科技創(chuàng)新破難題風(fēng)排瓦斯化害為利
    2008-04-17    作者:趙永新    來源:人民日?qǐng)?bào)

    我國(guó)每年煤礦風(fēng)排瓦斯(即乏風(fēng))排入大氣的甲烷相當(dāng)于西氣東輸1年的輸氣量,產(chǎn)生的溫室氣體效應(yīng)約為2億噸二氧化碳當(dāng)量。勝動(dòng)集團(tuán)公司經(jīng)過多年科技攻關(guān),研制出國(guó)際領(lǐng)先的“煤礦乏風(fēng)甲烷氧化裝置及氧化熱利用技術(shù)”。

邱炯 繪

  如何科學(xué)處置被稱為“定時(shí)炸彈”的煤礦瓦斯,特別是濃度在0.75%以下的風(fēng)排瓦斯,是一道世界難題:不排干凈會(huì)威脅礦工安全,排到空中又加劇全球變暖、浪費(fèi)能源。
  勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱勝動(dòng)集團(tuán)公司)研制的“煤礦乏風(fēng)甲烷氧化裝置及氧化熱利用技術(shù)”,則讓人眼睛一亮:該技術(shù)不僅實(shí)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。

既浪費(fèi)能源又破壞環(huán)境 風(fēng)排瓦斯不能再空排了

  何謂風(fēng)排瓦斯?與煤礦打了大半輩子交道的原平頂山煤礦集團(tuán)總工張鐵崗院士介紹說,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(duì)濃度高于90%的,通過地面鉆井開采;對(duì)濃度在3%—80%之間的,實(shí)行井下抽排;對(duì)濃度在0.75%以下的瓦斯,則采取通風(fēng)的方式排出——這種瓦斯就是風(fēng)排瓦斯,俗稱煤礦乏風(fēng)。
  “風(fēng)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(guó)煤礦瓦斯甲烷總量的81%,1年的排放量在150億立方米以上!睆?jiān)菏扛嬖V記者,由于濃度太低,利用技術(shù)難度特別大,所以長(zhǎng)期以來風(fēng)排瓦斯都被白白排到空氣中了。
  “150億立方米是什么概念?相當(dāng)于1500萬噸原油、3000多萬噸煤炭,折合成天然氣是120億立方米——也就是西氣東輸工程1年的輸氣量!闭f到這兒,張?jiān)菏恳荒樈辜保凹淄榈臏厥倚?yīng)是二氧化碳的20多倍,每年風(fēng)排瓦斯排出的甲烷相當(dāng)于2億噸二氧化碳。目前在國(guó)際碳匯市場(chǎng),每噸二氧化碳的減排量可以賣85元人民幣,150億立方米甲烷的減排和利用,可獲得170億人民幣的收益。因此,無論從哪個(gè)方面講,風(fēng)排瓦斯都不能再空排了!”

科技創(chuàng)新破解難題 風(fēng)排瓦斯實(shí)現(xiàn)階梯利用

  與張鐵崗院士一樣“看在眼里、急在心上”的,還有勝動(dòng)集團(tuán)公司。作為國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)生產(chǎn)研發(fā)基地,該公司在10多年前就開始研究瓦斯的利用問題,在2000年研制成功煤礦瓦斯發(fā)電機(jī)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?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電;2005年,該公司發(fā)明了“煤礦瓦斯與細(xì)水霧混合輸送方法及裝置”等系列專利技術(shù),將煤礦瓦斯的利用范圍從30%拓展到6%。
  在此基礎(chǔ)上,勝動(dòng)集團(tuán)公司又把目光瞄準(zhǔn)了甲烷濃度低于0.75%的煤礦乏風(fēng)利用。集團(tuán)公司副總工馬曉鐘帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過無數(shù)次失敗,終于在2006年研制出第一臺(tái)處理能力為12500立方米/小時(shí)的“煤礦乏風(fēng)甲烷氧化裝置”,并取得國(guó)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(gòu)成,其工作原理是:先用外部能源(如電能)對(duì)氧化床進(jìn)行加熱,創(chuàng)造甲烷氧化反應(yīng)的環(huán)境(1000攝氏度);然后把通風(fēng)瓦斯引入氧化床,氧化產(chǎn)熱,產(chǎn)生的熱量一部分維持氧化反應(yīng),多余部分則以水蒸氣形式排出,用于制冷、制熱或發(fā)電。
  2006年9月,該裝置安裝到阜新礦業(yè)集團(tuán)恒大公司北風(fēng)井進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn),并于次年4月試運(yùn)行。結(jié)果表明,甲烷氧化率在95%以上,接近零排放;當(dāng)甲烷濃度在0.3%以下時(shí),氧化所產(chǎn)生的熱量可以維持氧化作用繼續(xù)進(jìn)行;甲烷濃度達(dá)到0.5%以上時(shí),產(chǎn)生的蒸汽可以用于制冷、制熱、發(fā)電等,實(shí)現(xiàn)階梯利用。
  2007年8月,發(fā)改委、安監(jiān)總局、環(huán)保總局和中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)派出由中國(guó)工程院院士周世寧、張鐵崗和著名瓦斯專家盧鑒章領(lǐng)銜的專家組評(píng)議委員會(huì),到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察。經(jīng)過兩天的實(shí)地考察,評(píng)議委員會(huì)的專家一致認(rèn)為:“煤礦乏風(fēng)逆流氧化技術(shù)及其裝置”總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,工藝流程和氧化技術(shù)有重要?jiǎng)?chuàng)新,為我國(guó)煤礦風(fēng)排瓦斯的利用和處理提供了有效的新技術(shù)和設(shè)備,對(duì)促進(jìn)節(jié)能減排和煤礦安全生產(chǎn)有重要的現(xiàn)實(shí)意義,建議大力推廣應(yīng)用。

既節(jié)約能源又創(chuàng)造效益 一臺(tái)裝置就是一棵搖錢樹

  勝動(dòng)集團(tuán)公司乘勝前進(jìn),又于2007年10月研制出處理能力為6萬立方米/小時(shí)的乏風(fēng)氧化裝置。至此,勝動(dòng)集團(tuán)公司實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(gè)吃螃蟹的阜新礦業(yè)集團(tuán)協(xié)商,計(jì)劃先期在該集團(tuán)艾友煤礦安裝10臺(tái)6萬立方米/小時(shí)的乏風(fēng)氧化裝置。
  阜新礦業(yè)集團(tuán)副總工程師魏化興給記者算了一筆賬:10臺(tái)裝置每小時(shí)氧化乏風(fēng)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(tái)15噸的蒸汽鍋爐,1天可節(jié)煤72噸,如果按1噸煤400元人民幣計(jì)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(dāng)于減排二氧化碳50噸,1天就可以賣碳匯指標(biāo)1萬多歐元……
  “現(xiàn)在有多家碳匯公司跟我們洽談,一旦投入使用,這10臺(tái)氧化裝置就成了名符其實(shí)的搖錢樹——既減少了溫室氣體排放,又有可觀的經(jīng)濟(jì)效益!”魏化興說。
  “國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化步伐的加快、巨大的碳匯市場(chǎng),以及我國(guó)節(jié)能減排力度的不斷加大,使瓦斯利用的前景極為廣闊!眲賱(dòng)集團(tuán)公司陳宜亮總裁告訴記者:“目前我們正與許多國(guó)內(nèi)外公司積極洽談,推廣瓦斯利用裝置!吨袊(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》提出,到2010年減排二氧化碳10億噸,如果全國(guó)一半的煤礦乏風(fēng)得到氧化處理、利用,每年相當(dāng)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24億元人民幣的節(jié)能收入。為我國(guó)的節(jié)能減排事業(yè)和應(yīng)對(duì)全球氣候變暖做貢獻(xiàn),既是我們的責(zé)任,也是我們的光榮!

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