彬長礦區(qū)低碳發(fā)展的探索與實踐

摘要：本文以陜西省彬長礦區(qū)為例，介紹了彬長礦區(qū)在低碳發(fā)展方面的探索和實踐，為下一步構(gòu)建礦區(qū)低碳發(fā)展體系提供有力支撐。

關(guān)鍵詞：彬長礦區(qū);低碳發(fā)展;零排放

Abstract：This article takes Binchang mining area in Shaanxi Province as an example，introduces the exploration and practice of Binchang mining area in low-carbon development，and provides strong support for the next step of building a low-carbon development system in the mining area.

Key words：Binchang mining area;Low-carbon development;Zero emissions

1 背景

1.1 陜西省煤炭生產(chǎn)過程甲烷排放現(xiàn)狀

陜西省是國家重要的能源化工基地，擁有陜北大型煤炭示范基地和關(guān)中煤炭產(chǎn)能接續(xù)基地。全省煤礦瓦斯排放占甲烷排放總量的75%以上，加強(qiáng)煤礦瓦斯排放控制與利用是控制甲烷排放的重點工作。作為國家第一批低碳試點省份，2018年陜西省人民政府印發(fā)了《陜西省“十三五”控制溫室氣體排放工作實施方案》（陜政發(fā)〔2018〕4號），明確提出要實施近零碳排放區(qū)示范工程，進(jìn)一步加大了甲烷等非二氧化碳溫室氣體控排力度，提高控制溫室氣體排放方案的科學(xué)性、針對性和有效性。彬州市大佛寺礦、延安市黃陵煤礦和韓城市相關(guān)煤礦在煤礦瓦斯（甲烷）利用方面開展探索，減排效果明顯，截止2019年底累計減少二氧化碳排放近9×106t。

1.2 彬長礦區(qū)簡介

彬長礦區(qū)是國家13個煤炭基地之一黃隴侏羅紀(jì)煤田的核心礦區(qū)，位于咸陽市彬州、長武境內(nèi)，屬于隴東黃土高原丘陵溝壑區(qū)。彬長地區(qū)煤炭資源豐富，擁有煤炭資源儲量5.03×109t。陜西省在1997年就對該地區(qū)的煤炭資源開發(fā)進(jìn)行了規(guī)劃，彬長礦區(qū)的建設(shè)開發(fā)，為陜西能源建設(shè)儲備了后續(xù)力量。

陜西咸陽彬長礦區(qū)2013年被國家能源局批復(fù)確定為全國首個瓦斯“零排放”工程建設(shè)示范礦區(qū)，在國家政策、技術(shù)、項目建設(shè)等方面的大力支持下，開展零排放示范工程。其中，陜西新泰能源有限公司在大佛寺煤礦實施的瓦斯綜合利用示范項目作為陜西乃至西北地區(qū)亮點工程，在引領(lǐng)煤礦綠色開采、低碳發(fā)展方面具有示范效應(yīng)。

2 低碳發(fā)展的涵義和重要性

2.1 低碳發(fā)展的涵義

“低碳（Low Carbon）”意指較低（更低）的溫室氣體排放。低碳發(fā)展是一種以低耗能、低污染、低排放為特征的可持續(xù)發(fā)展模式，對經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。推進(jìn)低碳發(fā)展，不僅符合中國資源環(huán)境承載力有限的國情和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，而且符合國際發(fā)展的潮流。

2.2 礦區(qū)低碳發(fā)展的重要性

2.2.1 生態(tài)效益

煤炭礦區(qū)既是能源生產(chǎn)單位，也是能源消費單位。堅持低碳化發(fā)展道路可以有效緩解資源和環(huán)境的矛盾，實現(xiàn)煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過實施清潔生產(chǎn)，促進(jìn)煤炭主業(yè)健康發(fā)展，不僅可以實現(xiàn)“三減”目標(biāo)，既減少廢棄物的產(chǎn)生、工業(yè)污染、資源損失，達(dá)到節(jié)約、降耗、減污、增效目的，更有利于走出一條資源保護(hù)型開采和生態(tài)環(huán)境治理相協(xié)調(diào)的綠色發(fā)展之路。

2.2.2 經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)工業(yè)文明給人們帶來優(yōu)越的物質(zhì)生活的同時，也使環(huán)境不斷惡化，且制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而實施礦區(qū)低碳發(fā)展是實現(xiàn)礦區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的出路所在。通過開發(fā)利用新能源、可再生能源，淘汰落后產(chǎn)能，不僅可以提高資源利用水平，給企業(yè)帶來新的經(jīng)濟(jì)增長點，提高市場競爭力，而且可減少廢棄物排放，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)環(huán)境雙贏的發(fā)展形態(tài)。

3 彬長礦區(qū)大佛寺煤礦低碳發(fā)展實踐

陜西新泰能源有限公司是彬長礦區(qū)瓦斯“零排放”礦區(qū)建設(shè)的實施主體，在彬長礦區(qū)大佛寺煤礦通過低濃度瓦斯發(fā)電及礦井通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）綜合利用、地面煤層（瓦斯）預(yù)抽及壓縮利用、井下瓦斯抽采，逐步探索煤礦瓦斯治理和生產(chǎn)瓦斯“零排放”的綠色開采和循環(huán)經(jīng)濟(jì)低碳發(fā)展之路。經(jīng)過多年發(fā)展，累計減排二氧化碳5.594×106t，基本實現(xiàn)了瓦斯“零排放”目標(biāo)。

3.1 實現(xiàn)瓦斯抽采利用規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

3.1.1 低濃度瓦斯發(fā)電

2008年，陜西新泰能源有限公司先期在彬長大佛寺煤礦安裝24臺500kW裝機(jī)容量12 000kW的瓦斯發(fā)電機(jī)組，建成全國規(guī)模最大的低濃度瓦斯發(fā)電廠。2014年新增12臺700kW的發(fā)電機(jī)組，擴(kuò)容后總裝機(jī)容量達(dá)到2.04×104kW，總發(fā)電能力1.2億度/年，年利用瓦斯量4.7×107m3，年減排二氧化碳約6.7×105t，已累計發(fā)電6.7億度。基本實現(xiàn)大佛寺煤礦井下抽采濃度8%以上的瓦斯全利用。

3.1.2 通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）利用

2011年，陜西新泰能源有限公司開始在彬長大佛寺煤礦建成全國首個“煤礦通風(fēng)瓦斯利用示范工程”，安裝5臺乏風(fēng)處理能力6×104m3/h的氧化裝置和一臺4 500kW蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，將抽采濃度小于8%的瓦斯與通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）摻混，使?jié)舛冗_(dá)到1%，采用熱氧化技術(shù)制熱發(fā)電。為提高氧化能力，2014年新增10×104m3/h氧化裝置1臺，目前乏風(fēng)氧化處理能力達(dá)到4.0×105m3/h，年減排二氧化碳約4.1×105t。實現(xiàn)了大佛寺礦乏風(fēng)及濃度低于8%的井下抽采瓦斯利用減排。

3.1.3 地面煤層氣開發(fā)利用

從2009年開始，陜西新泰能源有限公司在彬長礦區(qū)大佛寺井田實施《彬長礦區(qū)瓦斯治理及利用地面抽采項目》，已完成地面各類煤層氣抽采井73組（口），建成煤層氣壓縮輸送站及提純站，實現(xiàn)向周邊縣城的煤層氣管道及LNG商業(yè)化銷售。煤層氣年抽采量達(dá)到1.6×107m3，銷售量5.0×106m3左右。

3.2 推進(jìn)余熱開發(fā)利用

陜西新泰能源有限公司與航天六院、湖南泰克公司合作對低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組煙氣余熱進(jìn)行梯級利用，利用我國航天技術(shù)的優(yōu)勢，在國際上首創(chuàng)將有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）技術(shù)引入工業(yè)化生產(chǎn)。余熱利用項目通過收集低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組運行煙氣余熱制備低溫低壓蒸汽進(jìn)行發(fā)電，實現(xiàn)對36臺低濃度瓦斯燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組煙氣余熱二次利用。同時，為大佛寺煤礦3#副立井井口冬季供暖每年供熱2.0×1013J熱量，利用低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組高溫?zé)煔庥酂釣楣巨k公樓和生活區(qū)供暖，余熱供暖面積達(dá)到8 000m2，節(jié)約標(biāo)煤5 363t/a。

4 展望

加快礦區(qū)煤層氣開發(fā)利用，化害為利，變廢為寶，是從根本上減少煤礦生產(chǎn)安全事故、減少溫室氣體排放、增加能源供應(yīng)的重要措施，對于實現(xiàn)安全發(fā)展、清潔發(fā)展和節(jié)約發(fā)展具有重要意義。

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收稿日期：2020-04-29

作者簡介：張治倉（1969-），男，漢族，碩士研究生，研究方向為煤層氣開發(fā)利用。