貴州省煤礦瓦斯綜合利用調研分析

盧俊安，黃金森，陳 程，竇勤耘

(貴州大學，貴陽 550025)

貴州省煤炭資源豐富，通過實地考察，調研煤礦的瓦斯濃度、綜合利用情況、經濟效益及適合瓦斯發電的濃度范圍，計算出資金投入與回本年限及項目的可行性，得出瓦斯發電直接利益和潛在利益，總結出瓦斯發電是目前貴州省煤礦瓦斯綜合利用最合理的方式。闡述瓦斯發電對貫徹國際節能減排政策、社會經濟效益及提高煤礦安全生產的作用，為煤礦企業和決策部門提供有效的技術數據支撐。

1 瓦斯利用調研分析

瓦斯與煤相生相伴。“西南煤海”貴州省煤層的瓦斯統計儲量為4.3萬億m3,平均瓦斯含量為12.29 m3/t。儲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、在建煤礦的預測資源量達3.15萬億m3，占全國總量的22%，平均噸煤瓦斯含量達15.12 m3，居全國前列。

貴州煤礦瓦斯濃度分為三類：一類占有比例較少，濃度大于30%的瓦斯礦井，采用高瓦斯發電機組發電或民用燃氣進行利用。二類占有比例較大，濃度在9%～30%的瓦斯礦井，采用低濃度瓦斯發電進行利用。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，瓦斯民用管網敷設工程量及投資較大，相對消耗瓦斯氣量較少，很難達到一定規模。燃氣鍋爐消耗氣量較大，但燃氣鍋爐熱效率低，加之受季節變化影響，投資回收期長，經濟效益差。利用燃氣機組進行瓦斯發電，技術可靠，投資少見效快，在發電的基礎上實現“冷、熱、電”相結合，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，還是貫徹國際節能減排政策、變廢為寶、保護環境的良好途徑。

貴州省積極引導煤礦用好用足瓦斯抽采利用政策。在國家瓦斯抽采利用補貼0.3元/m3，貴州省補貼0.2元/m3，按每1 m3純瓦斯發電2度，每度電按0.5元計算，煤礦每利用1 m3瓦斯可額外產生近1.5元的經濟效益。積極抽采利用瓦斯，盤州市運行的35座瓦斯發電站，安裝203臺發電機組，裝機容量達12.02萬kW·h，一年完成瓦斯抽采量7.78億m3，瓦斯利用量達3.68億m3，瓦斯發電達8.4億度。政策引領效應顯現，統計顯示一個季度，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%。

多數煤礦企業對瓦斯的觀念已從“要我抽”轉向“我要抽”，為煤礦瓦斯災害治理提供了較好的途徑。

2 案例分析

2.1 煤礦信息簡介

保興煤礦設計能力900 kt/a，可采儲量3 938 萬t，服務年限31.9年，瓦斯濃度≥20%，瓦斯抽放系統抽排瓦斯純量18.5 Nm3/min，高負壓18.5 m3/min，低負壓12 m3/min。

充分利用煤礦抽排低濃度瓦斯，結合煤礦瓦斯實際情況，設計選用600 kW低濃度瓦斯發電機組，該機組效率相對較高、投資不大，適合中小型瓦斯電站。按照“以氣定電，適度規模”總體考慮、統一規劃、效益優先、留有余地的原則，電站規模一期裝機容量定為3 600 kW，采用 6 臺 600 kW 高壓發電機組。

2.2 經濟效益

項目總投資1 832.62萬元。其中：建筑工程247.69萬元，設備購置1 083.08萬元，安裝工程240.58萬元，預備85.84萬元，其他145.5萬元，流動資金29.93萬元。

年發電收益2 482.3萬kWh×0.52元/kWh=1 290.8萬元。其中：供電電價0.52 元/kW·h，年供電量(6×600-152.6)×7 200=2 482.3萬kW·h，年運行時間按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=110.7萬元，其中：熱水洗浴年節約標煤(折合)2 214 t/a，噸煤銷售價格按500元計算。

年平均成本535.11 萬元。其中：年消耗機油2.07萬kg×24元/kg=49.77萬元，輔助材料18萬元，年耗瓦斯0.2元/m3×715.3萬m3=143.06萬元，年耗水33元/t×5.36萬t =16.09萬元，工資福利12人×4萬元+3人×5萬元+1人×5.5萬元+68.5×14%=78.09萬元，維修及運行184.23萬元，年折舊171.26萬元，銷售稅金155.07 萬元。

年收益1 290.8+110.7-535.11=866.39萬元，約3.47年實現投資回收，隨著國家及地方的大力扶持建設，政策紅利帶來的收入會使投資回收周期縮短，經濟效益也會更顯著。

2.3 社會效益

預測礦井年平均排放瓦斯量約為25.35 MW，瓦斯發電站年利用瓦斯16.185 MW，僅從瓦斯發電對資源回收考慮，其利用率可達63.84%。

減少了瓦斯排放到大氣中對空氣的污染及瓦斯排放產生的溫室效應，環境效益顯著。

將燃氣機組的尾氣余熱進行回收利用，實現電熱聯供可使綜合效率達到75%以上，節能減排效益顯著，提高資源回收利用。

燃氣發電機組運行時產生大量的余熱，排氣溫度可達550℃左右。進行余熱回收產生蒸汽或熱水。瓦斯發電廠還可采用熱電聯供系統，可以為煤礦提供生活用熱水，從而最大限度地實現瓦斯的綜合利用。

綜合利用瓦斯資源變廢為寶，實現經濟效益與生態效益雙豐收，該礦負責人對此深有感觸：提高瓦斯防治利用能力，不但給企業創造安全條件，還帶來社會效益。

3 瓦斯利用及前景分析

未進行瓦斯綜合利用的煤礦，瓦斯直接排空大氣，不但會造成嚴重的溫室效應，也是清潔能源的極大浪費。大部分煤礦穩定的供氣范圍都在30%以下，選用經濟性和穩定性較好的發電機組對煤礦低濃度瓦斯進行發電，效益明顯。

貴州省積極引導煤礦用好用足瓦斯抽采利用政策。國家每m3瓦斯利用補貼為0.3元，地方政府相應的補貼為0.2元，對發電機安裝容量超過1 MW的煤礦一次性補助80萬元建設費用；瓦斯電站向煤礦供電節約電費，以0.49元/ kW·h 的上網價格向南方電網供電；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保收益。

大力發展瓦斯發電項目,在實現瓦斯的資源化利用、提供清潔能源的同時，又能減少煤炭生產的安全隱患，實現瓦斯等溫室氣體的減排，緩解全球溫室效應，促進地區發展具有廣闊的前景，符合國家鼓勵資源綜合利用政策及環保要求。

4 結論

瓦斯發電項目的建設，在技術上是可行的，經濟上是合理的，變害為利，減少了瓦斯氣對大氣的污染，降低地球表面的溫室效應，保護地球的生態環境，提高了煤礦生產的安全性，具有良好的社會效益和環境效益。