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阳煤集团庆祝建企70周年“七个十”评选活动十大科技成果候选项目

来源:阳泉矿工  作者:技术中心  时间:2019-11-28 08:00:28   点击:

阳煤集团庆祝建企70周年“七个十”评选活动

十大科技成果候选项目

(技术中心提供)

1、“7+3”瓦斯治理模式为破解沁水煤田瓦斯治理难题提供阳煤方案

目前阳煤集团突出矿井产能占所属生产矿井产能的41.4%,煤与瓦斯突出问题成为制约企业安全生产和长远发展的瓶颈。2015年以来,阳煤集团通过开展“产、学、研”合作科研攻关,逐步形成了以保护层开采、以岩保煤、小煤柱掘进、气相压裂、水力造穴、水力压裂、沿空留巷7项技术和本煤层抽采系统标准化、瓦斯抽采在线监测、精准计量3种管理手段为核心的“7+3”瓦斯治理阳煤模式。该模式为解决沁水煤田瓦斯治理难题提供了阳煤实践,多项成果在煤炭行业推广。

“7+3”瓦斯治理阳煤模式推广应用后,本煤层瓦斯抽采浓度提高3至5倍,抽采单元达标时间缩短2/3,抽采成本降低40%以上。突出煤层掘进工作面由原来的平均40米/月,提高到平均166米/月,五年来产生经济效益约50亿元,为煤矿安全高效生产创造了条件。该成果经煤炭协会组织鉴定,有3项达到国际领先水平,2项达到国际先进水平,并获得中国煤炭工业协会科学技术一、二、三等奖各一项。

2、高瓦斯矿井立体抽排综合瓦斯治理体系成为煤炭行业典范

阳泉矿区大部分矿井为高瓦斯矿井,瓦斯灾害严重。上世纪80年代推广综采放顶煤工艺后,邻近层瓦斯抽采不充分、上隅角瓦斯易积聚等问题愈加严重,成为制约产能提升的主要因素。阳泉矿务局积极探索和研究,先后试验顶板穿层钻孔、尾巷、走向高位抽采巷等技术,逐步形成以走向高位抽采巷、尾巷、后高抽巷(“U+L”和“U+I”)为核心的采煤工作面立体抽排综合瓦斯治理体系,有效消除了瓦斯隐患,极大释放了产能,使综放工作面具备了年产300万吨的能力,实现了产量翻番。该项目的推广应用产生经济效益逾300亿元,技术成果达到国际领先水平,2003年荣列中国煤炭工业协会十大科技成果奖,2005年获国家科技进步二等奖,并在全国范围内得到推广。

3、煤层气高效综合利用实现瓦斯变废为宝

煤矿大规模开采过程中产生的大量煤层气被排空,不仅浪费资源,还造成大气污染。从1958年至今,阳煤集团在煤层气发电、CNG、LNG、提纯等利用技术上取得重大突破,先后在民用、工业、发电等领域逐步形成了阳泉矿区煤层气梯级综合高效利用体系。截至2018年底,实现安全供气85.5亿立方米,获得财政、税收补贴、国际CDM(清洁发展机制)资金等累计13.6亿元,减少温室气体排放858万吨,阳泉矿区成为全国煤层气利用体系最完备的示范矿区。多项技术成果达到国际领先水平并获得省、行业级科技奖励,其中,低浓瓦斯蓄热井筒加热技术荣获中国煤炭工业协会科学技术一等奖。

目前,阳煤集团开展了更加多元化的煤层气利用技术研究,如撬装移动式煤层气纯化液化系统、煤层气制金刚石等具有更高附加值的高科技项目,继续保持国内煤层气应用领域领先势头。

4、综采工艺的应用助推采煤工艺进入机械化时代

1974年,由中国自行设计制造的第一套综采设备在阳泉矿务局四矿投入使用,实现了单产4万吨/月的较高水平。1988年,由阳泉矿务局与郑州煤机厂共同研制的中位开天窗放顶煤液压支架在一矿北丈八井投入使用,次年诞生了阳煤集团历史上第一个百万吨综采队。1994年阳泉矿务局所有开采15号煤层的矿井全部实现综放化。1996年到2002年期间,积极研究试验了低位放顶煤支架,并对配套装备进行完善改进。从2002年开始,阳煤集团综采机械化程度达到100%,进入了完全综采时代。2005年开始,采用高产高效重型综放设备,推行大采长高产高效工作面开采。2006年,一矿综五队、三矿综五队年产量双双突破400万吨大关,再创历史新高。2009年,阳煤集团首次在寺家庄公司试验大采高综合机械化采煤工艺,取得圆满成功。

5、锚杆锚索网联合支护技术推动巷道支护革命

1998年,阳煤集团开始开展锚杆锚索支护技术研究,于2002年全面推广使用锚杆锚索支护技术,这一技术的投用,使支护方式由被动变为主动,提高了巷道围岩支护强度,使巷道断面增大、两巷端头和超前维护安全可靠,单进、单产水平大幅提升,这是阳煤集团巷道支护技术的一次重大革新。2015年,为进一步创新锚网支护技术理论,阳煤集团与中国矿大、天地科技合作开展巷道围岩控制成套技术研究,提出高预应力强力支护理论,形成了支护材料与构件的质量标准,建立了高预应力锚网支护施工规范。2018年,全面推广“高强度、高刚度、高可靠性”的高预应力支护技术,增强了围岩支护强度,有效控制了巷道变形,回采巷道巷修量减少50%以上。该研究成果不仅丰富了阳泉矿区巷道支护技术理论,对煤炭行业锚杆(索)支护的发展也作出有益贡献。

6、覆岩隔离注浆充填开采技术为“三下”压煤提供绿色开采新途径

覆岩隔离注浆充填开采技术是开采“三下”压煤绿色、先进的技术方法,即通过地面钻孔对采动覆岩高压注浆充填,在工作面中部形成一定宽度的压实支撑区,与隔离煤柱共同控制地表沉降、变形。自2016年8月起,阳煤集团与中国矿业大学合作,先后在坪上15104工作面、寺家庄15117工作面进行了寺家庄铁路专用线和村庄建筑物下覆岩隔离注浆充填开采生产实验,成功安全采出“三下”压煤100余万吨,增创产值3.5亿元,减免煤炭资源税860余万元,节省搬迁与塌陷赔偿费近1亿元。为解放阳煤集团20亿吨“三下”压煤提供了重要科学依据和宝贵实践经验,开创了阳煤集团绿色开采的新路径。该项目成果获得2018年度中国煤炭工业协会科学技术二等奖、首届中国创新方法大赛全国总决赛二等奖。

7、“技术一张图 管理一张网”开启“无人矿山”和“智能开采”新征程

2016年,阳煤集团与北京龙软科技股份有限公司历经三年合作,成功研发出煤矿空间信息服务技术,首次建成国内外第一个全集团分布式协同、高度透明展示和一体化管控的智慧、高科技矿区,填补了地理空间信息系统在煤矿“地域、行业、业务”全覆盖的空白,实现了安全生产运营情况“看得见、管得了、控得住”,构建了“一盘棋、一张网、一张图、一个库”新型管控模式。通过先进技术手段和信息化管理平台在阳煤集团和各生产矿井的应用,从生产、技术、安全、管理多个层面,快速解决了煤矿安全生产中的问题,使各级领导和部门能全面掌握安全生产信息,高效指导安全生产,提高技术水平和管理效能,为下一步智能化、智慧化矿井建设奠定坚实基础,在煤炭行业具有较大的推广应用价值。该项目被中国煤炭工业协会鉴定为国际领先水平,2018年获得中国煤炭工业协会科学技术一等奖。

8、综采智能化装备及其控制系统改变传统开采模式

阳煤集团以“无人则安、人少则安”为原则,2014年在山西省科技厅煤基项目的支撑下,通过与天地科技股份有限公司、天玛公司等单位合作,以华越公司生产的成套装备为核心载体,对薄煤层综采及自动化技术进行探索、实践,突破了高瓦斯矿井条件下采煤机速度智能控制技术难题,研制了采煤机精确定位与监测系统,创新了超大伸缩比立柱及支架超薄机身结构,研制出高可靠性链条自动张紧装置和采煤机黑匣子在线监测系统,开发了基于激光对位传感器的工作面直线度控制系统,完善了薄煤层煤与瓦斯突出条件下功能完备的自动化综采技术与装备。

截至目前,阳煤集团累计投入电液控及自动化装备40余套,55%以上的综采工作面实现了支架电液控制及自动化采煤,采煤队平均减员20人,人数减至100人以下,每个班的操作人员平均减少3至5人。

9、直角转弯大功率重型刮板输送机实现高端输送设备国产化

2016年,阳煤集团与德国HB布朗公司合作完成国内首台套直角转弯大功率重型刮板输送机。该设备集综采工作面输送、转载、破碎功能于一体,采用了直角转盘、双面溜槽和单链沙克链轮关键技术,填补了国内在刮板输送机双面溜槽和可更换齿排链轮技术方面的空白,省去了刮板输送机机头传动部和转载机机尾链轮,减少了爬坡提升的能量损失,节省了功率,机头装煤效果远超传统刮板输送机,大大降低了底链回煤量,使煤尘量降低约50%。

该输送机的研发,实现了高端输送设备的国产化,推动了我国在高端刮板输送机方面研制和生产水平的提升。目前在同类产品中功率最大、输送能力最强,整体性能达到“国内首创、国际先进”水平。该设备于2017年12月在新元公司3207综采工作面投入试运行,在煤层厚度2.2米条件下,6个月累计产煤150万吨,最高月产煤达36万吨;至今已完成销售5套,累计增加销售收入1.5亿元。

10、国之重器“晋华炉”,破解“三高煤”气化难题

水煤浆水冷壁废锅气化炉(晋华炉),是阳煤集团和清华大学合作,历经17年科技攻关、研发完成的科技创新成果,目前已完成晋华炉1.0、2.0、3.0的研发。晋华炉采用分级给氧、膜式水冷壁、以渣抗渣和辐射废锅等关键技术,首次将原耐火砖炉改造为更高效带热回收的气化炉,开创了新型煤气化技术改造先河,打破了国外在水煤浆气化合成气热量回收技术上的垄断,填补了国内煤气化热量回收技术的空白,解决了劣质煤资源及“三高”(高灰、高灰熔点、高硫)煤的气化难题,使合成气显热得以回收利用,每千标准立方米有效合成气(CO+H2)可副产0.8吨5.4MPa蒸汽,相当于每吨原料煤增值100元。目前,该设备已销售22台套,新增收入8亿元,荣获氮肥协会、中国煤炭工业协会科技进步特等奖;被评为石油化工行业“国之重器”;2019年4月荣获第47届日内瓦国际发明金奖。该创新成果使我国煤气化技术进入国际领先水平。

11、拥有自主知识产权的丁辛醇生产技术工业化应用成功

2008年,齐鲁一化自主研发设计,取得“丙烯氢甲酰化合成丁醛”专利技术,并建成7万吨/年丁辛醇装置,实现了该技术的工业化应用,2010至2012年将装置扩产至21万吨/年。

21万吨/年丁辛醇装置于2012年3月26日投料开车,5月7日至10日进行生产标定,丙烯转化率达到98%以上,吨醛耗丙烯0.60至0.61吨,吨辛醇耗醛1.16至1.19吨,产量、质量及消耗均达到设计要求,实现了装置一次开车成功并达标达产的目标。

该装置的顺利投运,标志着具有自主知识产权的丁辛醇生产技术工业化应用成功,实现了该项技术的国产化。2012年至2018年,丁辛醇装置实现销售收入148亿元,利润8.9亿元,税金5.9亿元,经济效益显著。实现丁辛醇生产技术国产化,打破了国外技术垄断,使齐鲁一化成功走上化肥化工并举、健康可持续发展的道路。

13、超大型氨合成节能技术突破垄断,引领国内行业发展

超大型氨合成节能技术是正元集团具有完全自主知识产权的专利技术。JR3000氨合成装置为目前国内最大产能的单系列氨合成装置,直接装填还原态触媒技术为国际首创。

正元集团2011年6月开始研究等温变换技术在氮肥行业的应用,2014年9月研发成功,2015年3月开车投运,属国内首创。使用至今运行状况良好,达到或优于设计指标,全年运行不停车。该技术可节约一次性开车费用5100余万元,年节支费用1264万元,目前已完成十余套装置的推广和应用。

此项技术实现了大型合成氨技术的国产化,引领国内合成氨技术的发展。2017年,经中国石油和化学工业协会组织鉴定为“国际先进”水平,并荣获中国氮肥工业协会技术进步一等奖、第二十届中国专利奖银奖等。

14、冷凝热回收技术破解传统热电厂凉水塔低品位热利用难题

电厂冷凝热回收技术研究与应用项目于2008年12月31日在山西省发改委立项,2010年3月,亚洲最大的电厂冷凝热回收大型溴化锂吸收式热泵机组,在发供电分公司第三热电厂成功投产。该项目由阳煤集团与江苏双良节能系统股份有限公司、太原理工大学共同合作,采用在线屏蔽系统和新型溶液交换器等多项新技术,实现冷凝热系统与原热网系统的对接运行及大面积的居民供热,解决了火电机组低品位冷凝热回收利用的难题。该冷凝热系统可提取冷凝热72MW,新增供热面积144万平方米。一个采暖期可利用低品位冷凝热93万GJ,节约标煤近3万吨,节水约14万吨,减少CO2排放约7.5万吨,年创经济效益3470万元。2012年,该项目获中国煤炭工业协会科学技术二等奖。

14、热管技术开创矿井乏风余热利用先河,井筒加热零排放

为加快清洁能源代替燃煤锅炉供热方式的改造进程,阳煤集团与北京中矿赛力贝特节能科技有限公司合作,利用热管的高导热性、等温性等特性,以环保型氟利昂为导热介质,以碳钢钢管加铝翅片为结构的热管装置,研发了一套矿井回风低温热能回收装置,代替了传统井口加温防冻热风炉。从2017年6月到2018年6月,该装置在一矿吴家掌试验成功后,阳煤集团积极响应政府要求的建成区禁煤政策,在6个风井场地推广应用。该装置开创了国内矿井乏风余热利用采用低温热管换热技术的先河,彻底解决了燃煤锅炉的污染物排放问题,并具有运行成本低、零排放等特点。相比热风炉,该装置每年节约运行成本2295万元左右,可减少排放烟尘约89吨、SO2约88吨、NOX约77吨。该项目获得2018年度中国煤炭工业协会科学技术一等奖。

15、自燃煤矸石山治理推进生态重建,构建绿色屏障

阳煤集团自建企以来,原有煤矸石采取自上而下自然倾倒的处置方式,导致各矿矸石山先后发生自燃,造成“白天云雾山、晚上火焰山”的环境污染。1990年开始,阳泉矿务局逐步摸索出分层排放的排矸工艺和封闭注浆的灭火方式,于1998年基本实现无烟矸山目标;2005年,阳煤集团开始大规模实施矸山生态恢复治理工程,经过自行研究设计,总结出“由下向上—分层碾压—黄土覆盖—恢复植被—后期维护”的矸山治理模式。截至2018年底,阳煤集团累计治理矸山表面积约10000亩,取得了良好生态效益和社会效益,为各矿周边环境改善作出了贡献。

“自燃煤矸石山治理与生态重建技术研究”项目于2011年、2012年先后荣获阳泉市和山西省科技进步二等奖、三等奖;2017年被中国煤炭学会煤矿土地复垦与生态修复专业委员会授予“自燃煤矸石山治理与生态修复先锋”称号。

16、首创“电动提升平台施工工法”,解决超大直径烟囱平台施工难题

由宏厦三建研发的“大直径烟囱施工成套工艺技术体系”,包含桁架式大平台作业、平台顶升、垂直运输等工法内容,为国内首创。对于超大直径烟囱施工,目前国内均采用三角架翻板作业方式,功效低、作业危险,该项目研发的平台采用桁架式整体空间结构,可在作业中实现双平台防护,极大改善了工人作业环境并实现了本质安全,采用在烟囱内壁通过拉杆内固定专用电梯,解决了垂直运输问题。该工法可满足跨度(直径)大于30m以上的筒壁施工,相比传统工艺,工效提高30%以上,已在西上庄2×660MW热电厂烟囱施工中成功应用。该工艺获得2017年度省级工法、中国施工企业协会滑模分会科技创新二等奖等荣誉。

17、选煤厂提质提能工艺优化提高品种煤质量

通过分析影响品种煤增产、电煤质量稳定、块煤质量提高等因素,对选煤厂存在问题进行归集分类,从完善工艺、提升能力、提高质量三方面实施系列提能提质提效改造,达到了适应生产及市场需求的目的。

二矿、五矿在原煤分级环节采用了弛张筛,筛分效率提高15%至20%,系统运行更加顺畅;新景公司增设选前脱泥,精煤回收率提高1%;平舒公司在块炭防破碎环节安装了自主研制的块炭装车点伸缩溜槽,块炭平均限下率由30%下降到15%。

该项目在8个选煤厂实施了11项技术改造,2018年全年品种煤产量达到1356.66万吨,年增经济效益11225万元,同时减少了无效运输,避免了环境污染。

18、开发喷粉煤产品拓宽“阳优”煤市场空间

1990年,由于民用煤市场萎缩,阳泉矿务局决定向工业用煤转移,重点开发冶金高炉喷粉煤产品,并在一矿实施喷粉精煤改造工程。工程于1991年6月18日竣工投产,采用跳汰洗煤工艺,年产喷粉煤30万吨,是当时阳泉矿务局用自有资金建设的最大技改项目。此后,随着市场不断开拓,新建的五矿、新景公司、新元公司选煤厂以及改扩建的二矿、平舒公司、寺家庄公司选煤厂均增加了喷粉煤产品,并相继采用跳汰、末煤重介、TBS、螺旋分选、浮选等工艺,洗选工艺不断优化,加工深度不断延伸,装备水平及加工能力不断提升。2011年起,集团喷粉煤年产量均在630万吨以上,2018年达到734万吨。

喷粉煤产品的开发,是阳煤集团适时调整产品结构的重大决策,成为企业发展历程中战略转型的关键节点。

19、煤泥烘干系统实现煤泥高效利用

2013年12月煤泥烘干项目首先在平舒公司试运行,利用瓦斯作为热源对煤泥进行烘干,干燥后产品直接进入末煤销售。

该系统采用三圆腔体内旋翼强制流态化高温气体烘干技术,能更好实现质热交换,热利用率达到90%以上。烘干后的煤泥产品呈小于13mm(大部分为0至3mm)颗粒状,水分由干燥前的25%降低为10%至12%。同时,可实现产品水分按需调控,当井下出现构造,末煤质量差时,将烘干产品水分下调至5%至7%,进一步提高烘干煤泥的发热量。

该项目是国内第一家采用旋翼式工艺进行无烟煤煤泥烘干的项目,属于干燥设备首次与瓦斯锅炉相结合的成功案例,已在新景公司、一矿等5个矿井推广应用,有效解决了湿煤泥露天堆放带来的环保问题,而且烘干煤粉配入末煤销售,截至2018年底为阳煤集团创造直接经济效益约3.2亿元。

20、无轨胶轮车运输革新矿井运输方式

2005年,新元公司率先采用无轨胶轮车辅助运输方式,2012年仅用15天完成对3203工作面161架液压支架的运输安装,创造了纪录,实现了重型物料及设备的整体搬运,大大简化了井下运输环节,填补了阳煤集团辅助运输系统无轨化的空白。2009年、2014年,孙家沟公司、榆树坡公司井下辅助运输系统先后实现无轨胶轮车运输。2017年,在二矿龙门采区和新景公司芦南采区等老矿井的新开采区,成功试验胶轮车运输方式与轨道运输方式相结合的井下辅助运输系统,2018年,平舒公司翟下庄建设的新立井使用胶轮车运输,使井下辅助运输系统进入了无轨运输和有轨运输相结合的大物流时代。