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在國家發(fā)改委日前公布的《國家重點節(jié)能技術推廣目錄（第一批）》上，勝利油田勝動集團公司獨立研發(fā)的“煤礦乏風甲烷氧化裝置及氧化熱利用技術”榮登榜首，成為國家首批重點推廣的節(jié)能新技術。該技術不僅實現(xiàn)了瓦斯零排放，而且把難以利用的超低濃度瓦斯變廢為寶。
逼出來的創(chuàng)新
低濃度瓦斯外排既浪費能源又破壞環(huán)境，因此，風排瓦斯不能再空排了。
何謂風排瓦斯？據(jù)專家介紹，根據(jù)瓦斯?jié)舛鹊牟煌�，煤礦一般采用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，則采取通風的方式排出——這種瓦斯就是風排瓦斯，俗稱煤礦乏風。
風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。由于濃度太低，利用技術難度特別大，長期以來，風排瓦斯都被白白排到空氣中了。
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，勝動集團公司在10多年前遇到該公司傳統(tǒng)產(chǎn)品滯銷、生存遇到極大困難時，毅然“試水”進入瓦斯的利用領域，并在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，將煤礦瓦斯的利用范圍從30%拓展到60％。
在此基礎上，勝動集團公司又把目光瞄準了甲烷濃度低于0.75％的煤礦乏風利用�？蒲袌F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“煤礦乏風甲烷氧化裝置”，并獲得國家專利。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)造甲烷氧化反應的環(huán)境（1000攝氏度）；然后把通風瓦斯引入氧化床，氧化產(chǎn)生的熱量一部分維持氧化反應，多余部分則以水蒸氣的形式排出，用于制冷、制熱或發(fā)電。
小荷才露尖尖角
2006年9月，“煤礦乏風甲烷氧化裝置”被安裝到阜新礦業(yè)集團恒大公司北風井進行工業(yè)性試驗，并于次年4月試運行。結果表明，甲烷氧化率在95%以上，接近零排放；當甲烷濃度在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)生的蒸氣可以用于制冷、制熱、發(fā)電等，實現(xiàn)階梯利用。
2007年8月，國家發(fā)改委、安監(jiān)總局、原環(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，評議委員會的專家們一致認為：“煤礦乏風逆流氧化技術及其裝置”總體達到國際先進水平，工藝流程和氧化技術有重要創(chuàng)新，為我國煤礦風排瓦斯的利用和處理提供了有效的新技術和設備，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/小時的乏風氧化裝置。
阜新礦業(yè)集團算了一筆賬：10臺裝置每小時氧化乏風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噸的蒸氣鍋爐，1天可節(jié)煤72噸，如果按1噸煤400元計算，一天就能節(jié)省28800多元。如果算碳匯賬，就更加可觀：氧化3600立方米甲烷相當于減排二氧化碳50噸，1天就可以賣碳匯指標1萬多歐元……一旦投入使用，這10臺氧化裝置就成了名副其實的搖錢樹——既減少了溫室氣體排放，又有可觀的經(jīng)濟效益！
市場前景廣闊
現(xiàn)在，國際社會應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。目前，該公司正與許多國內(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得到氧化處理、利用，每年相當于減排1億噸二氧化碳，并且可獲得8億歐元的減排收入和24億元的節(jié)能收入。為我國的節(jié)能減排事業(yè)和應對全球氣候變暖做貢獻，既是責任，也非常光榮。
低濃度瓦斯發(fā)電技術的推廣，不僅能拓寬瓦斯應用范圍，提高經(jīng)濟效益，且由于將原本易爆氣體加以收集利用，也有助于增加煤炭生產(chǎn)過程中的安全系數(shù)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)在每年生產(chǎn)20多億噸原煤，要排放200億立方米純瓦斯，和西氣東輸?shù)哪贻敋饪偭肯喈敗＿@些清潔能源的排放，不僅浪費能源，還對大氣造成了極大污染。如果這些瓦斯不及時抽放，又會危及煤礦的安全生產(chǎn)。在國家大力節(jié)能、推進可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，更好地推廣這項新技術有重要意義。“安全、節(jié)能、環(huán)保。”是低濃度瓦斯發(fā)電技術的前景。
合理利用瓦斯，節(jié)能、環(huán)保、促進安全生產(chǎn)，一舉三得。據(jù)國家發(fā)展改革委能源局有關專家測算，“十一五”期間，我國低濃度瓦斯發(fā)電推廣比例將超過30％，年瓦斯利用量將達到20億立方米，相當于節(jié)約195萬噸標準煤。環(huán)保效益也顯而易見。由于甲烷對溫室效應的“貢獻”是二氧化碳的21.5倍，每年通過瓦斯排空的甲烷折合成二氧化碳約為2億噸。如果能夠全部實現(xiàn)清潔排放，將有助于完成我國承諾的到2010年減排10億噸二氧化碳的任務。
感言：有感于“煤層氣零排放”
煤礦、礦難、瓦斯、殺手……這一系列詞組讓人“談虎色變”。據(jù)統(tǒng)計，我國煤礦發(fā)生的重大事故中，70%以上都與瓦斯爆炸有關。瓦斯，學名“煤層氣”，與煤伴生，是一種以吸附狀態(tài)儲存于煤層中的非常規(guī)天然氣，通常被稱為煤礦“第一殺手”。
近年來，煤層氣的價值越來越被人們所重視，對其開發(fā)也已列入國家規(guī)劃。2006年8月，國務院辦公廳出臺了《關于加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若干意見》，對科學開發(fā)煤層氣給予了政策支持。
經(jīng)過十余年的探索，我國的煤層氣開發(fā)在科研和生產(chǎn)實踐中初見成效，常規(guī)抽采技術日趨成熟，高新技術始露鋒芒；井下瓦斯抽采技術已經(jīng)形成體系，并在高瓦斯礦井全面應用。總體來看，我國煤礦瓦斯的抽采利用邁入了一個新的發(fā)展階段。然而，對于低濃度瓦斯的開采，卻一直是個難題：其開采成本之大、開采難度之高讓人難以涉足，一任其排放于大氣之中，而我們也只有看著資源白白地浪費掉，對于其時不時制造出的礦難更顯得“束手無策”。
勝利油田勝動集團公司自主研發(fā)的“煤礦乏風甲烷氧化裝置及氧化熱利用技術”，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，這不能不說是一件大好事。這一創(chuàng)新技術的完成，為我國將每年排放的超過150億立方米的低濃度瓦斯進行回收帶來了希望，也為我們遠離礦難、創(chuàng)造和諧奠定了科技基礎。
碧水藍天，是每個人都渴望的生存空間。而這一真正意義上的“瓦斯零排放”，或許能夠讓它離我們越來越近。
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