煤炭地下气化关键力学问题的数值研究进展

煤炭资源的清洁高效利用已成为“双碳”背景下科学研究的重要方向和新课题.在众多相关技术中,煤炭地下气化技术近年来得到快速发展并展现出巨大潜力.然而,由于室内实验和现场试验的实施成本非常高,气化机理认识和控制运行工艺优化方面的研究均受到很大限制.近年来,运行成本低、操作简单、实施周期短的数值模拟方法成为重要的研究工具,得到越来越多的关注.由于煤炭地下气化过程极其复杂,数值模拟方法在数学建模和数值求解方面均面临巨大挑战.对此,本文开展了以下工作:对煤炭地下气化过程进行了详细分析,阐明各个运行空间的物质和关键问题,厘清煤炭地下气化的本质;归纳出流体动力学问题、热力学问题、材料应力问题以及化学反应动力学问题等4类关键力学问题;详细介绍每个关键力学问题数值研究的最新成果和发展历程;介绍煤炭地下气化数值研究的工程应用,并指出其发展趋势.本文工作对推动煤炭地下气化数值方法的发展以及指导我国煤炭地下气化先导试验设计和现场实施有积极的理论意义

煤炭地下气化腔CO_2埋存的研究进展及发展趋势

CO_2捕集与埋存(CCS)可助力碳达峰、碳中和战略目标实现,是解决温室效应的重要手段.在众多地质埋存空间中,煤炭地下气化(UCG)后的气化腔近年来成为埋存研究的热点,但与传统埋存方式相比,相关工作仍处于理论探索阶段,缺乏现场实施案例.为推动该埋存方式的发展,文章从以下3方面开展工作.(1)介绍UCG和CO_2气化腔埋存的国内外研究进展,并将后者的发展划分为概念提出阶段、潜力评价和可行性分析阶段以及机理分析阶段,目前尚处于理论探索阶段.(2)从注入性、密闭性、经济性、储容量和CO_2埋存机理等多个角度出发,通过与其他埋存方式对比,分析了气化腔埋存的特点与优势:注入性良好;密闭性与未开发煤层类似,但更为复杂;显著节约CO_2运输成本;埋存潜力巨大;埋存机理非常复杂,需要考虑气化腔形态、边壁性质以及超临界CO_2与气化腔流体间复杂相互作用对注入和长期埋存过程的影响.(3)阐明CO_2气化腔埋存所涉及的关键科学问题和工程问题,并指出未来发展趋势.在以上工作的基础上,建议国家出台相关政策鼓励和支持UCG及后续的CO_2气化腔埋存,丰富CCS体系,推动煤炭资源的清洁化和低碳化利用.</p

煤炭地下气化技术及渗流研究新进展

煤炭地下气化技术是清洁能源技术,是实现双碳优秀技术手段,是国家能源安全的重要保障。本文综述了150年以来煤炭地下气化技术的基本发展历程,给出了室内实验、矿场先导试验以及分析与数值模拟研究重要影响事件。对技术和工艺发展提出了4次浪潮式发展的层次模式,并对各个阶段进行了原因分析与探讨。笔者认为:目前国内外的煤炭地下气化技术发展处于新的创新突破阶段,主要研究热点已经有现场规模试验转向2个新的焦点,1是相似于实际煤层条件下的室内实验研究,2是考虑化学反应、热场传播、复杂流体流动以及煤岩变形及渗流场耦合等多种条件下的数值模拟研究。结合煤炭地下气化工艺技术特点,分析讨论了复杂条件下非等温多场耦合的渗流力学新特点,给出了煤炭地下气化室内渗流实验技术,得到了高温高压条件下室内煤炭地下气化的实验手段和实验结果。结合煤炭地下气化工艺技术特点,分析了目前已有数值模拟技术的适应性,提出了建立煤炭地下气化数值模拟技术新方法和新技术。综合煤炭地下气化技术特点,指出了煤炭地下气化技术及渗流研究新的发展方向和发展趋势

荒漠地区公路建设环境保护与生态恢复技术

《荒漠地区公路建设环境保护与生态恢复技术》项目组通过资料收集、理论分析、室内外试验和工程实践,系统开展了荒漠地区公路建设与自然环境相互影响、荒漠地区公路建设的生态环境敏感性、荒漠地区公路建设环境保护与生态恢复技术集成以及典型区域公路建设环保与生态建设示范四方面研究,取得了如下主要创新性成果： 1．分析揭示了荒漠地区公路与环境的相互影响关系,建立了公路建设环境保护与生态恢复的基础平台。 2. 提出了荒漠地区公路路域生态功能重要性、环境敏感性和景观类型区划的原则与方法,建立了相应的区划体系。 3．构建了荒漠地区公路路域生态修复技术评价指标体系和评价数学模型。 4．提出了荒漠..