貴州省煤礦瓦斯綜合利用調(diào)研分析

盧俊安，黃金森，陳 程，竇勤耘

(貴州大學(xué)，貴陽(yáng) 550025)

貴州省煤炭資源豐富，通過(guò)實(shí)地考察，調(diào)研煤礦的瓦斯?jié)舛?、綜合利用情況、經(jīng)濟(jì)效益及適合瓦斯發(fā)電的濃度范圍，計(jì)算出資金投入與回本年限及項(xiàng)目的可行性，得出瓦斯發(fā)電直接利益和潛在利益，總結(jié)出瓦斯發(fā)電是目前貴州省煤礦瓦斯綜合利用最合理的方式。闡述瓦斯發(fā)電對(duì)貫徹國(guó)際節(jié)能減排政策、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益及提高煤礦安全生產(chǎn)的作用，為煤礦企業(yè)和決策部門提供有效的技術(shù)數(shù)據(jù)支撐。

1 瓦斯利用調(diào)研分析

瓦斯與煤相生相伴?！拔髂厦汉！辟F州省煤層的瓦斯統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)量為4.3萬(wàn)億m3,平均瓦斯含量為12.29 m3/t。儲(chǔ)量排名前三的煤田是六盤水煤田、黔北煤田、織納煤田，占全省瓦斯資源量的72.79%。貴州省生產(chǎn)、在建煤礦的預(yù)測(cè)資源量達(dá)3.15萬(wàn)億m3，占全國(guó)總量的22%，平均噸煤瓦斯含量達(dá)15.12 m3，居全國(guó)前列。

貴州煤礦瓦斯?jié)舛确譃槿悾阂活愓加斜壤^少，濃度大于30%的瓦斯礦井，采用高瓦斯發(fā)電機(jī)組發(fā)電或民用燃?xì)膺M(jìn)行利用。二類占有比例較大，濃度在9%～30%的瓦斯礦井，采用低濃度瓦斯發(fā)電進(jìn)行利用。三類占有比例較低，濃度在9%以下的瓦斯礦井。超低濃度瓦斯使用氧化余熱裝置回收熱能有一定困難，基本是直接排空。

貴州煤礦較為分散，瓦斯民用管網(wǎng)敷設(shè)工程量及投資較大，相對(duì)消耗瓦斯氣量較少，很難達(dá)到一定規(guī)模。燃?xì)忮仩t消耗氣量較大，但燃?xì)忮仩t熱效率低，加之受季節(jié)變化影響，投資回收期長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益差。利用燃?xì)鈾C(jī)組進(jìn)行瓦斯發(fā)電，技術(shù)可靠，投資少見(jiàn)效快，在發(fā)電的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“冷、熱、電”相結(jié)合，目前已成為貴州煤礦瓦斯綜合利用最合理的方式，不僅是能源綜合利用的有效措施，還是貫徹國(guó)際節(jié)能減排政策、變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的良好途徑。

貴州省積極引導(dǎo)煤礦用好用足瓦斯抽采利用政策。在國(guó)家瓦斯抽采利用補(bǔ)貼0.3元/m3，貴州省補(bǔ)貼0.2元/m3，按每1 m3純瓦斯發(fā)電2度，每度電按0.5元計(jì)算，煤礦每利用1 m3瓦斯可額外產(chǎn)生近1.5元的經(jīng)濟(jì)效益。積極抽采利用瓦斯，盤州市運(yùn)行的35座瓦斯發(fā)電站，安裝203臺(tái)發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)容量達(dá)12.02萬(wàn)kW·h，一年完成瓦斯抽采量7.78億m3，瓦斯利用量達(dá)3.68億m3，瓦斯發(fā)電達(dá)8.4億度。政策引領(lǐng)效應(yīng)顯現(xiàn)，統(tǒng)計(jì)顯示一個(gè)季度，貴州省抽采瓦斯5.62億m3、利用2.25億m3，利用率同比增加47.6%。

多數(shù)煤礦企業(yè)對(duì)瓦斯的觀念已從“要我抽”轉(zhuǎn)向“我要抽”，為煤礦瓦斯災(zāi)害治理提供了較好的途徑。

2 案例分析

2.1 煤礦信息簡(jiǎn)介

保興煤礦設(shè)計(jì)能力900 kt/a，可采儲(chǔ)量3 938 萬(wàn)t，服務(wù)年限31.9年，瓦斯?jié)舛取?0%，瓦斯抽放系統(tǒng)抽排瓦斯純量18.5 Nm3/min，高負(fù)壓18.5 m3/min，低負(fù)壓12 m3/min。

充分利用煤礦抽排低濃度瓦斯，結(jié)合煤礦瓦斯實(shí)際情況，設(shè)計(jì)選用600 kW低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組效率相對(duì)較高、投資不大，適合中小型瓦斯電站。按照“以氣定電，適度規(guī)?！笨傮w考慮、統(tǒng)一規(guī)劃、效益優(yōu)先、留有余地的原則，電站規(guī)模一期裝機(jī)容量定為3 600 kW，采用 6 臺(tái) 600 kW 高壓發(fā)電機(jī)組。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益

項(xiàng)目總投資1 832.62萬(wàn)元。其中：建筑工程247.69萬(wàn)元，設(shè)備購(gòu)置1 083.08萬(wàn)元，安裝工程240.58萬(wàn)元，預(yù)備85.84萬(wàn)元，其他145.5萬(wàn)元，流動(dòng)資金29.93萬(wàn)元。

年發(fā)電收益2 482.3萬(wàn)kWh×0.52元/kWh=1 290.8萬(wàn)元。其中：供電電價(jià)0.52 元/kW·h，年供電量(6×600-152.6)×7 200=2 482.3萬(wàn)kW·h，年運(yùn)行時(shí)間按7 200 h，電站自用電率152.6/3 600=4.2%。

余熱利用2 214 t/a×500元/t=110.7萬(wàn)元，其中：熱水洗浴年節(jié)約標(biāo)煤(折合)2 214 t/a，噸煤銷售價(jià)格按500元計(jì)算。

年平均成本535.11 萬(wàn)元。其中：年消耗機(jī)油2.07萬(wàn)kg×24元/kg=49.77萬(wàn)元，輔助材料18萬(wàn)元，年耗瓦斯0.2元/m3×715.3萬(wàn)m3=143.06萬(wàn)元，年耗水33元/t×5.36萬(wàn)t =16.09萬(wàn)元，工資福利12人×4萬(wàn)元+3人×5萬(wàn)元+1人×5.5萬(wàn)元+68.5×14%=78.09萬(wàn)元，維修及運(yùn)行184.23萬(wàn)元，年折舊171.26萬(wàn)元，銷售稅金155.07 萬(wàn)元。

年收益1 290.8+110.7-535.11=866.39萬(wàn)元，約3.47年實(shí)現(xiàn)投資回收，隨著國(guó)家及地方的大力扶持建設(shè)，政策紅利帶來(lái)的收入會(huì)使投資回收周期縮短，經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)更顯著。

2.3 社會(huì)效益

預(yù)測(cè)礦井年平均排放瓦斯量約為25.35 MW，瓦斯發(fā)電站年利用瓦斯16.185 MW，僅從瓦斯發(fā)電對(duì)資源回收考慮，其利用率可達(dá)63.84%。

減少了瓦斯排放到大氣中對(duì)空氣的污染及瓦斯排放產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，環(huán)境效益顯著。

將燃?xì)鈾C(jī)組的尾氣余熱進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)電熱聯(lián)供可使綜合效率達(dá)到75%以上，節(jié)能減排效益顯著，提高資源回收利用。

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量的余熱，排氣溫度可達(dá)550℃左右。進(jìn)行余熱回收產(chǎn)生蒸汽或熱水。瓦斯發(fā)電廠還可采用熱電聯(lián)供系統(tǒng)，可以為煤礦提供生活用熱水，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)瓦斯的綜合利用。

綜合利用瓦斯資源變廢為寶，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益雙豐收，該礦負(fù)責(zé)人對(duì)此深有感觸：提高瓦斯防治利用能力，不但給企業(yè)創(chuàng)造安全條件，還帶來(lái)社會(huì)效益。

3 瓦斯利用及前景分析

未進(jìn)行瓦斯綜合利用的煤礦，瓦斯直接排空大氣，不但會(huì)造成嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，也是清潔能源的極大浪費(fèi)。大部分煤礦穩(wěn)定的供氣范圍都在30%以下，選用經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性較好的發(fā)電機(jī)組對(duì)煤礦低濃度瓦斯進(jìn)行發(fā)電，效益明顯。

貴州省積極引導(dǎo)煤礦用好用足瓦斯抽采利用政策。國(guó)家每m3瓦斯利用補(bǔ)貼為0.3元，地方政府相應(yīng)的補(bǔ)貼為0.2元，對(duì)發(fā)電機(jī)安裝容量超過(guò)1 MW的煤礦一次性補(bǔ)助80萬(wàn)元建設(shè)費(fèi)用；瓦斯電站向煤礦供電節(jié)約電費(fèi)，以0.49元/ kW·h 的上網(wǎng)價(jià)格向南方電網(wǎng)供電；安裝余熱鍋爐可回收部分熱量用于煤礦洗浴和供暖使用，少排放的瓦斯將可折算成環(huán)保收益。

大力發(fā)展瓦斯發(fā)電項(xiàng)目,在實(shí)現(xiàn)瓦斯的資源化利用、提供清潔能源的同時(shí)，又能減少煤炭生產(chǎn)的安全隱患，實(shí)現(xiàn)瓦斯等溫室氣體的減排，緩解全球溫室效應(yīng)，促進(jìn)地區(qū)發(fā)展具有廣闊的前景，符合國(guó)家鼓勵(lì)資源綜合利用政策及環(huán)保要求。

4 結(jié)論

瓦斯發(fā)電項(xiàng)目的建設(shè)，在技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的，變害為利，減少了瓦斯氣對(duì)大氣的污染，降低地球表面的溫室效應(yīng)，保護(hù)地球的生態(tài)環(huán)境，提高了煤礦生產(chǎn)的安全性，具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。