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多点开花、齐头并进,提升煤矿瓦斯利用率

2015-02-28 16:58
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上海--(美国商业资讯)--2015年,我国煤矿瓦斯抽采量达到了118亿方,从总量上来看,离“十二五”目标的140亿方似乎已然接近,但38%的利用率,却暴露了煤矿瓦斯利用率低下的问题,离利用率达60%的“十二五”目标相去甚远。

 

瓦斯抽采关乎煤矿安全问题,在国家近几年加强监管和财政补贴的推动下,煤矿瓦斯治理受重视程度和执行力度不断提高,抽采量逐年增长。但是,瓦斯抽采出来之后的利用,却一直受到颇多技术和市场问题的制约,利用率始终在35%上下徘徊。

 

那些占抽采总量2/3左右的没有被利用的瓦斯,有相当一部分被直接排空。但是,主要成分为甲烷的煤矿瓦斯,作为燃料时,比煤炭和石油产品更清洁环保,燃烧后排放的污染物和温室气体大幅减少,但若直接排空,则甲烷的温室效应要比二氧化碳高出20多倍,对环境危害更大。

 

最初的煤矿瓦斯利用,主要集中在中高浓度(30%以上)的瓦斯利用上,发电、民用、工业燃料各有拓展。不过,我国抽采的煤矿瓦斯,因资源赋存原因,有一半以上属于低浓瓦斯(30%以下),这些瓦斯若不加以利用,不仅是资源的浪费,对环境更是一种污染。为此,国家安监局在2010年修改了《煤矿安全规程》,修改了“利用瓦斯时,瓦斯浓度不得低于30%”的规定,取消了对低浓度瓦斯用于内燃机发电及低浓度瓦斯浓缩后再利用的限制。

 

政策上放开了闸门,技术上仍有待攻关。因为瓦斯浓度在8-16%之间极易发生爆炸,因此低浓瓦斯的利用,不仅涉及利用效率和经济性问题,更要在技术上解决安全问题。

 

可喜的是,近年来我国在煤矿瓦斯利用方面,多点开花、寻求突破,在技术上也日趋成熟。

 

低浓瓦斯发电:传统应用,不断突破极限

 

曾经只用浓度30%以上瓦斯的发电领域,随着技术突破和设备创新,能应用的瓦斯浓度范围不断下探。不仅实际应用上已普遍使用浓度20%甚至更低的煤矿瓦斯,而且在技术和设备方面也已攻克7%至12%浓度瓦斯的发电应用。

 

继山东胜动集团成功研制我国第一台低浓度瓦斯发电机组后,又有数家国内企业跨入该领域。全球发电设备领先企业通用电气,今年也向中国市场推出了能利用8%浓度瓦斯高效发电的内燃机组,为低浓瓦斯发电设备领域新增一款选择。

 

除了技术和设备上的突破,2014年9月颁布的《关于进一步加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用意见》,则确认了煤层气发电上网电价“成本加利润”的形式,让以往较为微薄的煤层气发电利润有了提高的空间,为煤层气发电的发展打下又一层基础。

 

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瓦斯提浓:浓度提升,带来附加值提升

 

瓦斯提浓技术,则让煤矿瓦斯的应用范围进一步扩大,附加值也得到提高。通过提浓,可以将低浓瓦斯提高到40%,然后通过独立管网直接用于民用和工业燃料。更可以将瓦斯提浓到90%甚至99%以上,与民用或工业用管道天然气混输混用,或制成压缩天然气用于CNG汽车,又或者液化成LNG用于车船燃料,同时也更便于运输至远距离的消费市场。

 

2014年3月,山西晋城煤业集团成庄矿12000Nm3/h瓦斯提浓装置顺利开车,最终生产出甲烷含量35%的产品供城市燃气和发电用。该项目是我国自主知识产权技术建成的最大瓦斯提浓项目之一,提供该项目核心技术的上海汉兴能源科技公司的业务发展总监蒋曙介绍说:“目前的真空变压吸附工艺,已能实现12%左右低浓瓦斯提浓到30%以上,甚至通过二次提浓达到90%以上。”

 

而另一条变压吸附工艺路线的代表四川达科特能源科技公司,也是国内瓦斯提浓技术的先行者。与阳煤集团合作的瓦斯提浓项目,日产10万方CNG的一期项目已建成投产,同时日产5万吨/年LNG的二期项目也在筹建中。据达科特公司总工程师余兰金介绍:“瓦斯提浓项目的经济性与装置规模和原料气浓度密切相关,不考虑各种政策补贴和税收优惠,项目对原料瓦斯浓度的盈亏平衡点约5~8%。”针对目前大多利用30%以上浓度瓦斯提浓的项目,运行得好的项目,利润率能达到40%以上。

 

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煤矿瓦斯液化:开辟新路,利用方向多样化

 

早期的煤层气液化LNG项目,主要针对地面开采的高浓度煤层气(90%以上)。前几年国内涌现了一批煤层气液化LNG项目,在主要集中地山西地区,就有近10个煤层气液化项目,总产能超过300万吨/年,占国内LNG生产总量7%左右。随着提浓工艺在技术和经济性上的发展,也逐渐有了中低浓度煤矿瓦斯,提浓后再液化的项目。

 

近几年,更出现了低浓度瓦斯直接液化,通过液化环节一并实现提浓的工艺。此工艺路线的代表企业山西赞扬煤层气公司,目前2万方/年LNG的项目已经成功投产,目前将阳煤供应的煤矿瓦斯,通过液化后达到99.5%的浓度,用于车用LNG。赞扬煤层气公司负责人介绍:“相比变压吸附提浓后再液化,直接液化的工艺路线投资相对小一些。在整个工艺流程中,甲烷的损耗也更小。”

 

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乏风瓦斯利用:继续攻关,小荷才露尖尖角

 

除了低浓瓦斯的利用,我国在乏风瓦斯(浓度<1%)的利用上也在积极拓展。目前,国内外通风瓦斯的利用主要有热氧化、催化氧化和作为辅助燃料三种利用方式。我国已有多家企业和技术研究机构在合作尝试,我们也期待有更多的项目投产,为我国煤矿瓦斯利用开辟出更大的天地。

 

 

虽然各类煤矿瓦斯利用的发展,还要经历技术成熟和推广、经济性提升,以及天然气整体需求的多重考验,但毫无疑问,煤矿瓦斯利用的发展速度正在加快,而这些努力也终将换来我国环境与能源的双重收获。

 

 

欲了解更多会议详情,请登录http://augs.cbibiz.com/

 

联系人:宋女士

电话 : 021-51550750

邮箱:rebeccasong@enmore.com

 

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