高纯CO2的目的。同时,重点研发低温制冷CO2捕集技术,形成一整套捕集技术解决方案。

(2)CO2地质封存的关键技术体系

CO2地质封存的关键技术包括处置场地地质评价、处置能力评价、CO2注入技术和深部含水层/煤层/油田CO2处置多物理过程模拟。该研究方向的目标是形成一套地质处置场评价指标体系、CO2封存估算标准和规范、CO2注入井施工技术、管道、钻孔和设备防腐技术、防堵防垢技术、关键注入技术及相关参数等。开发深部含水层/煤层/油田CO2处置多物理过程模拟系统和地下CO2环境演化模拟系统。

(3)CO2地质封存状态监测技术体系

该研究方向的目标是将地震法、电磁法、电阻率法等地球物理探测技术与遥感技术相结合,用于CO2的稳定性检测,形成完整的监测体系。