中国现代煤化工近25年发展回顾·反思·展望

发展现代煤化工是国家能源发展战略的重要组成部分,是充分发挥煤炭能源相对资源优势,保障国家能源安全的必要措施,是缓解石油和天然气供需矛盾的现实手段。中国现代煤化工发展始于20世纪末,贯穿“九五”至“十三五”共5个“五年计划”近25年。现代煤化工区别于传统煤化工,包括煤直接液化、煤气化、费托合成、大型煤制甲醇、甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、煤制乙二醇、煤制天然气等。回顾了中国现代煤化工近25年的发展历程,分析了各个“五年计划”期间在国家政策引导和宏观调控下开展的科技创新和产业发展工作的时代特征;介绍了中国现代煤化工从实验室研究、工程化开发、工业化示范到产业化发展再到进一步升级完善的历史脉络。概述了中国现代煤化工的发展现状,梳理了近25年现代煤化工快速发展过程中所取得的丰硕成果,包括煤化工核心技术、专用催化剂、关键设备等方面实现的重大突破。煤直接液化、煤气化、合成气费托合成、甲醇制烯烃、煤制乙二醇等工艺路线的核心技术与关键设备均已实现重大突破,技术水平总体上已位居世界前列,其中煤直接液化、甲醇制烯烃、煤制乙二醇等已达到世界领先水平。阐述了5个具有特殊意义的典型现代煤化工工业化示范项目,汇总了中国现代煤化工各主要技术方向已建成投运的工业化示范项目及产业规模。最后对近25年的快速发展历程进行了反思,总结了各个不同发展阶段所取得的宝贵经验和值得关注的工作要点。面对煤炭工业转型升级、煤化工行业高质量发展的新机遇,分析了中国现代煤化工仍然存在总体技术水平需进一步升级,主要产品档次需进一步提高,项目经济效益需进一步改善等主要问题与面临的产业核心竞争力需进一步提升的严峻挑战,据此指出了中国现代煤化工未来科技创新的技术方向及工作重点。现代煤化工科技创新的突破口应是煤化工高端差异化新产品的开发,特别是高性能、高附加值类新产品的开发,这也是煤化工行业的本质特征。

基于多源遥感数据的黄河数字流域模型改进

山区河流水系众多,往往因地势险要难以现场量测获得河流基础信息,是典型的缺资料地区。本文结合多源遥感提取的68个河流断面及34个水文站实测断面,建立了黄河中游各级别河流的断面概化模型。融合传统线状DEM水系及河流表面、概化断面构建河道边界形态。针对黄河数字流域模型,基于不同级别河流的河道边界条件建立了断面判别模块,改进其汇流模型。以黄河一级支流皇甫川流域为例,以2010—2015年的资料率定模型,以2016年汛期日径流及年内3场典型洪水过程验证模拟效果。结果表明,改进后的模型输入参数均可由遥感观测获取,且日流量模拟的纳什效率系数高于0.8,流速及水深的模拟误差分别为7%、9%,全时期洪峰流量的模拟误差平均为15%、峰现时间误差约1.4 h,均较改进前明显提升。研究成果可为山区河流水文过程模拟及河流地貌演化等研究提供重要的基础数据和技术参考。

基于岩体破裂规律的下沉系数变化

采动岩体是一个运动变化的过程,根据其结构演化特征,建立了岩体运动破坏模型。而后根据采动岩体的运动破断规律,研究了岩体下沉系数衰减指数与单位长度断裂块数间的相互关系,并进一步根据现场矿压观测资料,回归出了不同岩性岩体垮落步距与采深之间的函数关系,进而通过推导得出了下沉系数与采深和岩性影响系数间的关系式。计算结果表明:下沉系数随着采深的增大而减小,近似呈负对数关系;不同岩性条件下沉系数也不相同,岩性越硬,下沉系数越小,岩性越软,下沉系数越大。

规划建设区采动影响分析方法探讨

针对矿业城市越来越多的建设项目受到采动或老空区影响的状况,为分析采动对规划建设区的影响程度,以某煤矿为例,采用数值模拟和开采沉陷预计相结合的方法,就开采对规划建设区的采动影响进行了分析,在此基础上给出了科学合理的规划建设方案,为规划建设项目的安全运营提供了参考依据。

基于1stOpt的开采沉陷预计参数求取方法探讨

概率积分法在开采沉陷预计方面应用广泛,但预计结果的准确性在很大程度上取决于概率积分法预计参数的可靠性。文章使用数学优化计算软件1stOpt,探讨了概率积分法预计参数的反演方法,并用实例进行了分析验证。结果表明:该方法操作简单,计算准确性较高,且不需要预先给定初始经验值,大大降低了求取概率积分法预计参数的复杂性。

基于多源国产高分辨率遥感影像的山区河流信息自动提取

高分辨率遥感影像地理信息是研究山区河流的重要数据源。针对山区地物类型复杂、河道狭窄等原因导致的河流表面信息提取完整性差、河宽难以自动提取且精度低等问题,结合随机森林(RF)和神经网络(ANN)算法,建立了河流表面信息提取方法RF-ANN。该方法支持并行运算且能降低热红外数据尺度辅助去噪,实现了对河流表面信息的像素级提取。利用Laplace算子及边缘算法改进了RivWidthCloud河宽提取算法,使其不需要人工设定判别阈值,提升了算法的普适性。以国产GF-1、ZY-3卫星影像为主要数据源,选取黄河一级支流皇甫川为研究区域。利用所建立的方法提取了皇甫川流域2级及以上河流的河流表面信息和平滩河宽。结果表明:RF-ANN的河流表面信息提取精度达到94.7%。提取河宽的平均误差为1.07 m(约0.5个像素),提取的最小有效河宽为6.1 m(约3个像素),提取河宽与检验河宽的R^(2)和RMSE分别为0.93和1.52,宽度小于10 m极细河流、10~30 m细小河流、30~90 m较细河流及90 m以上较宽河流的河宽提取误差分别为18.5%、8.8%、2.0%和0.7%。该研究结果为山区河流几何形态特征提取及河流地貌空间分布研究提供了方法和数据支持。