西山煤電(集團(tuán))公司瓦斯綜合利用的研究與規(guī)劃

喬志剛

(西山煤電(集團(tuán))公司計(jì)劃處，山西 太原 030053)

1 企業(yè)概況

西山煤電(集團(tuán))公司是全國最大的煉焦煤生產(chǎn)基地、全國首批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)單位、全國綠化模范單位和中華環(huán)境友好型企業(yè)?，F(xiàn)有21對生產(chǎn)礦井(含11對整合礦井)，9座選煤廠，3個(gè)發(fā)電廠，3座焦化廠，擁有1個(gè)A股上市公司。截止2010年末，資產(chǎn)總額為522億元，國有資產(chǎn)保值增值率120%。

2 瓦斯綜合利用現(xiàn)狀

西山煤電集團(tuán)公司截止2010年底，共建成瓦斯發(fā)電廠4座，投入運(yùn)營的發(fā)電機(jī)組12臺，瓦斯利用量3 000萬 m3/年，裝機(jī)容量 29．1 MW，發(fā)電量10 737 kWh;瓦斯鍋爐投入運(yùn)營3臺，瓦斯利用量2 625萬m3/年;建立煤泥干燥廠1座，瓦斯利用量1 330萬m3/年，烘干煤泥32萬 t。

2．1 瓦斯發(fā)電現(xiàn)狀

西山煤電集團(tuán)公司已建成瓦斯發(fā)電項(xiàng)目裝機(jī)容量為29．1 MW(包括杜兒坪12 MW，屯蘭12 MW，馬蘭3．6 MW，東曲1．5 MW)，已完成投資37 951萬元。西山瓦斯發(fā)電項(xiàng)目全部用于本礦井生產(chǎn)供電、供熱，在努力開發(fā)資源綜合利用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高碳行業(yè)的低碳發(fā)展。集團(tuán)公司已建成的瓦斯發(fā)電站情況見

表1。

表1 集團(tuán)公司已建成的瓦斯發(fā)電站情況

集團(tuán)公司瓦斯發(fā)電站建設(shè)及運(yùn)行模式大致相同，現(xiàn)以杜兒坪礦瓦斯發(fā)電站為例。

杜兒坪礦瓦斯發(fā)電項(xiàng)目建設(shè)總規(guī)模為7×1 703 kW。電站位于古交邢家社鄉(xiāng)北石溝村正北1 km臺地上，與抽放站距離450 m，占地10 667 m2。項(xiàng)目總投資為14 154萬元。該項(xiàng)目已于2009年3月在聯(lián)合國注冊為CDM項(xiàng)目。

項(xiàng)目分兩期安裝7臺德國道依茨TCGV2020機(jī)組，單機(jī)功率為1 703 kW。項(xiàng)目配套建設(shè)有瓦斯氣預(yù)處理系統(tǒng)、高低壓輸配電系統(tǒng)等，35 kV接入杜兒坪礦北石溝35 kV母線，為礦井生產(chǎn)供電。余熱利用系統(tǒng)包括高溫?zé)煔庥酂徨仩t及缸套水板式換熱器，可為北石溝進(jìn)風(fēng)井提供120℃熱風(fēng)及當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活提供采暖供熱。項(xiàng)目配套建設(shè)瓦斯處理量5 000 m3/h的火炬系統(tǒng)，礦井抽出的瓦斯氣除滿足發(fā)電機(jī)組使用外，多余瓦斯氣通過火炬系統(tǒng)燃燒，實(shí)現(xiàn)了礦井瓦斯的零排放。

2．2 瓦斯鍋爐燃用現(xiàn)狀

屯蘭礦瓦斯鍋爐項(xiàng)目于2005年2月開工建設(shè)，安裝一臺由福州鍋爐廠生產(chǎn)的10 t燃?xì)忮仩t(鍋爐型號為WNS10－1．25－Q，配備德國進(jìn)口威索燃燒器)及配套輸氣管線，2005年4月建成并投入使用。2008年11月根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，相繼又安裝由福州鍋爐廠生產(chǎn)的2#、3#兩臺6 t鍋爐(鍋爐型號為WNS6－1．25－Q，配備無錫賽威特燃燒器)，并投入使用。

2．3 煤泥干燥利用現(xiàn)狀

西山煤電集團(tuán)公司煤泥干燥項(xiàng)目僅在屯蘭礦投入運(yùn)行。項(xiàng)目位于屯蘭礦選煤廠壓濾車間西側(cè)的空地上，2006月5月開工建設(shè)、2007年4月建成投產(chǎn)，總投資850萬元，采用滾筒干燥機(jī)煤泥干燥技術(shù)，具有可靠性高、維護(hù)量小、單機(jī)處理量大(干燥煤泥時(shí)單機(jī)最大處理能力可達(dá)80 t/h)、干燥成本低等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)濕煤泥處理能力為30 t/h。經(jīng)招標(biāo)選用唐山天和科技開發(fā)有限公司開發(fā)研制的MGT系列滾筒干燥機(jī)，配套TH－QLR24型熱風(fēng)爐每小時(shí)消耗純量瓦斯氣780 m3，濕煤泥濾餅取自壓濾出料刮板，經(jīng)刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載后給至滾筒干燥機(jī)，650℃熱風(fēng)干燥后的產(chǎn)品由密封刮板排料機(jī)轉(zhuǎn)載后進(jìn)入中煤皮帶運(yùn)輸機(jī)裝倉外運(yùn)。

3 瓦斯綜合利用項(xiàng)目規(guī)劃

3．1 規(guī)劃背景

西山煤電集團(tuán)公司是焦煤集團(tuán)的核心企業(yè)，焦煤集團(tuán)是我國最大的焦煤生產(chǎn)基地，煤層氣資源極其豐富，2010年底瓦斯綜合利用率僅30%，具有極大的開發(fā)展空間。

3．2 相關(guān)政策支持

國家財(cái)政部《關(guān)于煤層氣(瓦斯)開發(fā)利用補(bǔ)貼的實(shí)施意見》中，對企業(yè)實(shí)施煤層氣綜合開發(fā)利用項(xiàng)目的，中央財(cái)政將按照0．2元/m3、山西省按照0．05元/m3瓦斯給予財(cái)政補(bǔ)貼。

國家環(huán)保部2008年頒布的《煤層氣(煤礦瓦斯)排放標(biāo)準(zhǔn)》明確規(guī)定：煤礦濃度30%以上瓦斯氣必須利用，嚴(yán)禁直接排放。

在2009年12月25日國務(wù)院常務(wù)會(huì)議決定：到2020年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。

2007年，為加快推進(jìn)煤層氣資源的抽采利用，鼓勵(lì)清潔生產(chǎn)，山西省政府出臺政策，對煤層氣抽采企業(yè)的增值稅實(shí)行先征后退政策。先征后退稅款由企業(yè)專項(xiàng)用于煤層氣技術(shù)的研究和擴(kuò)大再生產(chǎn)，不征收企業(yè)所得稅。

3．3 瓦斯抽采規(guī)劃

瓦斯資源是綜合利用的基礎(chǔ)，西山煤電(集團(tuán))公司瓦斯抽采總體規(guī)劃見表2。

表2 2011～2015年西山煤電(集團(tuán))公司井下煤層氣抽采規(guī)劃表

3．4 瓦斯發(fā)電規(guī)劃

結(jié)合西山集團(tuán)本部各礦井瓦斯抽采實(shí)際情況，瓦斯發(fā)電總裝機(jī)規(guī)模初步確定為71．5 MW。對高濃度瓦斯發(fā)電項(xiàng)目選用國際先進(jìn)的、集裝箱式瓦斯發(fā)電機(jī)組(杜兒坪礦 12 MW、屯蘭礦 24 MW、馬蘭礦7．2 MW、東曲礦 9 MW、西銘礦 9 MW、官地礦4 MW);在低濃度瓦斯發(fā)電項(xiàng)目(東曲礦3．3 MW、官地礦3 MW)選用國內(nèi)技術(shù)成熟的瓦斯發(fā)電機(jī)組。

“十二五”期間，西山將新建、擴(kuò)建瓦斯發(fā)電項(xiàng)目規(guī)模42．4 MW，投資估算5億元。西山瓦斯發(fā)電項(xiàng)目全部投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年發(fā)電49 725萬kWh以上，消耗純瓦斯13 962萬m3，實(shí)現(xiàn)減排溫室氣體204萬t CO2，(發(fā)電銷售收入25 857萬元，供熱收入約1 500萬元，CDM收入1 757萬元)，總產(chǎn)值約29 114萬元。瓦斯發(fā)電綜合利用項(xiàng)目的實(shí)施，提高了煤礦資源綜合利用率，節(jié)約了寶貴的能源，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，帶來較好的社會(huì)效益和環(huán)保效益。

1)馬蘭礦瓦斯發(fā)電二期工程。

馬蘭礦瓦斯電站位于馬蘭礦抽放站附近，規(guī)劃建設(shè)規(guī)模占地8 800 m2。在2010年12月3日聯(lián)合國成功注冊為CDM項(xiàng)目。

一期工程投資4 713萬元，安裝2臺美國卡特比勒G3520C發(fā)電機(jī)組，單機(jī)功率1 800 kW。工程于2009年5月開工建設(shè)，2010年5月并網(wǎng)發(fā)電。

根據(jù)馬蘭礦瓦斯抽采規(guī)模，2011年可建設(shè)二期發(fā)電工程，裝機(jī)規(guī)模3．6 MW，2011年完成設(shè)備采購等前期準(zhǔn)備工作，2012年建成發(fā)電。

馬蘭礦瓦斯發(fā)電二期項(xiàng)目投產(chǎn)后，項(xiàng)目將實(shí)現(xiàn)年發(fā)電4 680萬kWh;供熱3．2×104GJ，年消耗純瓦斯1 254萬m3，折合減排二氧化碳19．6萬t。

2)東曲礦低濃瓦斯發(fā)電二期工程。

東曲瓦斯發(fā)電項(xiàng)目位于東曲礦小沙巖風(fēng)機(jī)房院內(nèi)，占地約2 000 m2，一期工程安裝3臺國產(chǎn)勝動(dòng)瓦斯發(fā)動(dòng)機(jī)組，單機(jī)功率為500 kW，總投資1 774萬元。2007年6月開工，2008年8月底投產(chǎn)發(fā)電。

根據(jù)東曲礦瓦斯抽采規(guī)模，瓦斯發(fā)電二期工程建設(shè)規(guī)模為1．8 MW，建議仍采用勝動(dòng)集團(tuán)低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組。估算投資900萬元，由于設(shè)備交貨期短等因素，在制定有效的保障措施后，項(xiàng)目2011年底可建成發(fā)電。

3)東曲礦高濃度瓦斯發(fā)電工程。

根據(jù)礦井瓦斯抽采規(guī)劃，在小砂巖風(fēng)機(jī)房內(nèi)，新建1座礦井高濃度瓦斯發(fā)電站，總裝機(jī)容量3×3 000 kW，發(fā)電能力9 000 kW，年發(fā)電量達(dá)到6 480 kWh，年利用瓦斯1 851萬m3。于2013年開工建設(shè)，2014建成發(fā)電，估算投資1億元。東曲礦高濃度瓦斯發(fā)電項(xiàng)目投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年發(fā)電6 480萬kWh，供熱4×104GJ，年消耗純瓦斯1 851萬m3，折合減排二氧化碳 24．5 萬 t。

4)屯蘭礦瓦斯發(fā)電二期工程。

屯蘭瓦斯發(fā)電項(xiàng)目位于屯蘭礦抽放站附近，占地17 533 m2，一期工程于2009年8月開工建設(shè)，估算投資17 310萬元，安裝4臺單機(jī)功率為3 000 kW奧地利顏巴赫J(rèn)GS620gs－sl機(jī)組，年發(fā)電量為7 800萬kWh。于2010年12月3日聯(lián)合國成功注冊為CDM項(xiàng)目。

根據(jù)屯蘭礦瓦斯抽采規(guī)劃，屯蘭礦瓦斯發(fā)電二期工程，可建設(shè)裝機(jī)規(guī)模12 MW，估算投資1．1億元，2013年開工建設(shè)，2014年建成發(fā)電。二期工程完成后，屯蘭瓦斯發(fā)電站裝機(jī)容量為8×3 000 kW高濃度瓦斯發(fā)電站，形成 2．4萬 kW 發(fā)電能力，年發(fā)電17 280萬kWh，年消耗純瓦斯4 320萬m3，折合減排二氧化碳64萬t。

5)西銘礦瓦斯發(fā)電項(xiàng)目。

根據(jù)西銘礦瓦斯抽采規(guī)劃，瓦斯發(fā)電站總建設(shè)規(guī)模3×3 000 kW，擬選址在西銘冀家溝風(fēng)機(jī)房東南側(cè)，占地約6 667 m2，2012年開工建設(shè)，并于2013年建成發(fā)電，估算投資11 802萬元。項(xiàng)目建成后，年發(fā)電量5 850萬kWh，年利用瓦斯1 840萬m3，折合減排二氧化碳24萬t。

6)官地礦低濃度瓦斯發(fā)電項(xiàng)目。

根據(jù)官地礦風(fēng)峪溝瓦斯抽放站抽采能力，可規(guī)劃建設(shè)1座低濃度瓦斯發(fā)電站，總裝機(jī)規(guī)模3 000 kW，年發(fā)電量達(dá)到1 950萬kWh，年利用瓦斯650萬m3。項(xiàng)目投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年發(fā)電1 950萬kWh，為風(fēng)峪溝進(jìn)風(fēng)井供熱1．3×104GJ，年消耗純瓦斯598萬m3，折合減排二氧化碳8．1萬t。

7)官地礦高濃度瓦斯發(fā)電項(xiàng)目。

根據(jù)官地礦新建安家溝瓦斯抽放站的總體規(guī)劃，配套瓦斯發(fā)電項(xiàng)目于2014年在安家溝抽放站附近，建設(shè)2×2 000 kW高濃度瓦斯發(fā)電站，2015年形成3 400 kW發(fā)電裝機(jī)能力，年發(fā)電量2 448萬 kWh，年利用瓦斯700萬m3。項(xiàng)目投產(chǎn)后，可實(shí)現(xiàn)年發(fā)電2 448萬 kWh，為安家溝進(jìn)風(fēng)井供熱1．6×104GJ，年消耗純瓦斯700萬m3，折合減排二氧化碳9．8萬t。

3．5 風(fēng)排瓦斯清潔排放項(xiàng)目

由于目前國內(nèi)煤礦地面瓦斯集中抽放率較低，大量的瓦斯氣從風(fēng)井中排出，對大氣造成了嚴(yán)重的污染。為有效減少溫室氣體排放，根據(jù)西山煤電集團(tuán)現(xiàn)有風(fēng)井的瓦斯?jié)舛取⑼咚沽髁考爸苓呚?fù)荷情況，提出乏風(fēng)氧化利用項(xiàng)目實(shí)施規(guī)劃，包括杜兒坪礦中部風(fēng)井6 600 m3/min，屯蘭礦石家河風(fēng)井4 000 m3/min，屯蘭礦白草塔風(fēng)井5 000 m3/min，西銘礦磺廠風(fēng)井12 000 m3/min等項(xiàng)目，估算投資4．2億元，乏風(fēng)氧化處理能力4億m3/min，折合年減排二氧化碳約100萬t。

1)杜兒坪礦中部風(fēng)井乏風(fēng)氧化項(xiàng)目。

項(xiàng)目位于杜兒坪礦中部風(fēng)井場地內(nèi)，占地約2 500 m2，估算投資6 000萬元，風(fēng)排瓦斯處理能力為6 600 m3/min，分2期安裝4套瑞典Megtec公司風(fēng)排瓦斯氧化裝置，預(yù)計(jì)年消耗瓦斯折純量為1 873萬m3，折合減排二氧化碳當(dāng)量219 974 t，銷售收入約1 875萬元/年。2011年底開工建設(shè)，2012年上半年投入運(yùn)行。

2)屯蘭石家河風(fēng)井乏風(fēng)氧化利用項(xiàng)目。

屯蘭礦石家河回風(fēng)井深282 m、直徑6 m，設(shè)計(jì)回風(fēng)量7 500 m3/min。根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場條件，規(guī)劃安裝4臺勝動(dòng) VAM6000型乏風(fēng)氧化設(shè)備，處理能力為4 000 m3/min，估算投資3 800萬元，于2011年10月底建成投入使用。

3)西銘磺廠風(fēng)井乏風(fēng)氧化利用項(xiàng)目。

西銘礦磺廠回風(fēng)井安裝2臺GAF－23．7－11．8－1主通風(fēng)機(jī)，風(fēng)排瓦斯量為12 000 m3/min，瓦斯?jié)舛?．24%。規(guī)劃建設(shè)氧化處理能力6 000m3/min，投資估算6 000萬元，為磺廠進(jìn)風(fēng)立井、斜井供熱風(fēng)。計(jì)劃2013年開工建設(shè)，2014年建成投產(chǎn)。

4)屯蘭白草塔風(fēng)井乏風(fēng)氧化利用項(xiàng)目。

屯蘭礦白草塔回風(fēng)井安裝2臺GAF25－17－1主通風(fēng)機(jī)，風(fēng)排瓦斯量為10 000 m3/min，瓦斯?jié)舛葹?．31%。規(guī)劃建設(shè)氧化處理能力5 000 m3/min，投資估算6 000萬元，為白草塔進(jìn)風(fēng)井供熱風(fēng)。計(jì)劃2013年開工建設(shè)，2014年建成投產(chǎn)。

5)其它項(xiàng)目。

西山新建風(fēng)井羊圈港風(fēng)井、安家溝風(fēng)井、劉巴足風(fēng)井等，均計(jì)劃實(shí)施乏風(fēng)氧化項(xiàng)目，利用產(chǎn)生余熱為進(jìn)風(fēng)井供熱。估算利用量18 000m3/min，估算投資2億元。

4 面臨的挑戰(zhàn)

1)政策支持力度不足。目前，我國已出臺的涉及瓦斯開發(fā)利用的政策、法規(guī)，基本是比照常規(guī)天然氣制定的，沒有出臺專門針對瓦斯產(chǎn)業(yè)開發(fā)、利用各個(gè)環(huán)節(jié)完整的政策法規(guī)和優(yōu)惠鼓勵(lì)政策。煤層氣產(chǎn)業(yè)有著高技術(shù)、高風(fēng)險(xiǎn)、高投入、經(jīng)濟(jì)效益低的特點(diǎn)，煤礦企業(yè)開發(fā)建設(shè)瓦斯綜合利用項(xiàng)目大多處于微利或虧損狀態(tài)，從而在很大程度上影響了瓦斯綜合利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2)煤層氣利用受限制。目前，煤層氣利用受到諸多因素制約。主要有：缺乏低濃度瓦斯的安全輸送和利用技術(shù)，大量低濃度瓦斯只能直接排空;由于煤層氣化工技術(shù)支撐薄弱，加之煤層氣一直未能形成規(guī)模生產(chǎn)，目前地面煤層氣僅以壓縮形式供民用或做工業(yè)燃料，利用領(lǐng)域偏窄;瓦斯發(fā)電上網(wǎng)難、入網(wǎng)價(jià)格低，限制了礦井瓦斯抽采利用;煤層氣綜合利用缺乏安全管理規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)管法規(guī)，影響了瓦斯綜合利用產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

3)資金投入不足。瓦斯綜合利用產(chǎn)業(yè)是一種高投入產(chǎn)業(yè)，在建設(shè)初期階段，單位電能投入遠(yuǎn)大于火力發(fā)電。但目前國家、地方政府對瓦斯綜合開發(fā)利用的財(cái)政投入均嚴(yán)重不足，遠(yuǎn)不能滿足煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。同時(shí)，作為主要投資來源的國內(nèi)外戰(zhàn)略投資者，受國際CDM市場下滑的影響，極大降低了國內(nèi)外企業(yè)對瓦斯綜合利用項(xiàng)目的投資和開發(fā)熱情，投資缺乏已成為制約瓦斯綜合利用項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。