特大型整装煤田高效开发利用及深加工关键技术：实现煤炭开采转化“一条龙”

　　随着经济的快速发展，我国煤炭消费持续增长，石油对外依存度不断提高，科学合理地开发利用现有煤炭资源迫在眉睫。如何实现煤炭的高效开发及清洁合理利用?获得2014年度国家科技进步二等奖的宁东特大型整装煤田高效开发利用及深加工关键技术，给出了答案。

　　“宁东整装煤田规模化集中安全高效开发煤炭资源的同时，在煤炭基地内建设世界级煤化工基地和国家级循环经济示范区，开发煤化工产业和高端炭基材料产业，进行就地规模化集中转化利用，延长了煤炭产业链，大幅提升了煤炭资源附加值，创建了一种集煤炭开采、煤化工和高端炭基材料转化利用为一体的全新的现代化产业模式，构成了我国现代煤炭开采和转化利用产业化的主体框架，创新了一条煤炭资源大规模开发和产业化高效利用的完整产业体系，整体技术达到国际领先水平。”中国工程院院士钱鸣高教授如此评价由神华宁夏煤业集团公司等完成的这一项目。

　　宁东煤田位于银川东部，探明储量273亿吨，占宁夏储量的86.5%，是我国西部能源“金三角”的重要组成部分，也是国家规划的14个煤炭基地之一。要想建设产业集群布局、资源循环利用、环境友好发展的世界一流特大型现代化能源示范区，必须跳出传统发展模式的窠臼。

　　神华宁煤坚定选择了以煤炭开采技术创新和煤化工、炭基材料高新技术研发为支撑的创新发展之路。不过，要想实现煤炭的科学开发和利用，必须解决三个难题。

　　一是宁东煤田主采厚煤层具有厚度变化大(3.5～14米)、倾角变化大(12°～45°)、起伏大(30°)、韧性高(9～11)、易自燃(自然发火期<22天)、地层富含水且地质构造复杂等特征，严重制约了大型整装煤田安全高效开发。

　　二是现代煤化工技术项目资金密集，安全生产要求高，是一个庞大的系统工程。宁东煤化工基地采用的先进煤化工技术多处于大型工业示范阶段，应用中无工程经验可借鉴，出现了因工艺设计不合理、联锁控制繁冗、系统协同效应差而导致煤粉输送不稳定、粗煤气灰含量高、气化废锅结渣、丙烯产品质量控制难等问题。

　　三是以无烟煤为原料生产炭基材料，面临活性炭生产中炭化和活化工序复杂，效率低、成本高，绿质碳化硅冶炼中碳质原料价格高、来源不稳定等问题。

　　如何破解上述难题?神华宁煤集团在煤炭高效开采方面进行了积极探索，项目组首创宁东特大型整装煤田的高效开发技术。其中包括大倾角、大起伏、大采高安全高效开采装备与技术，高韧性特厚煤层综放开采技术，复杂特殊地层条件下大断面井筒快速施工技术等关键技术，使宁东千万吨级煤矿群初具雏形，成为开采规模增长最快的亿吨级煤炭基地之一。

　　煤化工板块是该项目建开发的重头大戏。神华宁煤基于煤化工项目特点，在煤化工板块建设、运营、管理中探索出了协同创新模式，走出一条引进、消化吸收再创新，最终形成具有自主知识产权的创新之路。该公司形成单台日耗煤2200吨煤气化创新技术、50万吨/年MTP工业化创新技术和低成本高性能MTP工业催化剂制备技术等煤化工关键技术;其中，神华宁煤自主研发了高硅铝比MTP催化剂，并实现工业化应用，打破国外专利制约，价格较国外催化剂降低30%。

　　在碳基材料开发方面，神华宁煤开发了无烟超低灰纯煤工业化生产活性炭、无烟超低灰纯煤冶炼绿质碳化硅工业化生产、无烟超低灰纯煤工业石墨化、无烟超低灰纯煤制备富勒烯纳米材料等技术，使无烟煤产品附加值得到极大提升。譬如，以无烟超低灰煤代替石油焦，冶炼出高纯度、高硬度绿质碳化硅，填补国内空白;以超低灰无烟煤替代石油焦，生产出性能指标优于煅后石油焦的石墨产品，成本大幅降低。