六盤水市工業廢氣綜合利用情況及效益分析

鄧秋婷姚 逸通訊作者

六盤水市環境工程評估中心 貴州 六盤水553000

六盤水市作為煤炭能源型城市，煤炭資源極其豐富，同時也伴隨產生大量的瓦斯廢氣、煤層氣、煤焦化煤氣等可綜合利用廢氣。近年來，在六盤水市創建國家循環經濟示范城市的過程中，對能源的使用逐步由重污染能源向清潔能源轉化，同時加強三廢綜合利用，推進了六盤水工業廢氣的綜合利用。本文就六盤水市工業廢氣的綜合利用情況及效益進行分析。

1 六盤水市工業廢氣排放現狀

2014年至2018年全市工業廢氣排放總量分別2014年11050億立方米，2015年6289.0億立方米，2016年2201.6億立方米，2017年2912.4億立方米，2018年2520.7億立方米，過去五年全市工業廢氣排放總量為24973.7億立方米。五年中全市工業廢氣二氧化硫排放量為56.12萬噸、工業廢氣煙(粉)塵30.47萬噸、工業廢氣氮氧化物29.81萬噸(數據來源于環統數據)。

2014-2018年六盤水市工業廢氣主要污染物排放量變化趨勢圖

2014年至2018年全市工業廢氣主要污染物排放量變化趨勢如圖，廢氣排放量2018年與2014年相比，廢氣排放量減少了8529.8億立方米，下降77.2 %，總體呈現明顯下降趨勢；工業廢氣二氧化硫排放量2018年與2014年相比，排放量減少了1.4 萬噸，下降12.2 %，總體變化波動較大；工業廢氣煙(粉)塵排放量2018年與2014年相比，排放量減少了4.5 萬噸，下降45.8%，總體呈現下降趨勢，2018年略有抬升；工業廢氣氮氧化物2018年與2014年相比，排放量減少了4.8 萬噸，下降61.7 %，總體呈現下降趨勢。

2 六盤水市工業廢氣綜合利用及效益分析

目前六盤水市工業廢氣中進行綜合利用的廢氣主要為煤礦瓦斯廢氣、煤層氣開發廢氣、煤焦化焦爐煤氣，其綜合利用及效益分析如下：

(1)煤礦瓦斯發電及效益分析。六盤水市2019年煤礦瓦斯抽采量15.1億立方米，利用率48%，位列全省第一(全省利用率47.1%)。截止2019年底，全市共有煤礦瓦斯發電站63座，裝機容量20.632萬千瓦，占全省瓦斯發電裝機45.8%。其中2019年新(擴)建成煤礦瓦斯發電項目8座，新增1.428萬千瓦。現有金佳礦低濃度瓦斯提純制CNG和山腳樹礦低濃度瓦斯制LNG工廠兩座，示范瓦斯提純加工利用。投入使用的民用瓦斯罐5個，用戶約1.6萬戶，年用瓦斯量2000萬立方米。

a.環境效益分析。瓦斯發電屬于節能環保項目，是利用煤礦瓦斯發電，相對于燃煤電站，減少了CO2、NOX的排放，從而減輕對環境的污染。參照中國產業信息網《2018年中國煤電發展現狀分析，預計2020年全國煤電供電煤耗達到306.66gk Wh》(2019年8月20日)中2018年全國煤電供電煤耗將達307g/k Wh，燃燒每噸標煤按排放SO2為0.024t、NOx為0.007t、煙塵0.1 2t計，全市煤礦瓦斯發電站63座，裝機容量20.6 32萬k W，折合燃煤發電需標煤63.3 4t，即全市瓦斯發電工作一小時可減排SO2約1.5 2t/a、減排NOX約0.4 4t/a、減排顆粒物約7.6 0t/a。并且利用煤礦瓦斯發電減少了甲烷等的排放，將甲烷氣體轉化為對環境危害相對較小的CO2。由于瓦斯氣體主要成分CH4與CO2造成的溫室效應比為21：1，所以本項目建設可以實現CO2減排。

b.經濟效益。瓦斯發電不僅能保護環境取得社會環境效益，而且可以取得很好的經濟效益。根據經驗平均每度瓦斯發電成本約需0.12元到0.20元，以六盤水市電網購電(工業用電)價格0.4826-0.6430元/千瓦時計算，六盤水市瓦斯發電項目工作一小時，產生20.632萬k W/h，可節約購電費用9.96-13.27萬元，經濟效益非常顯著。

瓦斯發電站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。以使用一臺500GF1-3RW瓦斯發電機組(發電功率為500k w)為例，排煙溫度為500℃左右，通過“煙氣余熱鍋爐”，吸收排煙余熱，1臺機組可產生354.5kg/h壓力是0.4 MPa的飽和蒸汽(飽和溫度133℃)。“煙氣余熱鍋爐”以電站年運行時間按300天計，每噸蒸汽按70元計算，一臺發電機組年可產生蒸汽量=354.5kg/h×24h×300天≈2500t；尾氣余熱效益為：2500t×70元/t≈17.5萬元。

(2)煤層氣開發利用及效益分析。目前在市內從事煤層氣資源勘查、瓦斯治理地面勘探工程的企業有貴州盤江煤層氣開發利用有限責任公司、六盤水能源投資開發有限公司、格瑞克貴胄勘探開發有限公司、水礦奧瑞安清潔能源公司4家，累計建設煤層氣井180口。其中盤州松河井場9口井每天排采煤層氣約2000立方米，經管網輸送到雞場坪進行民用、商用，每天利用量1000立方米。六枝牛場、水城比德、鐘山大河3個瓦斯治理地面勘探項目建成煤層氣產能2萬立方米/天，配套建設了集(輸)氣站、壓縮加工站實現煤層氣回收利用。2019年1-11月煤層氣地面抽采量719萬立方米，利用量443.74萬立方米，利用率61.7%。

a.環境效益分析。煤炭資源開采過程中，大量的煤層氣以通風瓦斯的形式被排放到大氣中，不僅造成煤層氣資源的白白浪費，還會增加溫室效應、破壞環境。煤層氣開發利用的環境效益，以替代環境影響較大的煤炭進行對比(參照中國石油■百科網站中《煤層氣，你了解多少》)，1立方米煤層氣熱值相當于1.26千克標煤，按照2019年1-11月六盤水市煤層氣利用量443.7 4萬立方米，可替代5591.1 24噸標煤燃燒(因煤層氣經處理屬清潔能源，產生大氣污染物較少，忽略不計)，可減排SO2約134.1 9t/a、減排NOX約39.1 4t/a、減排顆粒物約670.9 3t/a。

b.經濟效益。從社會經濟角度來說，煤層氣開發利用能減少煤礦瓦斯，直接效果是建設瓦斯事故所造成的損失，同時可有效減少礦井每天安全投入資金，提高煤礦生產效率。并且煤層氣的開發利用作為優質能源作為天然氣的重要補充，可有效緩解我國能源短缺和結構性矛盾。

(3)煤焦化煤氣綜合利用及效益分析。現有正常生產焦化企業4家，規模465萬噸/年。分別為貴州盤江電投天能焦化有限公司，規模200萬噸/年，盤縣宏盛煤焦化有限公司，規模120萬噸/年，六盤水市旗盛煤焦化公司，規模45萬噸/年，首鋼水鋼煤焦化公司，規模100萬噸/年。其中盤江電投天能焦化配套建設了5萬噸/年苯加氫和12萬噸/年焦爐煤氣制液化天然氣(LNG)裝置，對焦化過程產生粗苯、焦爐煤氣等副產品進行加工利用，延長焦化產業鏈，提高焦化產業附加值。2019年全市焦炭產量384.43萬噸，苯加氫4.08萬噸，LNG液化天然氣(LNG)8.22萬噸，其中LNG 產量首次突破8萬噸，增幅15%。

a.環境效益分析。焦爐煤氣作為一種混合物，含有一氧化碳、硫化氫、甲烷等氣體，在充分燃燒后會產生二氧化硫、氮氧化物等多種污染氣體，直接排出后對大氣環境產生污染。而利用焦爐煤氣低溫分離制造的LNG 液化天然氣屬于清潔環保能源，經過一系列預處理，脫除重質烴、硫化物、二氧化碳等雜志后，主要成分為烷烴，使用過程幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質，替代煤炭和石油燃燒時可減少CO2及其他有害氣體的排放，有利于緩解溫氏效應，從根本上改善環境質量。同時天然氣替代汽油作為汽車燃料，排氣污染小，性價比高，已成為世界車用清潔燃料的發展方向。

b.經濟效益分析。焦爐煤氣低溫分離LNG液化天然氣的經濟效益為：一是具有運輸成本優勢，原來的LNG 生產廠大多靠近天然氣氣田，而使用市場大多在內地，利用焦爐煤氣制造LNG 可大幅降低運輸成本；二是相比天然氣井口，原料成本低，天然氣液化采用的天然氣井口價格在0.9元/m3左右，而焦爐煤氣的價格相對比較低，生產成本主要是能耗成本，所以生產出來的LNG在價格上也非常有競爭力；三是投資小回報大，引用雜志《燃料與化工》2009年7月刊《焦爐煤氣綜合利用制取液化天然氣》文章中“建設一座焦爐煤氣LNG產量為10×105m3/d液化分離工廠，投資大概在15000萬元左右”，而焦爐煤氣液化成本在1.0元/m3左右，目前LNG 出廠價格按照2.5 元/m3計算，利潤在1.5 元/m3左右，年利潤月4950萬元，約3年即可收回成本。