煤礦乏風(fēng)瓦斯氧化利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析

李 浩

（山西潞安金源煤層氣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046204）

煤礦乏風(fēng)是指通過(guò)采掘工作面及相應(yīng)通風(fēng)點(diǎn)后經(jīng)風(fēng)井排出的含甲烷風(fēng)流。乏風(fēng)中的甲烷濃度不高，均在0.75%以下，但是集中起來(lái)總量巨大。當(dāng)前每年通過(guò)煤礦乏風(fēng)排入大氣的甲烷在150億m3以上，造成巨大的資源浪費(fèi)。山西潞安集團(tuán)金源煤層氣開(kāi)發(fā)公司基于煤礦乏風(fēng)瓦斯利用技術(shù)，以潞安集團(tuán)潞寧煤礦為研究對(duì)象，對(duì)煤礦乏風(fēng)瓦斯氧化利用技術(shù)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析研究，為實(shí)現(xiàn)該礦乏風(fēng)瓦斯氧化利用項(xiàng)目的實(shí)踐提供基礎(chǔ)和依據(jù)。

1 煤礦乏風(fēng)瓦斯利用技術(shù)分析

煤礦乏風(fēng)瓦斯利用技術(shù)將甲烷進(jìn)行氧化，作為輔助燃料和主要燃料。輔助燃料是將煤礦乏風(fēng)替代助燃空氣，減少部分主燃料使用。主要燃料是將乏風(fēng)瓦斯直接氧化技術(shù)，利用乏風(fēng)瓦斯氧化釋放的熱量制熱、制冷或發(fā)電等。

作為主要燃料應(yīng)用的技術(shù)主要采用逆流式煤礦乏風(fēng)熱氧化裝置（TFRR）和逆流式煤礦乏風(fēng)催化氧化裝置（CFRR）。CFRR與TFRR的不同之處是在熱交換器和熱交換介質(zhì)中間加入催化劑，使通入的乏風(fēng)瓦斯的自燃溫度由1000℃降至幾百攝氏度以下（可降低200℃左右），并且延長(zhǎng)風(fēng)流轉(zhuǎn)向周期，有利于維持反應(yīng)器穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)以及獲取更多反應(yīng)熱。

2 潞寧煤礦乏風(fēng)瓦斯利用經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 潞寧煤礦乏風(fēng)瓦斯利用概況

煤礦乏風(fēng)瓦斯利用的關(guān)鍵在于該項(xiàng)目是否能產(chǎn)生相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，本文以山西潞安集團(tuán)潞寧煤礦實(shí)際數(shù)據(jù)為對(duì)象進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性研究。該煤礦采用瑞典MEGTEC公司乏風(fēng)瓦斯氧化裝置，型號(hào)：VOCSIDIZER，主要工藝流程見(jiàn)圖1所示。

圖1 乏風(fēng)瓦斯氧化利用工藝流程圖

乏風(fēng)瓦斯氧化裝置的氣源來(lái)自于通風(fēng)回風(fēng)井，混合裝置通過(guò)與通風(fēng)回風(fēng)井的側(cè)面相連并且用VOCSIDIZER風(fēng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，該裝置在抽風(fēng)換氣作業(yè)時(shí)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)影響。當(dāng)VOCSIDIZER型裝置發(fā)生故障時(shí)會(huì)直接聯(lián)通大氣，不會(huì)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)造成影響。該裝置所產(chǎn)生的蒸汽并入煤礦鍋爐房蒸汽系統(tǒng)。

經(jīng)檢測(cè)，潞寧煤礦乏風(fēng)瓦斯平均濃度0.53%，平均風(fēng)量500000m3/h，該礦年正常生產(chǎn)時(shí)間為7920h（以330d，日工作時(shí)間24h計(jì)），設(shè)備甲烷氧化效率大于97%，設(shè)備運(yùn)行年耗電量約1140萬(wàn)kW·h。

2.2 項(xiàng)目總投資

潞寧煤礦乏風(fēng)瓦斯氧化利用項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資6730萬(wàn)元。其中，設(shè)備購(gòu)置及基礎(chǔ)建設(shè)投資6000萬(wàn)元，建設(shè)期借款利息217萬(wàn)元，流動(dòng)資金513萬(wàn)元。

2.3 項(xiàng)目收入

該項(xiàng)目收入來(lái)源來(lái)自?xún)刹糠?，一部分?lái)源于利用乏風(fēng)瓦斯氧化產(chǎn)生的熱能對(duì)煤礦生活區(qū)進(jìn)行熱水供應(yīng)，取代原礦燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)，從而節(jié)省燃煤的收入；另一部分若考慮申請(qǐng)清潔發(fā)展機(jī)制（Clean Development Mechanism，CDM）項(xiàng)目，可以獲得碳減排收入。根據(jù)氣候變化框架公約組織已批準(zhǔn)的方法學(xué)ACM008，項(xiàng)目最終碳減排量為23.9萬(wàn)tCO2e/a。 ‘

2.4 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)《財(cái)政部、國(guó)家稅務(wù)總局關(guān)于加快煤層氣抽采有關(guān)稅收政策問(wèn)題的通知》（財(cái)稅〔2007〕16號(hào)）規(guī)定，對(duì)瓦斯抽采利用專(zhuān)有設(shè)備統(tǒng)一采取雙倍余額遞減法或年數(shù)總和法實(shí)行加速折舊，文中采用年數(shù)總和法進(jìn)行設(shè)備折舊。目前國(guó)際市場(chǎng)上碳交易價(jià)格約為70～100元/tCO2e，文中取平均值85元/tCO2e。經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)基本參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)基本參數(shù)

該項(xiàng)目主要采用內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值結(jié)合的方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。根據(jù)表1經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)基本參數(shù)的數(shù)據(jù)，可以計(jì)算得出如下內(nèi)部收益率和凈現(xiàn)值結(jié)果。乏風(fēng)瓦斯利用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表2所示。

表2 乏風(fēng)瓦斯利用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 引入CDM機(jī)制的經(jīng)濟(jì)性分析

清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）是根據(jù)聯(lián)合國(guó)《京都議定書(shū)》建立的一種國(guó)際合作機(jī)制，發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)遠(yuǎn)低于本國(guó)所需的成本實(shí)現(xiàn)碳減排指標(biāo)，有利于節(jié)約資金，同時(shí)將技術(shù)、產(chǎn)品、觀念對(duì)發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行輸出，從而讓他們獲得較好的技術(shù)或資金，從而促進(jìn)本國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在中國(guó)，煤礦瓦斯利用領(lǐng)域、節(jié)能領(lǐng)域、可再生能源領(lǐng)域是政府鼓勵(lì)開(kāi)展CDM的三大優(yōu)先領(lǐng)域。

通過(guò)表2乏風(fēng)瓦斯利用經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，在不考慮項(xiàng)目碳減排收入的情況下，乏風(fēng)瓦斯利用項(xiàng)目?jī)H有部分替代燃煤鍋爐節(jié)約的煤炭收入，項(xiàng)目總投資以及年運(yùn)營(yíng)成本與節(jié)煤收入對(duì)比來(lái)看，差距還是比較大的。該項(xiàng)目每年現(xiàn)金流量均為負(fù)值，內(nèi)部收益率亦為低于-10%，投資回收期超過(guò)計(jì)算期，因此該項(xiàng)目在整個(gè)運(yùn)行期間內(nèi)的盈利為虧損，項(xiàng)目不具有經(jīng)濟(jì)性。

綜合考慮項(xiàng)目碳減排收入，該項(xiàng)目的內(nèi)部收益率為19.49%，凈現(xiàn)值上升為3153萬(wàn)元。根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)（第三版）》，當(dāng)項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率高于部門(mén)基準(zhǔn)收益率時(shí)，項(xiàng)目具有經(jīng)濟(jì)性。該項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率大于基準(zhǔn)收益率（12%），凈現(xiàn)值大于零，具有經(jīng)濟(jì)性。隨著國(guó)際市場(chǎng)碳交易價(jià)格的上漲，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)進(jìn)一步提高。

4 結(jié)論

目前，我國(guó)已對(duì)煤礦乏風(fēng)氧化利用技術(shù)進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用，但是整體上仍存在著很多的問(wèn)題。現(xiàn)有煤礦乏風(fēng)氧化技術(shù)水平與煤礦乏風(fēng)瓦斯處理技術(shù)大規(guī)模推廣的要求尚有一定的距離，需要各煤礦技術(shù)人員在未來(lái)加大對(duì)乏風(fēng)瓦斯利用關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)與研究。同時(shí)煤礦乏風(fēng)氧化利用項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性不高也是制約其推廣的主要因素。引入CDM機(jī)制后，有效地提高了乏風(fēng)瓦斯利用項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。該類(lèi)項(xiàng)目可以在符合經(jīng)濟(jì)性條件的煤礦進(jìn)行推廣應(yīng)用。