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我國每年煤礦風(fēng)排瓦斯（即乏風(fēng)）排入大氣的甲烷相當(dāng)于西氣東輸1年的輸氣量，產(chǎn)生的溫室氣體效應(yīng)約為2億噸二氧化碳當(dāng)量。勝動(dòng)集團(tuán)公司經(jīng)過多年科技攻關(guān)，研制出國際領(lǐng)先的“煤礦乏風(fēng)甲烷氧化裝置及氧化熱利用技術(shù)”。
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邱炯
繪 | 如何科學(xué)處置被稱為“定時(shí)炸彈”的煤礦瓦斯，特別是濃度在0.75%以下的風(fēng)排瓦斯，是一道世界難題：不排干凈會(huì)威脅礦工安全，排到空中又加劇全球變暖、浪費(fèi)能源。
勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱勝動(dòng)集團(tuán)公司）研制的“煤礦乏風(fēng)甲烷氧化裝置及氧化熱利用技術(shù)”，則讓人眼睛一亮：該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了瓦斯的零排放，而且把難以利用的超低濃度瓦斯變廢為寶。
既浪費(fèi)能源又破壞環(huán)境 風(fēng)排瓦斯不能再空排了
何謂風(fēng)排瓦斯？與煤礦打了大半輩子交道的原平頂山煤礦集團(tuán)總工張鐵崗院士介紹說，根據(jù)瓦斯?jié)舛鹊牟煌旱V一般采用3種方式處理瓦斯：對(duì)濃度高于90%的，通過地面鉆井開采；對(duì)濃度在3%—80%之間的，實(shí)行井下抽排；對(duì)濃度在0.75%以下的瓦斯，則采取通風(fēng)的方式排出——這種瓦斯就是風(fēng)排瓦斯，俗稱煤礦乏風(fēng)。
“風(fēng)排瓦斯雖然濃度極低，但總量特別巨大，所含的甲烷約占我國煤礦瓦斯甲烷總量的81%，1年的排放量在150億立方米以上。”張?jiān)菏扛嬖V記者，由于濃度太低，利用技術(shù)難度特別大，所以長期以來風(fēng)排瓦斯都被白白排到空氣中了。
“150億立方米是什么概念？相當(dāng)于1500萬噸原油、3000多萬噸煤炭，折合成天然氣是120億立方米——也就是西氣東輸工程1年的輸氣量。”說到這兒，張?jiān)菏恳荒樈辜保凹淄榈臏厥倚?yīng)是二氧化碳的20多倍，每年風(fēng)排瓦斯排出的甲烷相當(dāng)于2億噸二氧化碳。目前在國際碳匯市場(chǎng)，每噸二氧化碳的減排量可以賣85元人民幣，150億立方米甲烷的減排和利用，可獲得170億人民幣的收益。因此，無論從哪個(gè)方面講，風(fēng)排瓦斯都不能再空排了！”
科技創(chuàng)新破解難題 風(fēng)排瓦斯實(shí)現(xiàn)階梯利用
與張鐵崗院士一樣“看在眼里、急在心上”的，還有勝動(dòng)集團(tuán)公司。作為國內(nèi)規(guī)模最大的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)生產(chǎn)研發(fā)基地，該公司在10多年前就開始研究瓦斯的利用問題，在2000年研制成功煤礦瓦斯發(fā)電機(jī)組，將濃度和壓力多變的煤礦高濃度瓦斯（濃度大于30%）用于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電；2005年，該公司發(fā)明了“煤礦瓦斯與細(xì)水霧混合輸送方法及裝置”等系列專利技術(shù)，將煤礦瓦斯的利用范圍從30%拓展到6％。
在此基礎(chǔ)上，勝動(dòng)集團(tuán)公司又把目光瞄準(zhǔn)了甲烷濃度低于0.75％的煤礦乏風(fēng)利用。集團(tuán)公司副總工馬曉鐘帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過無數(shù)次失敗，終于在2006年研制出第一臺(tái)處理能力為12500立方米/小時(shí)的“煤礦乏風(fēng)甲烷氧化裝置”，并取得國家專利。該裝置主要由逆流式固定氧化床和控制系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，其工作原理是：先用外部能源（如電能）對(duì)氧化床進(jìn)行加熱，創(chuàng)造甲烷氧化反應(yīng)的環(huán)境（1000攝氏度）；然后把通風(fēng)瓦斯引入氧化床，氧化產(chǎn)熱，產(chǎn)生的熱量一部分維持氧化反應(yīng)，多余部分則以水蒸氣形式排出，用于制冷、制熱或發(fā)電。
2006年9月，該裝置安裝到阜新礦業(yè)集團(tuán)恒大公司北風(fēng)井進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，并于次年4月試運(yùn)行。結(jié)果表明，甲烷氧化率在95%以上，接近零排放；當(dāng)甲烷濃度在0.3％以下時(shí)，氧化所產(chǎn)生的熱量可以維持氧化作用繼續(xù)進(jìn)行；甲烷濃度達(dá)到0.5％以上時(shí)，產(chǎn)生的蒸汽可以用于制冷、制熱、發(fā)電等，實(shí)現(xiàn)階梯利用。
2007年8月，發(fā)改委、安監(jiān)總局、環(huán)保總局和中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)派出由中國工程院院士周世寧、張鐵崗和著名瓦斯專家盧鑒章領(lǐng)銜的專家組評(píng)議委員會(huì)，到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察。經(jīng)過兩天的實(shí)地考察，評(píng)議委員會(huì)的專家一致認(rèn)為：“煤礦乏風(fēng)逆流氧化技術(shù)及其裝置”總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，工藝流程和氧化技術(shù)有重要?jiǎng)?chuàng)新，為我國煤礦風(fēng)排瓦斯的利用和處理提供了有效的新技術(shù)和設(shè)備，對(duì)促進(jìn)節(jié)能減排和煤礦安全生產(chǎn)有重要的現(xiàn)實(shí)意義，建議大力推廣應(yīng)用。
既節(jié)約能源又創(chuàng)造效益 一臺(tái)裝置就是一棵搖錢樹
勝動(dòng)集團(tuán)公司乘勝前進(jìn)，又于2007年10月研制出處理能力為6萬立方米/小時(shí)的乏風(fēng)氧化裝置。至此，勝動(dòng)集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同甲烷濃度的瓦斯的全覆蓋利用。目前，他們正在與第一個(gè)吃螃蟹的阜新礦業(yè)集團(tuán)協(xié)商，計(jì)劃先期在該集團(tuán)艾友煤礦安裝10臺(tái)6萬立方米/小時(shí)的乏風(fēng)氧化裝置。
阜新礦業(yè)集團(tuán)副總工程師魏化興給記者算了一筆賬：10臺(tái)裝置每小時(shí)氧化乏風(fēng)60萬立方米（甲烷濃度0.6%），氧化甲烷3600立方米，由此產(chǎn)生的熱能可以代替1臺(tái)15噸的蒸汽鍋爐，1天可節(jié)煤72噸，如果按1噸煤400元人民幣計(jì)算，一天就能節(jié)省28800多元；如果算碳匯賬，就更加可觀：氧化3600立方米甲烷相當(dāng)于減排二氧化碳50噸，1天就可以賣碳匯指標(biāo)1萬多歐元……
“現(xiàn)在有多家碳匯公司跟我們洽談，一旦投入使用，這10臺(tái)氧化裝置就成了名符其實(shí)的搖錢樹——既減少了溫室氣體排放，又有可觀的經(jīng)濟(jì)效益！”魏化興說。
“國際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化步伐的加快、巨大的碳匯市場(chǎng)，以及我國節(jié)能減排力度的不斷加大，使瓦斯利用的前景極為廣闊。”勝動(dòng)集團(tuán)公司陳宜亮總裁告訴記者：“目前我們正與許多國內(nèi)外公司積極洽談，推廣瓦斯利用裝置。《中國應(yīng)對(duì)氣候變化國家方案》提出，到2010年減排二氧化碳10億噸，如果全國一半的煤礦乏風(fēng)得到氧化處理、利用，每年相當(dāng)于減排1億噸二氧化碳，并且可獲得8億歐元的減排收入和24億元人民幣的節(jié)能收入。為我國的節(jié)能減排事業(yè)和應(yīng)對(duì)全球氣候變暖做貢獻(xiàn)，既是我們的責(zé)任，也是我們的光榮。” |