阳煤集团：低浓度瓦斯变“热”源

4月11日，由中煤科工集团重庆研究院有限公司（简称重庆研究院）与山西阳煤集团共同举办的低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用技术研讨会，吸引了100多位来自煤炭、能源等部门和企业的负责人和专家。大家对阳煤集团五矿小南庄风井旁的一套低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热系统充满了兴趣，并刨根问底。

贵州水城矿业集团通风部副部长杨秀科说，20年前，他来过阳煤集团，当时是为了学习井下高浓度瓦斯治理技术。这一次，是为了学习井上低浓度瓦斯利用技术，“一高一低，井下井上，都跟瓦斯有关”。

多种因素催生低浓度瓦斯利用项目

煤矿瓦斯是一种优质的清洁能源，也是一种温室效应气体，其温室效应是二氧化碳的21倍。一般来说，煤矿抽采的浓度高于10％的瓦斯，通常会用于发电、民用或工业生产，而浓度低于10％的瓦斯则会直接排到空中。我国每年有大量的井下抽采瓦斯因利用途径有限而直接排到空中，特别是低浓度瓦斯。

重庆研究院董事长邵军表示，2016年，我国约有80亿立方米的井下瓦斯因利用困难而直接排空。

作为山西五大煤炭集团之一的阳煤集团，其发展过程中遇到的瓦斯治理和瓦斯利用难题在煤炭系统有一定的代表性。

“阳煤集团煤层气开发利用涵盖民用、氧化铝焙烧、煤泥烘干、大型燃气锅炉、压缩瓦斯、液化瓦斯等领域。”谈起瓦斯利用，阳煤集团总工程师令狐建设如数家珍，“但是，由于技术原因，低浓度瓦斯利用一直是我们的短板。”

随着阳泉矿区开采深度增加，煤层瓦斯含量和瓦斯压力随之增加，瓦斯治理需求非常迫切。而本煤层由于透气性差等因素导致抽采浓度低、抽采量少，抽采出来的瓦斯如何有效利用成了一大难题。

另外，在国家政策的要求下，10蒸吨及以下燃煤锅炉面临被淘汰的命运。这也迫使阳煤集团寻求新的手段或途径来填补燃煤锅炉退出形成的市场需求空白。

“五矿是阳煤集团的主力生产矿井，小南庄进风井使用燃煤锅炉用于冬季井筒加热，废气排放量大，装置运行面临巨大的环保压力；位于小南庄工业站场的泵站主要抽采本煤层低浓度瓦斯，瓦斯抽采后直接排空，没有充分回收利用。”五矿矿长宁斌说。

为了破解低浓度瓦斯利用难题，阳煤集团积极主动寻求各种解决办法，在国内广泛寻求合作伙伴，最终与重庆研究院一拍即合，开始对五矿低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热项目进行研究。

将浓度低于10％的瓦斯利用起来

从2008年开始，重庆研究院依托国家科技重大专项对低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用成套技术进行了研究。

2016年9月，阳煤集团与重庆研究院合作，采用重庆研究院自主研发的低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用成套技术，使低浓度瓦斯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，热能经处理后一部分用于给井筒进风加热，另一部分用于给建筑物供暖。

“低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热系统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和综合运行安全监控系统。”重庆研究院研究员孙东玲说，“10年磨一剑，该项目最终研制出低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用成套技术与装备，获得授权发明专利10项、实用新型专利5项。”

随着低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用技术的应用，阳煤集团供暖热水锅炉的问题迎刃而解：在整个供暖期间，最低气温在零下13摄氏度，而井下温度均在5摄氏度以上，完全取代了燃煤热风炉；供暖出水温度均在70摄氏度以上，完全取代了原来的供暖热水锅炉。

低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热系统供热功率达4800千瓦，满足了每分钟1万立方米进风量的井筒防冻及站场7000平方米的建筑物供暖需求。阳煤集团一个供暖季可节约标煤3200吨，减排甲烷260万标准立方米，相当于减排二氧化碳当量3．6万吨。

同时，低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用系统运行不产生固体废物和废水，产生的废气经由原来燃煤锅炉排气筒排出。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。

邵军说，低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热项目可为煤矿提供热、电、冷等多种产品，以解决煤泥烘干、井筒加热、生产用电、井下制冷，生产生活用热水等问题，应用前景广阔。

记者了解到，在保护环境的同时，阳煤集团能获取瓦斯利用补贴100万元。如果瓦斯碳汇进入碳交易市场，阳煤集团还将有100多万元的年收益。

“低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热项目，既响应了党中央节能减排的号召，将排空的低浓度瓦斯回收利用，又解决了煤矿燃煤锅炉被淘汰后，井筒加热急需替代方式的难题。”阳煤集团总经理裴西平说。

业内专家指出，阳煤集团与重庆研究院将浓度低于10％的瓦斯利用起来，开辟了低浓度瓦斯利用新时代，为全国煤矿抽采瓦斯实现梯级利用、瓦斯零排放、产煤不用煤提供了有效的技术支撑。

未来，通过推广应用低浓度瓦斯蓄热氧化热能利用成套技术，阳煤集团的瓦斯利用量将得到提升。预计到2020年，阳煤集团瓦斯开采总纯量将达到26亿立方米，利用总纯量将达到20亿立方米，综合利用率将达到80％以上。