“煤礦第一殺手”瓦斯怎樣變身成“能源新貴”

“瓦斯”，即煤層氣，是煤礦“第一殺手”，是一種具有強烈溫室效應(yīng)的有害氣體，但同時也是一種更清潔、高效、安全的新型能源——

7月，古交市邢家社鄉(xiāng)北石溝地區(qū)，山坡上一座座抽采煤層氣的“磕頭機”正忙碌地工作著。這只是山西焦煤西山煤電公司煤層氣綜合利用的一個縮影。

煤層氣，就是俗稱的“瓦斯”。因為常與煤炭伴生，并極易爆炸，煤層氣一直被視為是煤礦安全的“第一殺手”。如今，隨著抽采和利用煤層氣技術(shù)的不斷進步，在屯蘭、馬蘭、東曲和杜兒坪礦區(qū)，煤層氣正作為“能源新貴”被廣泛使用著。

“殺手”成“福氣”——瓦斯這樣來發(fā)電

杜兒坪礦為年產(chǎn)500萬噸的大型煤礦，礦井瓦斯涌出量同樣可觀，平均每分鐘達到146立方米。

2006年5月，經(jīng)港洽會招商引資，西山煤電集團公司根據(jù)礦抽采情況，在古交市邢家社鄉(xiāng)北石 溝 村 規(guī) 劃 裝 機 容 量 為12000KW、安裝7臺單機容量為1703KW的燃氣輪發(fā)電機組。經(jīng)調(diào)研采用德國道依茨公司TCG2020V20型集裝箱體式發(fā)電機組，其中一期安裝3臺，二期安裝4臺，項目總投資約1.2億元。電廠一期工程于2006年5月立項，2007年6月土建工程開始動工，3臺機組于2008年5月投入運行。2011年6月14日，二期4臺機組也投入運行。

瓦斯怎么能變成電?“第一殺手”怎樣能變成煤礦的“福氣”?

杜兒坪礦瓦斯發(fā)電廠廠長周小兵在接受記者采訪時介紹，將瓦斯變?yōu)樵偕茉词紫刃枰V井瓦斯開采設(shè)備、礦井瓦斯預(yù)加工設(shè)備、燃氣發(fā)動機及聯(lián)合熱電站。煤礦瓦斯大部分從通風(fēng)系統(tǒng)隨主風(fēng)機排出，瓦斯與風(fēng)混在一起，其甲烷含量一般都低于1%，很難直接用作燃料。我們通過一臺可調(diào)速的空氣壓縮機對瓦斯進行壓縮，然后使瓦斯在通常的氣體內(nèi)燃機中進行燃燒，內(nèi)燃機帶動發(fā)電機發(fā)出電能。在燃燒過程中內(nèi)燃機的熱量還被再次利用。輸入的燃料能量中41%轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?5%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?/p>

7月6日，記者來到北石溝抽放站了解到，從井下抽出的瓦斯氣通過長度800米、直徑為600毫米的管路直接輸送至電廠，經(jīng)電廠兩套預(yù)處理裝置除水、除塵、加壓后提供給發(fā)電機組。瓦斯氣經(jīng)機組燃氣混合裝置與空氣混合后，在汽缸內(nèi)爆燃做功，通過曲軸帶動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電機組6KV出線通過一臺16000KVA的干式變壓器升壓至35KV，通過線路送至北石溝35KV變電站，實現(xiàn)35KV上網(wǎng)。

杜兒坪瓦斯發(fā)電站投產(chǎn)后，可實現(xiàn)年供電約8000萬千瓦時，滿足2/3礦區(qū)的用電量。截至今年5月，該發(fā)電站已發(fā)電超過1.1億千瓦時。

此外，發(fā)電機組產(chǎn)生的高溫尾氣經(jīng)余熱鍋爐將導(dǎo)熱油加熱至150-180攝氏度，通過循環(huán)油泵輸送至北石溝進風(fēng)井口，經(jīng)熱交換器加熱空氣，為井下提供熱風(fēng)。電廠一期3臺機組缸套冷卻水通過板式換熱器將軟化水加熱后，供北石溝及電廠采暖使用。電廠配備的余熱利用系統(tǒng)，可以替代原北石溝熱風(fēng)爐及常壓鍋爐，為井下提供高質(zhì)量的熱風(fēng)。

“這是一種減少環(huán)境污染，保護礦工生命安全的技術(shù)，用好、用足就是煤礦的‘福氣’。”負責(zé)瓦斯抽采的晉煤集團沁水藍焰煤層氣公司西山項目部經(jīng)理劉志剛告訴記者。

目前，西山煤電集團在杜兒坪礦、馬蘭礦、東曲礦和屯蘭礦已建成瓦斯發(fā)電項目裝機16臺，容量為29.1MW。西山發(fā)電項目全部用于礦井生產(chǎn)供電、供熱，在努力開發(fā)資源綜合利用的同時，實現(xiàn)了高碳行業(yè)的低碳發(fā)展。

變“廢”為“寶”——瓦斯還能引來歐元

“為什么還要把瓦斯 ‘點天燈’?”在杜兒坪瓦斯發(fā)電站，記者注意到這里還配備了處理能力為5000立方米/小時的火炬，多余的瓦斯氣正雄雄地燃燒著。

“通過瓦斯發(fā)電，我們不僅引來了國際合作伙伴，還帶來了幾百萬歐元的減排基金!”周小兵介紹，煤層氣的主要成分甲烷是一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳氣體的21倍，直接把甲烷排入大氣成為引起地球溫室效應(yīng)不可忽視的因素。因此，減少煤層氣排放對全球溫室氣體減排有重要意義，而開發(fā)煤層氣CDM項目則是減少煤層氣排放的重要途徑。

CDM——清潔發(fā)展機制，這是個有些陌生的詞匯，全稱“CleanDevelopmentMechanism”。

其主要內(nèi)容是發(fā)達國家通過提供資金與技術(shù)的方式，與發(fā)展中國家開展項目級的合作，通過項目所實現(xiàn)的溫室氣體減排，可以由發(fā)達國家締約方用于完成在 《京都議定書》第三條下的承諾。CDM的核心是允許發(fā)達國家和發(fā)展中國家進行基于投資項目的 “經(jīng)證明的減排量(CER)”的轉(zhuǎn)讓與獲得。

對發(fā)展中國家而言，通過CDM一是能夠獲得正常商業(yè)渠道無法獲得的技術(shù)，二是增加獲得國際融資的可能性。煤層氣開發(fā)是實施CDM項目的重要領(lǐng)域。

這種合作模式開辟了國內(nèi)瓦斯發(fā)電CDM合作的新途徑。事實證明，雙方合作是非常成功的。

2010年“能博會”期間，繼成功開發(fā)瓦斯發(fā)電項目后，西山煤電與英國辛迪克碳基金公司二度攜手，又簽訂了一系列風(fēng)排瓦斯CDM項目。

中部風(fēng)井風(fēng)排瓦斯項目是西山煤電瓦斯治理減排的又一試點工程，同時也是全國煤炭企業(yè)的示范性工程。杜兒坪礦、屯蘭礦項目實施后，年氧化處理風(fēng)排瓦斯整合CO2當(dāng)量約22萬噸，預(yù)計每年實現(xiàn)銷售收入約1800萬元。

“2009年3月6日，我們的CDM項目通過聯(lián)合國核查機構(gòu)審核成功。”周小兵介紹，截至2010年11月底，該電廠共產(chǎn)生了34萬噸CO2減排量。

今年6月14日，二期項目7臺機組實現(xiàn)發(fā)電后，CDM項目將產(chǎn)生50萬噸CO2減排量，按一噸CO2減排量10歐元計算，可實現(xiàn)產(chǎn)值500萬歐元。

舉“一”反“三”——瓦斯還能干什么

瓦斯除了發(fā)電、出售碳減排量以外，還能做什么?

煤泥干燥、風(fēng)排瓦斯利用、瓦斯鍋爐——這是目前西山煤電集團在瓦斯綜合利用方面已進行的一系列可貴嘗試。

煤泥干燥項目僅在屯蘭礦投入運行。屯蘭礦選煤廠每年的煤泥產(chǎn)量約18萬噸，具有很高的利用價值，但由于煤泥水分高和粘性大，致使煤泥濾餅外銷困難、售價較低，對煤礦經(jīng)濟效益的提高造成一定影響。

屯蘭礦煤泥干燥項目于2006月5月開工建設(shè)，2007年4月建成投產(chǎn)。煤泥干燥項目可將壓濾機回收的煤泥濾餅處理成一定粒度，水分13%以下的產(chǎn)品，使之增值為商品煤，可單獨地銷或摻配其他煤種中外銷。

7月5日，記者在選煤廠壓濾車間西側(cè)的空地上看到，濕煤泥濾餅經(jīng)刮板輸送機轉(zhuǎn)載后給至滾筒干燥機，650℃熱風(fēng)干燥后的產(chǎn)品由密封刮板排料機轉(zhuǎn)載后進入中煤皮帶運輸機裝倉外運。在巨大的采用滾筒干燥機和熱風(fēng)爐的“聯(lián)手”下，每小時消耗純量瓦斯氣量達到780立方米。

據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，煤泥干燥技術(shù)，具有可靠性高、維護量小、單機處理量大、干燥成本低等優(yōu)點。項目年處理煤泥約18萬噸，年產(chǎn)干燥煤泥濾餅15.3萬噸，按照售價260元/噸計算，項目全部建成后年銷售收入近4000萬元。

為充分利用瓦斯，西山煤電集團公司引進新技術(shù)，計劃對杜兒坪、屯蘭等礦進行風(fēng)排瓦斯利用。西山煤電集團公司已與辛迪克公司就風(fēng)排瓦斯CDM合作達成合作意向，并簽署 《杜兒坪礦中部風(fēng)井風(fēng)排瓦斯清潔排放CDM項目合作協(xié)議》。

項目位于杜兒坪礦中部風(fēng)井場地內(nèi)，不新增工業(yè)用地。根據(jù)杜兒坪礦中部風(fēng)井回風(fēng)量12000立方米/分鐘，項目建設(shè)風(fēng)排瓦斯處理能力為6600立方米/分鐘。利用的風(fēng)排瓦斯由杜兒坪礦中部風(fēng)井排風(fēng)口提供，通過輸氣系統(tǒng)送至集裝箱氧化裝置的進氣端口，預(yù)計年消耗瓦斯折純量為1873萬立方米。

2010年，西山煤電集團和晉煤集團沁水藍焰煤層氣公司成立西山項目部，合作開發(fā)煤層氣項目。該項目開發(fā)區(qū)域主要位于屯蘭礦、馬蘭礦和東曲礦三個高瓦斯礦井。

2011年1月1日，位于屯蘭礦南五采區(qū)的六口煤層氣地面抽采井成功運行。成功運行的六口煤層氣實驗井，充分利用了工程空白期，進行煤層氣排采，已取得了較好的抽采效果。

目前，該項目部已累計完鉆150口，累計40口井投運。今年年底前，將完成鉆井400口，投運200口，以及配套的壓縮站、機電架線、管道等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，力爭年底完成投資總額8億元，形成日產(chǎn)氣量50萬立方米、年累計產(chǎn)氣量1000萬立方米的規(guī)模。

該項目各階段目標實現(xiàn)后，除滿足太原市100萬戶家庭的燃氣使用外，還可作為出租車、大型卡車及部分工業(yè)用氣，這將對氣化山西、美化太原產(chǎn)生深遠而積極的影響。

小資料

1.西山礦區(qū)瓦斯涌出情況

近年來，隨著產(chǎn)量的遞增以及采掘活動向礦井深部的發(fā)展，西山礦區(qū)各礦瓦斯涌出量呈逐年上升趨勢，尤其是屯蘭礦南五采區(qū)2#煤層從突出預(yù)測指標超標和打鉆發(fā)生噴孔現(xiàn)象等因素來分析，具有突出危險性，礦井南部采區(qū)向西延伸均有可能升級為突出危險區(qū)，礦井也可能隨之升級為煤與瓦斯突出礦井。

2010年鑒定西山礦區(qū)生產(chǎn)礦井及基建礦井瓦斯絕對涌出總量為913.1立方米/分鐘，白家莊礦、西曲礦、鎮(zhèn)城底礦、斜溝礦為低瓦斯礦井，杜兒坪礦、西銘礦、官地礦、馬蘭礦、東曲礦、屯蘭礦為高瓦斯礦井，為目前適合抽采的礦井。2.西山煤層氣開發(fā)總體目標

到2015年，初步形成開發(fā)、利用相配套，民用燃氣、工業(yè)燃氣、煤層氣、瓦斯發(fā)電相結(jié)合，產(chǎn)業(yè)布局合理、經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益突出的產(chǎn)業(yè)格局。

地面鉆井抽采利用總體目標：到2015年，施工地面鉆井1700口以上，抽采煤層氣量14.63億立方米，建50公里主管網(wǎng)從古交大川河李家舍經(jīng)清徐縣直到太原供居民使用。

礦井抽采利用總體目標：“十二五”期間，礦井抽采瓦斯總量10.2557億立方米，瓦斯利用總量約4.7億立方米，2015年利用率達到61.65%，風(fēng)排瓦斯利用量4566萬立方米。記者 齊作權(quán) 通訊員 張建懷