陽煤集團(tuán)：低濃度瓦斯變“熱”源 —— 文章正文2017-05-02

 4月11日，由中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司（簡稱重慶研究院）與山西陽煤集團(tuán)共同舉辦的低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用技術(shù)研討會，吸引了100多位來自煤炭、能源等部門和企業(yè)的負(fù)責(zé)人和專家。大家對陽煤集團(tuán)五礦小南莊風(fēng)井旁的一套低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱系統(tǒng)充滿了興趣，并刨根問底。

貴州水城礦業(yè)集團(tuán)通風(fēng)部副部長楊秀科說，20年前，他來過陽煤集團(tuán)，當(dāng)時是為了學(xué)習(xí)井下高濃度瓦斯治理技術(shù)。這一次，是為了學(xué)習(xí)井上低濃度瓦斯利用技術(shù)，“一高一低，井下井上，都跟瓦斯有關(guān)”。

多種因素催生低濃度瓦斯利用項目

煤礦瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)的清潔能源，也是一種溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。一般來說，煤礦抽采的濃度高于10％的瓦斯，通常會用于發(fā)電、民用或工業(yè)生產(chǎn)，而濃度低于10％的瓦斯則會直接排到空中。我國每年有大量的井下抽采瓦斯因利用途徑有限而直接排到空中，特別是低濃度瓦斯。

重慶研究院董事長邵軍表示，2016年，我國約有80億立方米的井下瓦斯因利用困難而直接排空。

作為山西五大煤炭集團(tuán)之一的陽煤集團(tuán)，其發(fā)展過程中遇到的瓦斯治理和瓦斯利用難題在煤炭系統(tǒng)有一定的代表性。

“陽煤集團(tuán)煤層氣開發(fā)利用涵蓋民用、氧化鋁焙燒、煤泥烘干、大型燃?xì)忮仩t、壓縮瓦斯、液化瓦斯等領(lǐng)域。”談起瓦斯利用，陽煤集團(tuán)總工程師令狐建設(shè)如數(shù)家珍，“但是，由于技術(shù)原因，低濃度瓦斯利用一直是我們的短板。”

隨著陽泉礦區(qū)開采深度增加，煤層瓦斯含量和瓦斯壓力隨之增加，瓦斯治理需求非常迫切。而本煤層由于透氣性差等因素導(dǎo)致抽采濃度低、抽采量少，抽采出來的瓦斯如何有效利用成了一大難題。

另外，在國家政策的要求下，10蒸噸及以下燃煤鍋爐面臨被淘汰的命運(yùn)。這也迫使陽煤集團(tuán)尋求新的手段或途徑來填補(bǔ)燃煤鍋爐退出形成的市場需求空白。

“五礦是陽煤集團(tuán)的主力生產(chǎn)礦井，小南莊進(jìn)風(fēng)井使用燃煤鍋爐用于冬季井筒加熱，廢氣排放量大，裝置運(yùn)行面臨巨大的環(huán)保壓力；位于小南莊工業(yè)站場的泵站主要抽采本煤層低濃度瓦斯，瓦斯抽采后直接排空，沒有充分回收利用。”五礦礦長寧斌說。

為了破解低濃度瓦斯利用難題，陽煤集團(tuán)積極主動尋求各種解決辦法，在國內(nèi)廣泛尋求合作伙伴，最終與重慶研究院一拍即合，開始對五礦低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱項目進(jìn)行研究。

將濃度低于10％的瓦斯利用起來

從2008年開始，重慶研究院依托國家科技重大專項對低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用成套技術(shù)進(jìn)行了研究。

2016年9月，陽煤集團(tuán)與重慶研究院合作，采用重慶研究院自主研發(fā)的低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用成套技術(shù)，使低濃度瓦斯在混配裝置中經(jīng)過智能混配后，再經(jīng)蓄熱氧化裝置氧化產(chǎn)生高溫?zé)煔?，熱能?jīng)處理后一部分用于給井筒進(jìn)風(fēng)加熱，另一部分用于給建筑物供暖。

“低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱系統(tǒng)包括多床立式結(jié)構(gòu)蓄熱氧化裝置、可靠均勻的自動配氣系統(tǒng)、輸送安全保障系統(tǒng)、熱能分配及利用系統(tǒng)和綜合運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)。”重慶研究院研究員孫東玲說，“10年磨一劍，該項目最終研制出低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用成套技術(shù)與裝備，獲得授權(quán)發(fā)明專利10項、實(shí)用新型專利5項。”

隨著低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用技術(shù)的應(yīng)用，陽煤集團(tuán)供暖熱水鍋爐的問題迎刃而解：在整個供暖期間，最低氣溫在零下13攝氏度，而井下溫度均在5攝氏度以上，完全取代了燃煤熱風(fēng)爐；供暖出水溫度均在70攝氏度以上，完全取代了原來的供暖熱水鍋爐。

低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱系統(tǒng)供熱功率達(dá)4800千瓦，滿足了每分鐘1萬立方米進(jìn)風(fēng)量的井筒防凍及站場7000平方米的建筑物供暖需求。陽煤集團(tuán)一個供暖季可節(jié)約標(biāo)煤3200噸，減排甲烷260萬標(biāo)準(zhǔn)立方米，相當(dāng)于減排二氧化碳當(dāng)量3．6萬噸。

同時，低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用系統(tǒng)運(yùn)行不產(chǎn)生固體廢物和廢水，產(chǎn)生的廢氣經(jīng)由原來燃煤鍋爐排氣筒排出。由于將瓦斯的主要成分甲烷充分熱分解，排出的氣體成分和空氣十分接近。

邵軍說，低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱項目可為煤礦提供熱、電、冷等多種產(chǎn)品，以解決煤泥烘干、井筒加熱、生產(chǎn)用電、井下制冷，生產(chǎn)生活用熱水等問題，應(yīng)用前景廣闊。

記者了解到，在保護(hù)環(huán)境的同時，陽煤集團(tuán)能獲取瓦斯利用補(bǔ)貼100萬元。如果瓦斯碳匯進(jìn)入碳交易市場，陽煤集團(tuán)還將有100多萬元的年收益。

“低濃度瓦斯蓄熱氧化井筒加熱項目，既響應(yīng)了黨中央節(jié)能減排的號召，將排空的低濃度瓦斯回收利用，又解決了煤礦燃煤鍋爐被淘汰后，井筒加熱急需替代方式的難題。”陽煤集團(tuán)總經(jīng)理裴西平說。

業(yè)內(nèi)專家指出，陽煤集團(tuán)與重慶研究院將濃度低于10％的瓦斯利用起來，開辟了低濃度瓦斯利用新時代，為全國煤礦抽采瓦斯實(shí)現(xiàn)梯級利用、瓦斯零排放、產(chǎn)煤不用煤提供了有效的技術(shù)支撐。

未來，通過推廣應(yīng)用低濃度瓦斯蓄熱氧化熱能利用成套技術(shù)，陽煤集團(tuán)的瓦斯利用量將得到提升。預(yù)計到2020年，陽煤集團(tuán)瓦斯開采總純量將達(dá)到26億立方米，利用總純量將達(dá)到20億立方米，綜合利用率將達(dá)到80％以上。