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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。勝動集團公司經(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：不排干凈會威脅礦工安全，排到空中又加劇全球變暖、浪費能源。
勝利油田勝利動力機械集團有限公司（以下簡稱勝動集團公司）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：對濃度高于90%的，通過地面鉆井開采；對濃度在3%—80%之間的，實行井下抽排；對濃度在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�！睆堅菏扛嬖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�！闭f到這兒，張院士一臉焦急，“甲烷的溫室效應(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，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，還有勝動集團公司。作為國內(nèi)規(guī)模最大的燃氣內(nèi)燃機生產(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%）用于燃氣內(nèi)燃機發(fā)電；2005年，該公司發(fā)明了“煤礦瓦斯與細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，勝動集團公司又把目光瞄準了甲烷濃度低于0.75％的煤礦乏風(fēng)利用。集團公司副總工馬曉鐘帶領(lǐng)的科研團隊經(jīng)過無數(shù)次失敗，終于在2006年研制出第一臺處理能力為12500立方米/小時的“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）對氧化床進行加熱，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)集團恒大公司北風(fēng)井進行工業(yè)性試驗，并于次年4月試運行。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，氧化所產(chǎn)生的熱量可以維持氧化作用繼續(xù)進行；甲烷濃度達到0.5％以上時，產(chǎn)生的蒸汽可以用于制冷、制熱、發(fā)電等，實現(xiàn)階梯利用。
2007年8月，發(fā)改委、安監(jiān)總局、環(huán)�？偩趾椭袊禾抗I(yè)協(xié)會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)銜的專家組評議委員會，到實驗現(xiàn)場進行考察。經(jīng)過兩天的實地考察，評議委員會的專家一致認為：“煤礦乏風(fēng)逆流氧化技術(shù)及其裝置”總體達到國際先進水平，工藝流程和氧化技術(shù)有重要創(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，對促進節(jié)能減排和煤礦安全生產(chǎn)有重要的現(xiàn)實意義，建議大力推廣應(yīng)用。
既節(jié)約能源又創(chuàng)造效益 一臺裝置就是一棵搖錢樹
勝動集團公司乘勝前進，又于2007年10月研制出處理能力為6萬立方米/小時的乏風(fēng)氧化裝置。至此，勝動集團公司實現(xiàn)了對不同甲烷濃度的瓦斯的全覆蓋利用。目前，他們正在與第一個吃螃蟹的阜新礦業(yè)集團協(xié)商，計劃先期在該集團艾友煤礦安裝10臺6萬立方米/小時的乏風(fēng)氧化裝置。
阜新礦業(yè)集團副總工程師魏化興給記者算了一筆賬：10臺裝置每小時氧化乏風(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臺氧化裝置就成了名符其實的搖錢樹——既減少了溫室氣體排放，又有可觀的經(jīng)濟效益！”魏化興說。
“國際社會應(yīng)對氣候變化步伐的加快、巨大的碳匯市場，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。”勝動集團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�！吨袊鴳�(yīng)對氣候變化國家方案》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)對全球氣候變暖做貢獻，既是我們的責(zé)任，也是我們的光榮�！� |