《3%~9%煤矿瓦斯直燃技术补齐甲烷全浓度利用短板》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-03-14
  • “加强煤炭行业‘双碳’技术研究,推动甲烷全浓度利用。”在国家“双碳”目标背景下,两会期间,全国人大代表、安徽理工大学校长袁亮院士提出这样的建议,被媒体广泛关注与报道。袁亮建议聚焦煤炭行业的“双碳”工作推进,从政策引导、加强技术研究、推动甲烷全浓度利用三个角度提供了解决思路。他多次提到,必须重视甲烷的利用,补齐甲烷全浓度利用短板,减少资源能源浪费。

    甲烷浓度3%~9%煤矿瓦斯直燃技术的成功与工业化应用案例,填补了该技术领域的国际空白,补齐了甲烷全浓度利用的技术短板。

    据了解,我国每年随煤矿开采的抽排瓦斯利用率仅为41.5%,造成资源的极大浪费,导致了严重的温室效应。针对煤矿瓦斯综合利用率低的现状,北京君发与安徽理工大学合作,由袁亮挂帅,共同组建了跨学科多专业的专家学者研究团队,通过不懈的实验研究,建立了低浓度瓦斯安全稳定燃烧的理论体系,科学地解决了低浓度瓦斯遇到明火就会发生爆炸的世界性难题,成功研发出“浓度3%~9%煤矿瓦斯安全稳定燃烧技术”,同时在技术的工业化应用方面取得了重大进展,将瓦斯资源利用率提升约36%,并申请发明专利及多项实用新型专利。

    2020年8月,在中国煤炭工业协会组织下,由中国工程院蔡美峰院士任主任委员的十一位业内专家组成专家委员会,对该技术进行了鉴定。鉴定委员会一致认为,该研究成果达到国际领先水平,同意通过鉴定,并建议加大成果推广应用力度。同年,该技术申报了安徽省科技成果。第一套利用该技术的低浓度瓦斯供热工业化装置于2018年10月在山西省长治市七一煤矿瓦斯发电站建成并投用,在2019年12月被山西省列为山西省瓦斯综合利用试点示范项目。

    “该技术的推广与应用,必将推动山西乃至全国能源革命。”袁亮对这项技术寄予厚望,“我们的研究目标是,实现瓦斯利用浓度全覆盖,煤矿瓦斯零排放,打造零碳矿井。”

    2021年12月,国家能源局公布了《2021年度能源领域首台(套)重大技术装备项目名单》,山西君柳低浓度瓦斯直燃发电厂的“煤矿低浓度瓦斯安全稳定燃烧装置”入围,这套装备是全球第一套可利用浓度3%~9%的煤矿瓦斯直燃带动蒸汽轮机发电的技术装备。

    山西君柳低浓度瓦斯直燃发电厂于2021年12月25日并网发电,装机容量3兆瓦。它利用山西吕梁寨崖底煤矿瓦斯泵站抽采出的5%~8%低浓度瓦斯,通过安全输送系统,进入热能岛安全稳定燃烧产生高温烟气,再经过余热锅炉产生中温中压蒸汽推动汽轮发电机组发电。该装置年可发电量2160万度,折合节约标准煤5698吨,年销毁甲烷1200万立方米,折合减排二氧化碳19.22万吨,热能岛尾部排放烟气氮氧化物小于20毫克。

    项目顺利并网发电,北京君发科技集团董事长杨君廷表示,“我们的研究从理论层面做出了创新突破,这套装置可以对这个浓度段的瓦斯进行直接安全稳定燃烧应用,并且比以往的技术设备具有对气源条件的适应范围宽、瓦斯资源利用率高、综合热效率高、年运行时间长、尾部烟气氮氧化物少、工程造价和运行成本低等优势。”

    他还给记者算了一笔效益账。“我国每年在采煤的同时排放的纯瓦斯近370亿立方,其中,浓度≥3%的煤矿瓦斯约占53%,这部分瓦斯如果得到充分的利用,采用热电联供模式:冬季供热,其余季节发电,按照供热量折合天燃气价值计算,年可节省天燃气成本约312亿元;年发电量270亿kw·h,产值121亿元,合计每年创造经济价值433亿元。按照联合国大气污染排放标准(CH4的温室气体效应是CO2的21~28倍)折算,每年可以减少温室气体排放约3.3亿吨(折合CO2量)。随着不远的将来甲烷减排纳入碳交易市场,这一项的收入也将计入经济效益当中。”

  • 原文来源:https://www.china5e.com/news/news-1131073-1.html
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    • 中新网12月12日电 据“生态环境部”微信公众号消息,生态环境部气候司相关负责人就《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准》答记者问。 2024年12月1日,生态环境部和国家市场监督管理总局联合发布了新修订的《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准》(GB 21522—2024)(以下简称《排放标准》)。《排放标准》是基于2008年首次发布的《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准(暂行)》(GB 21522—2008)进行的首次修订。新标准强调,在满足安全生产的前提下,通过更加严格的排放控制要求和监测要求,强化甲烷排放控制,积极应对气候变化,改善生态环境质量。 问:请简要介绍一下《排放标准》的修订背景。 答:一是应对气候变化的迫切需求。控制温室气体排放是我国积极应对气候变化的重要任务,甲烷是全球第二大温室气体,具有增温潜势高、寿命短的特点。积极稳妥有序控制甲烷排放,兼具减缓全球温升的气候效益、能源资源化利用的经济效益、协同控制污染物的环境效益和减少生产事故的安全效益。加强甲烷排放控制,是应对全球气候变化的重要举措,我国及时修订并发布《排放标准》,有力展示了我国积极应对全球气候变化负责任态度。 二是落实《甲烷排放控制行动方案》的具体举措。2023年11月生态环境部联合有关部门发布了《甲烷排放控制行动方案》(以下简称《方案》),《方案》是我国首份甲烷控排顶层设计文件。《方案》提出一系列目标和任务,在建立完善技术标准上要求“适时进一步完善煤矿瓦斯、油气甲烷泄漏的甲烷排放标准”。本次《排放标准》的修订既是落实《方案》的具体行动和举措,又符合我国推动全面绿色转型、控制温室气体排放的大方向。 三是修订《排放标准》的条件已较为成熟。在《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准(暂行)》(GB 21522—2008)最初制定时,主要目的是为了控制煤矿瓦斯事故、促进煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用,并且当时的低浓度瓦斯(甲烷体积分数小于30%的瓦斯)和风排瓦斯利用技术不成熟,所以仅对煤层气和浓度大于30%的抽采瓦斯提出了强制性要求,未对低浓度瓦斯提出排放控制要求。近年来,随着我国对煤炭行业开采技术迭代升级,煤矿瓦斯抽采利用技术不断突破,甲烷浓度高于8%的低浓度瓦斯抽采利用技术已经成熟。从当前技术发展水平来看,提高瓦斯排放控制要求既能满足新的温室气体排放控制需求,也可以充分发挥我国瓦斯利用技术的作用。 问:《排放标准》主要修订了哪些内容? 答:本次修订完善了抽采要求、排放控制要求、监测要求和实施与监督等方面内容。 一是提高了煤层气(煤矿瓦斯)的排放控制要求。本次修订中下调了煤矿瓦斯的排放限值,并引入抽采纯量作为判定指标。修订要求甲烷体积浓度高于8%且抽采纯量高于10立方米每分钟的煤矿瓦斯禁止排放。这是本次修订的关键。一方面通过降低排放限值和引入新的判定指标,加强对甲烷排放的管控力度,有效减少煤炭开采行业的温室气体排放;另一方面,修订也充分考虑了当前煤炭行业在瓦斯抽采和利用技术方面的发展现状,确保煤矿企业能够利用现有的成熟技术来满足各项要求,在促进瓦斯的高效利用的同时也保障企业的经济性和操作的安全性。 二是以保证安全生产为首要前提。修订坚持安全第一、生命至上的原则,将安全生产列为标准执行的前提,确保所有活动首先满足安全生产的要求。修订中引用相关强制性安全标准,简化井工煤矿瓦斯抽采要求,并新增低浓度瓦斯管理规定(按GB 40881标准执行)。更明确要求《排放标准》执行过程中,各单位应首先满足安全生产相关的要求。同时,《排放标准》也增加了豁免情形,在发生安全事故、涉及安全生产等紧急情况下,企业可以按相关规定先排放,优先遵循安全生产有关规定进行处理,再按照《排放标准》要求报告。 三是完善了排放控制、监测、瓦斯利用、实施和监督等方面要求。本次修订明确了甲烷浓度和抽采纯量为24小时均值和计算公式,调整了不同浓度煤矿瓦斯的利用和销毁要求,增加了执行标准的监控位置,要求在煤层气集输站场放空管、增压站放空管、压缩站放空管、井工煤矿瓦斯抽采泵站放空管、瓦斯利用储存和销毁设施的排放管道和应急排放管道,以及回风井筒等设施的甲烷排放管道设置传感器,监测甲烷浓度、流量、压力、温湿度或标准状态流量等相关排放参数。也新增了对于各排放口监测应参考的标准和不同类型传感器的技术指标要求。增加了实施和监督中的紧急情况豁免要求。 问:《排放标准》从什么时候开始执行? 答:自2025年4月1日起,在满足安全生产要求的基础上,新建井工煤矿及煤层气地面开发系统的煤层气(煤矿瓦斯)排放执行本《排放标准》所规定的排放控制要求。 自2027年4月1日起,在满足安全生产要求的基础上,现有井工煤矿及煤层气地面开发系统的煤层气(煤矿瓦斯)排放执行本《排放标准》所规定的排放控制要求。 问:实施《排放标准》的预期效果如何? 答:本次修订下调煤矿瓦斯排放限值可以有效减少甲烷的排放,有助于减缓气候变化。据测算,标准实施后每年可减少甲烷排放约五千万吨二氧化碳当量。
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