碳中和地质技术及其煤炭低碳化应用前瞻

• Published in: 煤炭学报 Vol. 47; no. 4; pp. 1430 - 1451
• Main Authors: 桑树勋, 袁亮, 刘世奇, 韩思杰, 郑司建, 刘统, 周效志, 王冉
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 221008%中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221116 01.04.2022; 中国矿业大学低碳能源与动力工程学院,江苏徐州 221116%安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽淮南 232001%中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室,江苏徐州 221008; 中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 221116; 中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室,江苏徐州 221008; 中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 221008
• Subjects: 应用模式; 煤炭低碳化; 概念与内涵; 关键进展; 碳中和地质技术
• ISSN: 0253-9993
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.YG21.2072

F407.21%P618.11; 概述了碳中和地质技术的形成背景及其在碳中和知识体系中的定位,提出了碳中和地质技术的概念和内涵,评述了关键碳中和地质技术的国内外进展,分析讨论和前瞻了碳中和地质技术在煤炭低碳化开发利用进程中的重要应用方向、应用模式和发展前景.已有研究工作表明:作为碳中和知识体系的碳中和科学与工程交叉学科正在形成,在地球科学基本背景上碳中和相关学科群交叉融通形成了当前碳中和科学与工程主要研究领域和技术发展方向,碳中和地质技术是碳中和科学与工程交叉学科的重要组成部分,也是实现碳中和目标的关键技术;二氧化碳捕集利用与封存技术、生态地质与碳增汇技术、煤层中甲烷减排与资源化开发利用技术、化石能源低碳化开发利用地质技术、地热资源高效勘查与开发技术、新能源高效安全开发利用地质保障技术、矿化固碳地质技术和地球工程等构成了碳中和地质技术的当前核心内涵;以CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)大规模集群化部署与全流程技术、煤层甲烷接续高效抽采与低浓度瓦斯(含乏风瓦斯)利用技术、煤型关键金属探采选冶全流程技术、矿区生态地质修复重构与碳增汇技术、干热岩型地热地质新能源勘查开发利用技术、供能蓄能一体化水电和核电等新能源开发利用地质工程保障技术、太阳辐射管理前沿技术探索为代表,关键碳中和地质技术已取得重要进展;CCUS将成为低排放燃煤发电、煤转化、煤制氢、煤制特种燃料、煤基材料等煤炭低碳洁净高效利用关键技术的关键,煤炭基地或煤矿区CCUS以煤基CO2源、煤系CO2地质碳汇、CO2矿化固定与采空区充填封存为技术特色且具有紧迫需求;从原位煤层气高效勘探开发、煤矿瓦斯井下-地面协同高效抽采、关闭矿井瓦斯高效抽采到低浓度和乏风瓦斯高效利用,煤层甲烷高效抽采利用与减排综合技术应用模式将得到快速发展和推广;通过覆岩变形控制与地表植被生态系统保持、水资源与区域生态系统保护、采动裂隙与温室气体大气排放控制、数字矿山与节能提效等方式发展和应用绿色智慧矿山地质保障技术,实现煤炭生产过程减碳;应用煤矿区生态修复与碳增汇技术,实现煤矸石处置与减污降碳协同、塌陷区治理与碳增汇、土地整治利用与增汇固碳;加快应用和发展煤系共伴生资源共探共采与碳减排技术,实现煤系气、煤型关键金属高效勘查开发利用突破,对服务我国低碳洁净高效安全新能源体系构建和实现源头减碳意义重大.