全国首个低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热实现工业化

　　4月11日，阳光恰到好处地笼罩阳泉，让这个古称“晋东雄绕”的兵家必争之地浸润在宁谧之中，也使这个矿藏富饶的“煤铁之乡”泛出别样的光泽。

　　记者迎着朝阳，傍着山川，沿着迤逦山路驶向阳煤五矿小南庄风井。途经一座石桥，一汪碧水让人眼前一亮——此处正是尚怡水库水源地一级保护区，也正是这个水库，曾让阳煤五矿焦思苦虑。

　　解阳煤燃“煤”之急

　　2016年7月1日起，10蒸吨及以下在用蒸汽锅炉开始执行新的《锅炉大气污染物排放标准》，小南庄风井有3台4吨/小时的燃煤热风炉需进行改造。

　　但按照《中华人民共和国水污染防治法》要求，“已建成的排放污染物的建设项目，由县级以上人民政府责令拆除或者关闭”。小南庄进风井使用燃煤热风炉用于冬季井筒加热，进行脱硫除尘改造后，虽可满足大气污染物排放要求，但污水及固废物的排放仍难以满足尚怡水库水源地的环保要求。井筒加热方式亟需替代，如何是好？

　　同时，小南庄附近抽采泵站5％-8％的低浓度瓦斯抽采后全部直接排放，未充分回收利用。为此，阳煤集团和中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“重庆院”）进行合作，采用重庆院自主研发的低浓度瓦斯蓄热氧化技术成果，以低浓度瓦斯为原料，通过技术转化为井筒加热，并满足站场建筑物的供暖需求。

　　2016年9月，小南庄“低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热”项目开工建设，四个月后完工并成功运行，今年1月13日至2月27日，系统已连续安全运行1104小时。作为全国首个实现工业化应用的低浓度瓦斯蓄热井筒加热项目，其成功运行不仅解了阳煤五矿的燃“煤”之急，也意味着低浓度瓦斯蓄热氧化利用技术取得重大进展，这个标志性工程为低浓度瓦斯高效利用揭开了新篇章。

　　让甲烷无处藏身

　　记者在现场看到，在各种精密仪器上，数字和指针在悄然变化，工作人员对记者表示，这些仪器不仅是整套装置的“脉搏”，可实时读取各部位数据，也是现场系统的“监视器”，一旦超出正常范围，仪器便会自动发出警报。

　　据重庆院研究员孙东玲介绍，该项目包括多床立式结构蓄热氧化装置、可靠均匀的自动配气系统、输送安全保障系统、热能分配及利用系统，以及综合运行安全监控系统等五项关键技术，保障了装置的安全、稳定运行。相关技术经过近十年研究，形成了低浓度瓦斯蓄热氧化成套技术与装备，获得授权发明专利10项，实用新型专利5项。

　　记者进一步了解到，该系统以低浓度瓦斯作为燃料，在混配装置中经过智能混配后，再经蓄热氧化装置氧化产生高温烟气，热能经处理一部分用来给井筒进风加热，另一部分为建筑物供暖。“在整个供暖期间，最低气温在零下13度，而井下温度均在5度以上，完全取代了燃煤热风炉；供暖出水温度均在70度以上，完全取代了原来的供暖热水锅炉。” 重庆院瓦斯分院副院长陈金华告诉记者。

　　此外，装置没有固体废物和废水产生，产生的废气经由原来燃煤风炉的排气筒排出。由于将瓦斯的主要成分甲烷充分热分解，排出的气体成分和空气十分接近，而甲烷的温室效应约是二氧化碳的21倍。因此，在充分利用低浓度瓦斯的同时，也可减缓温室效应。

　　中煤科工集团科技部部长刘见中给记者算了一笔账：“该系统一个供暖季可节约标煤3200吨，减排甲烷260万Nm3，相当于减排二氧化碳3.6万吨，同时可获取瓦斯利用补贴100万元。如果瓦斯碳汇进入碳交易市场，还将有100多万元的年收益。”

　　治理和利用必须高度重视

　　谈及该项目，阳煤集团总经理裴西平表示：“这是一条燃煤设备清洁改造的新路，采用排空瓦斯提供热能，一劳永逸地解决了污染排放问题，实现了低浓度瓦斯的高效利用；是煤矿瓦斯治理利用一体化模式的成功实施，也是煤炭行业绿色节能发展的一个标志性项目。”

　　“但这只是第一步。”重庆院董事长邵军进一步指出，“瓦斯蓄热氧化利用可为煤矿提供热、电、冷、汽等多种产品，以解决用户井筒加热、煤泥烘干、生产用电、冷热电联供、生产生活用热水等多种实际问题，具有广阔的应用前景。”

　　近年来，区域性大气环境问题日益突出，政策强压下，10蒸吨及以下的燃煤锅炉将被淘汰，需寻求新的手段或途径填补燃煤锅炉退出形成的市场空白。同时，我国每年有大量的井下抽采瓦斯直接排空，仅2016年直接排空的抽采瓦斯就有近80亿立方米，特别是低浓度瓦斯由于利用途径有限，成为排空大户。专家告诉记者，当前浓度10%以下瓦斯几乎全部排空，利用也以实验为主。此外，瓦斯利用中央财政补贴从0.2元/方提高到0.3元/方，并有相关“十三五”规划引导，有望提高企业的投资积极性。

　　毫无疑问，这些都为低浓度瓦斯蓄热氧化利用创造了发展机遇。

　　该项目依托“十一五”和“十二五”期间的国家科技重大专项完成，中国工程院院士袁亮认为，这一项目很重要，实现了煤矿瓦斯治理与利用的一体化发展，达到以抽采保安全，以利用促抽采的良性循环。“瓦斯防治任重道远，不管国家政策如何进行阶段性调整，必须高度重视治理和利用。”他强调。（文丨武晓娟）