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海外煤矿安全之鉴誓向“零凋谢”迈进

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中原新财富协理政策必得再平衡 煤矿瓦斯综合使用空间宏大


我国在破解超低浓度瓦斯利用技术难题方面取得重大突破。近日,国家能源局在陕西咸阳通过了一项应用技术成果鉴定:由胜利油田胜利动力机械集团提供技术支持的陕西彬长集团大佛寺煤矿的通风瓦斯氧化装置,各项工业性稳定试验参数均达到设计要求。
据成果鉴定组组长、中国工程院院士周世宁介绍,中国在6%至30%的低浓度瓦斯综合利用方面已经走在世界前列,世界首座低浓度瓦斯发电站2005年12月25日已经在安徽淮南矿业集团运营。胜利油田这项成果的意义在于,能将浓度低于1%的瓦斯收集起来,可广泛用于矿区供暖、职工洗澡等方面。
按照设计,陕西彬长矿业集团大佛寺煤矿设计安装10台每小时6万立方米的通风瓦斯氧化装置制取过热蒸汽,组建装机容量8000千瓦的蒸汽轮发电厂,年供电3000多万千瓦时。项目投产后,每年可回收利用瓦斯3000多万立方米,减排温室气体合56万吨二氧化碳。
2006年,大佛寺煤矿在全国率先建成了全国装机容量最大的低浓度瓦斯电厂,当时也是全国惟一利用低浓度瓦斯发电机组余热尾气发电的电厂和陕西省首家被国家发改委确定的CDM(清洁发展机制)项目。截至2009年底,大佛寺瓦斯电厂累计发电3300万千瓦时。通过申请CDM项目,与日本东京电力公司签订CERS(经核证的减排量),每年可获得收益2849万元,每年减排二氧化碳37.8万吨。
据了解,瓦斯的抽采利用是困扰煤炭行业安全高效生产的世界性难题,治理不好易引发爆炸等重大安全事故,直接排放到空中又会对环境造成污染。统计显示,2009年,全国煤炭行业共抽采瓦斯59亿立方米,但实际利用的只有18亿立方米。美国、德国等经过多年试验,研发出了瓦斯浓度30%以上的瓦斯发电技术,但浓度低于30%的瓦斯发电,美国和德国的专家认为根本不可行。
“当我们的低浓度瓦斯发电机组成功在淮南矿业集团投产时,德国鲁尔工业园的工程师拿着自己现场检测的11.3%的瓦斯浓度结果,连连摇头认为不可思议。”胜动集团执行总裁王志春说。
有关专家指出,曾身背煤矿“第一杀手”罪名的瓦斯,摇身一变成为清洁能源,不仅使煤矿提高了安全生产系数,也为全国煤炭行业的节能减排开辟了广阔空间。

,由国家发展和改革委主管,中国投资协会主办的2012—2013年度国家优质投资项目推介表彰活动中,彬长新生能源公司所属的陕西彬长矿区大佛寺井田煤层气综合开发利用项目荣获此项殊荣。与此同时,公司瓦斯综合利用所属三个项目建设成果入编2012—2013年度国家优质项目纪念册。公司执行董事、总经理田振林同志同时荣获对该项目贡献奖。

一边是低浓度瓦斯及风排瓦斯的白白浪费,一边是煤矿燃煤锅炉逐步取缔之后的取暖成本上升,二者之间有无统一协调方式?
在日前召开的煤矿瓦斯热利用及治理技术交流会上,记者了解到,煤矿超低浓度瓦斯氧化技术或可为二者之间架起一座桥梁。
据介绍,煤矿超低浓度瓦斯氧化技术是一种制热技术,利用瓦斯掺混,将瓦斯泵站超低浓度瓦斯通过掺混装置混入乏风瓦斯中或将空气通过掺混装置掺入超低浓度瓦斯中,通过控制系统调控,使混合后的瓦斯浓度始终保持在1.2%以下,进入氧化装置内氧化放热、产生热量,生产二氧化碳和水。产生的热量可实现发电及制冷、制热等热量的梯级利用。
瓦斯空排:能源与环境的双重损失
煤矿瓦斯按产生方式分为风排瓦斯和抽排瓦斯两种。其中,风排瓦斯又被称为乏风,其甲烷含量极低,一般为0.2%—0.6%,占总量的83%。抽排瓦斯按浓度又分为高浓度瓦斯(甲烷含量≥30%)和低浓度瓦斯(甲烷含量<30%)。
按相关规定,抽排瓦斯利用时浓度不得低于30%,但目前多数煤矿抽排瓦斯的甲烷浓度只有25%左右,达不到直接利用的要求,不得不排入大气中。
据统计,2016年,我国煤矿瓦斯排放量为2.02亿吨,排放的甲烷超过80%来自通风瓦斯,70%—80%的抽排瓦斯为低浓度瓦斯,浓度为3%—25%。
瓦斯排放的背后,是能源的巨大浪费与对环境的破坏。
在环保要求日益严格的背景下,不符合标准的燃煤锅炉被禁用,煤矿企业也被要求尽快替代燃煤锅炉。但天然气、甲醇、柴油锅炉和电直热等价格偏高,利用这些能源替代燃煤锅炉无疑会提高煤矿生产成本,降低竞争力。
与此同时,低浓度瓦斯和风排瓦斯作为煤矿自有的可用能源却白白浪费,没有得到有效利用。
瓦斯空排在造成能源浪费的同时,也对环境造成污染。数据显示,瓦斯的温室效应是二氧化碳的20—60倍。
而纵观煤矿热能供应,目前基本是各技术孤立推广。如瓦斯发电余热、瓦斯氧化取热、利用空气能污水源洗浴、谷电蓄能取暖、电直热加热通风等,各环节基本是单一规划,独立运行。
此外,在煤矿的供热中,热能的梯级利用尚未得到应有重视。如煤矿中洗澡水只需加热至50摄氏度左右即可,却普遍使用了500摄氏度的热能,造成浪费。又如,我国瓦斯发电余热利用率平均不足50%,利用十分粗放,部分瓦斯发电项目尾气排温300摄氏度以上,冷却水余热基本被空排,很少考虑到热能的梯级利用。
瓦斯热利用:长期收益优势明显
“煤矿超低浓度瓦斯氧化技术可实现热电冷联供,推动煤矿热能梯级利用,为煤矿提供整体供热方案,也可实现清洁排放、获得较好的社会效益和经济效益。”煤矿瓦斯治理国家工程研究中心研发主管马力表示。
据胜利油田胜利动力机械集团通风瓦斯研究所所长徐景才介绍,超低浓度瓦斯及乏风氧化综合利用技术,因瓦斯浓度较低,投资回报率整体低于内燃机发电。但其瓦斯销毁利用量、碳减排量巨大,瓦斯利用补贴及碳减排收益较为客观。
“双柳煤矿每年可因此节约标煤4500吨,减排二氧化碳4.4万吨,减排二氧化硫334吨,减排氮氧化物167吨。”汾西矿业总工程师王永文透露。
徐景才认为,该技术可将浓度在0.5%以上的瓦斯取热利用,也可以掺混使用,与其他各非燃煤锅炉供热方案先比,是唯一可实现盈利的供热方式。
盈利一方面立足于财政补贴。记者梳理资料发现,“十三五”期间,煤层气利用中央财政补贴标准为0.3元/标准立方米,瓦斯发电上网电价参照生物质发电,享受0.25元/度的补贴。除中央财政外,地方财政也会予以补贴。如产煤大省山西在现有中央财政补贴基础上,该省瓦斯利用财政补贴为0.1元/标准立方米,瓦斯发电上网补贴电价为0.509元/度。
除财政补贴外,据王永文介绍,超低浓度瓦斯氧化装置初期投入相对较大,与煤矿常用的燃煤、燃气、甲醇锅炉相比,采购建造成本高出400万元左右,但每个采暖季运行费用却只有上述各方式的四分之一左右,长期效益优势明显。
该技术虽可为煤矿实现能源节约与环保的双重收益,但是受煤炭行业尚未完全脱困及初期投入较大影响,推广并不十分顺利。而近年来逐渐盛行的以能源投资公司作为“中介”的市场交易方式,也让持有技术的企业拉长了成本回收期,增加了资金负担。

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