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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
碳中和愿景下,河南省资源利用与环境保护领域科技发展的关键任务是什么?

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  一、资源节约利用科技发展关键任务

  (1)矿产资源。当前,矿业结构性改革成为紧迫的战略任务,而加快发展方式转变、提高发展质量和效益成为发展是河南省矿产资源的重中之重。其战略任务集中在:矿产资源勘探开采绿色新技术、矿产资源绿色深加工技术、矿山矿区修复技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括煤矿智能化无人开采技术、煤矿精准开采技术、井下采充一体化技术及装备;煤炭就地洗选加工技术,煤矿瓦斯高效发电技术,煤炭精细化重介质分选技术;矿井废气热源综合利用技术,煤矿瓦斯发电技术,井下碎石机远程控制技术;矿山及脆弱地区生态修复关键技术研究,高陡岩坡生态植被再造集成技术,压覆和厚大矿体赤泥充填采矿技术研究等。

  (2)水资源。水资源过度开发、生态功能严重破坏、生物栖息地丧失等问题,是河南经济社会用水和生态保护间关键矛盾点。其战略任务集中在:水资源开发与保护技术、节水技术及装备开发等方向,亟待突破前沿关键技术包括水生态修复与和持续保障技术,一体化截流井及其控制系统对黑臭水体污染的削减,城镇水环境数字化智能管理系统;高盐废水及杂盐资源化利用,高浓度氨氮废水资源化处理,畜禽污水处理与沼渣沼液综合利用技术;城镇雨水收集、净化、回用于一体的节水技术,农作物高效节水灌溉技术,大型工业循环水节能节水新技术等。

  (3)工业企业节能与低碳发展。河南省钢铁企业不多,规模不大,技术装备状况一般,今后一段时间里,钢铁行业节能降耗、减少污染物排放、提高生产效率是重中之重。石油化工是河南省规模较大行业,规模大、能耗高、污染排放严重,就业人数多、盈利能力弱,企业生产技术总体较好。有色行业是河南省优势行业,如:氧化铝、电解铝、铝型材加工,钼、锌、铅冶炼,铜加工等在全国具有较大影响,重金属污染是该行业的短板。其战略任务集中在:高能耗行业生产工艺节能低碳技术、工业余热与废热综合利用技术、工业流程节能技术及装备等方向,亟待突破前沿关键技术包括高炉煤气精脱硫技术、水泥低能耗烧成技术、石油炼制与合成氨系统综合优化技术、铝合金电解连续阳极关键技术、特高压输配电技术;硅酸钠生产中热风炉余热再利用技术、亚临界超高温煤气回收发电技术、工业含尘废气余热回收技术;大型永磁高效电机技术、空压机改造技术、二氧化碳热泵技术;流程工业系统优化与节能技术,高效除垢技术与装备,高性能节能抗磨纳米润滑油脂技术等。

  (4)煤炭清洁利用。煤炭在河南省能源体系中长期占据主导地位,煤的燃烧过程所产生大量的硫氧化物和氮氧化物等污染物,特别是巨量排放的二氧化碳。其战略任务集中在:煤炭高效发电技术、煤炭清洁转化技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括超临界循环流化床锅炉技术、700℃等级镍基合金耐热材料生产和关键高温部件制造技术;煤电热化煤制气多联产技术,中低温煤焦油深加工技术,煤炭分级分质梯级利用技术等。

  二、生态环境科技发展关键任务

  (1)大气污染物防治。河南工业结构中,火力发电、水泥、钢铁、有色冶金、化工、炼焦、玻璃、耐火材料等排放大气污染物产业结构在短期内难以改变。其战略任务集中在:工业排放气体污染物(二氧化硫、氮氧化物等)防治技术、面源扬尘及其他气体污染物防治技术、大气污染物检测技术及装备等方向,亟待突破前沿关键技术包括多孔碳低温催化氧化烟气脱硫技术,有色金属冶炼烟气一氧化碳治理新技术;面源扬尘的集约化治理技术,餐厨油烟综合治理关键技术,室内空气污染治理新型技术;基于物联网和大数据的环境大气监测技术,多角度追踪颗粒物和臭氧技术等。

  (2)水污染物防治。河南工农业及生活用水量逐年增加,污水产生量也在逐年增加,高耗水、高排污行业如造纸、煤化工、制药、印染、皮革等仍然具有一定规模。其战略任务集中在:工业污水处理技术、城市与农牧污水处理技术、污水检测技术及装备等方向,亟待突破前沿关键技术包括高浓度有机废水处理与资源化技术,难降解有机废水弱电介入强化水解酸化处理技术,化学工业污水处理关键技术;垃圾渗滤液处理及资源化技术,农村生活污水治理关键技术;地表水水质采样无人机,天地一体的流域监测预警与智慧化管控平台,流域水质和生态信息系统与预警模型等。

  (3)土壤污染防治及固体废弃物处理。河南是粮食、人口大省,土壤质量安全是保障粮食安全的基础,控制土壤污染,对现有污染进行有效治理成为迫切任务。其战略任务集中在:农田污染物防治技术、土壤污染物监测技术与装备、污染物防治与土壤修复技术与材料、工业固体废弃物处置与资源化技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括污染场地土壤原位采样新技术与新设备、河南西部矿集区重金属污染修复技术;重金属污染农田修复技术,农田土壤污染快速检测等监管技术及装备;高精度多功能无扰动土壤及地下水样品原位釆集与污染探测技术,土壤新型污染物识别与风险监管技术;亚临界水解餐厨垃圾厌氧消化技术,空气喷射多层空气幕帘式焚烧技术,热泵式高效节能生物处理技术;市政污泥超高温好氧发酵技术,废液晶屏智能矿物分离及铟富集技术、废荧光粉中稀土富集及综合利用技术等。

  (4)黄河流域(河南段)生态保护和修复。黄河流域生态保护和修复,要统筹水、大气、土壤、生态等要素,系统解决黄河流域(河南段)生态环境保护和修复相关问题。其战略任务集中在:黄河流域生态环境综合研究、农业农村环境保护与治理技术开发及应用、城市生态系统关键技术、水生态系统及地下水保护与修复技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括黄河中下游(河南段)典型湿地退化机制与生态修复技术、基于流域不同功能区的水生态承载潜力评估、预测及修复技术、天鹅栖息地水环境生态修复技术;农业农村污染防治技术研究与示范、畜禽粪污资源化利用技术及示范、面源污染综合防控技术,矿山迹地水土流失;城市水环境修复及综合治理技术研究与应用,低影响开发雨水系统关键技术研究与示范,城市节水技术开发与应用;河湖湿地生态修复技术与应用,山水湖田综合治理技术与示范,地下水生态修复技术与应用等。

  (5)减少温室气体排放。钢铁行业、石油化工行业是河南省规模较大行业,规模大、能耗高、污染排放严重。其战略任务集中在:工业过程温室气体减排技术、碳减排及碳捕集利用和封存技术、增加碳汇关键技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括钢铁行业换热式两段焦炉及高效清洁全废钢电炉冶炼工艺技术,有色行业超大容量电解槽与连续吹炼等设备与工艺,低品位共伴生矿产资源高效利用技术;二氧化碳驱替煤层气技术,二氧化碳烟气微藻减排技术,温室气体高效捕集与综合利用;抗逆优良经济树种筛选与繁育示范,森林湿地生态系统恢复与功能提升技术,生态资源智能信息化与精细化保护技术等。

  三、绿色产业(碳汇)科技发展关键任务

  (1)绿色建筑产业。河南建筑能耗约占全国总用能量1/4,节能建筑要求全寿命周期内,最大限度地节约能、水、地、材,为人们提供健康、适用和高效的使用空间。其战略任务集中在:绿色建筑技术、绿色建筑材料、绿色供热供冷建设及改造、生态城市及生态村建设等方向,亟待突破前沿关键技术包括装配式近零能耗建筑关键技术、被动式超低能耗建筑设备关键技术,村镇装配式超低能耗生态民居;高性能保温一体化技术,新型环保生态石板材技术,磷石膏制备相变储能建筑及工程材料技术;基于5G分布式能源互联网关键技术,绿色集中供热供冷及热电冷三联供技术,清洁供热系统关键技术与示范应用;生态城市城乡一体化规划,绿色生态城区规划建设关键技术,基于农村生态环境热泵采暖技术等。

  (2)绿色交通与运输。安全、环保、节能,实现各种交通方式彼此无瑕疵衔接、协调运行的城市综合交通体系,满足人们对通畅的绿色健康交通系统需求。其战略任务集中在:绿色交通智能化技术、绿色交通能效提升技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括物联网的城市智能交通技术、绿色交通设备电池大容量高压快充技术、智慧交通视觉识别和激光雷达为核心的感知技术;加油站油气回收在线监测技术,网联化智能技术和车路一体化自动驾驶形成交通系统优化技术,新能源客车整车关键技术等。

  (3)新能源及可再生能源。落实“碳达峰”、“碳中和”实践中,新能源、可再生能源将发挥巨大作用。一次能源消费结构中,可再生能源是河南短板,2019年河南省可再生能源占比全国的8.5%。河南全省并网风电、光伏发电在“十三五”期间年均增速分别为172%、226%,但可再生能源占比仍严重落后于全国水平。其战略任务集中在:非化石能源技术、清洁供热供冷技术、生物质能高效与清洁供热系统关键技术等方向,亟待突破前沿关键技术包括多功能智能户用光伏发电模块一体化集成技术,消纳风电的热—电联合优化规划及运行控制技术,太阳能等可再生能源与化石能源互补发电技术;低污染生物质燃烧装置,光催化裂解水产氢催化剂制备及技术;生物质液体燃料热/催化联合提质关键技术,生物质碳粉喷射燃烧技术,生物能源制造及储能技术和氢能技术,秸秆热解炭气工程技术,可再生资源秸秆栽培食用菌关键技术等。

来源:《碳中和愿景下的河南资源环境领域科技发展战略》

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