煤礦瓦斯，又被稱為煤層氣，隨著煤礦開采排出，主要成分是甲烷。當(dāng)其在空氣中濃度達到5%至16%時，遇明火會爆炸，是煤礦安全生產(chǎn)的主要危害之一。
如今，通過煤礦瓦斯全濃度階梯利用，這個昔日礦井深處的廢氣不僅“變身”為清潔燃?xì)?，還轉(zhuǎn)化為電能、熱能，實現(xiàn)從廢棄物到資源的完美蛻變。
1月5日，在位于彬州市的陜西新泰能源有限公司廠區(qū)，一臺鮮紅色的“磕頭機”忙個不停，頻頻“作揖”。
“這個機器雖和采油機外觀一樣，但抽采出來的是瓦斯和水。”陜西新泰能源有限公司地面煤層氣排采廠廠長宋永強說，地面抽采是瓦斯治理的第一步。利用排水、降壓、擴散、滲流等技術(shù)實現(xiàn)煤層氣解析產(chǎn)出，抽采出的瓦斯?jié)舛燃s70%。這些抽采出來的瓦斯經(jīng)過增壓、提純后，通過集輸管線輸送到彬州市天然氣站，供當(dāng)?shù)鼐用袷褂谩?/p>
作為國內(nèi)出名的高瓦斯礦區(qū)，彬長礦區(qū)煤炭地質(zhì)儲量67.29億噸，是全國13個大型煤炭基地之一。其中，大佛寺煤礦絕對瓦斯涌出量峰值曾達每分鐘210立方米，是陜西瓦斯涌出量最大的礦井。
為保障大佛寺煤礦安全有序開采，陜西新泰能源有限公司通過地面抽采、低濃度瓦斯發(fā)電、乏風(fēng)蓄熱氧化等技術(shù)手段，實現(xiàn)瓦斯高效利用，達到煤礦瓦斯近“零排放”。
截至目前，公司在大佛寺煤礦井田累計布置90口地面煤層氣抽采井。目前，24口井正常抽采，日產(chǎn)氣量約4.3萬立方米。提純站和集輸管網(wǎng)配套建成，實現(xiàn)瓦斯商業(yè)性開發(fā)利用。
“雖然地面煤層氣抽采投資大、難度高，但能提前3年至5年抽采煤層瓦斯，為煤礦后續(xù)安全開采創(chuàng)造了有利條件。”陜西新泰能源有限公司副總工程師唐玉虎說，為確保煤礦采掘過程中井下瓦斯?jié)舛炔怀?，他們通過抽采泵將井下的瓦斯輸送到地面，然后進行發(fā)電。
2009年，陜西新泰能源有限公司在大佛寺煤礦建成全國單礦裝機容量最大的低濃度瓦斯發(fā)電廠，將原來直接對空排放的井下抽采瓦斯回收發(fā)電，實現(xiàn)了大佛寺煤礦井下抽采濃度8%以上的瓦斯全部利用，并成功注冊為聯(lián)合國自愿減排項目。該電廠安裝36臺燃?xì)獍l(fā)電機組，年發(fā)電量最高超1億千瓦時，截至目前累計發(fā)電9億千瓦時。
然而，隨著彬長礦區(qū)瓦斯治理不斷推進，井下抽采出來的瓦斯?jié)舛戎鹉杲档?。瓦斯?jié)舛鹊陀?%，就無法被發(fā)電廠有效利用。那么，超低濃度瓦斯如何實現(xiàn)變廢為寶？
2010年，陜西新泰能源有限公司投資1.2億元建設(shè)我國第一代乏風(fēng)蓄熱氧化裝置，開啟煤礦超低濃度瓦斯利用試驗。
隨著技術(shù)迭代升級，陜西新泰能源有限公司2022年投資7000多萬元，建設(shè)第三代乏風(fēng)蓄熱氧化裝置，讓低濃度瓦斯“變身”熱源，實現(xiàn)大佛寺礦區(qū)清潔供暖。
“以前住在老公寓樓，冬天供暖不給力，時常得開空調(diào)取暖?！贝蠓鹚旅旱V運輸隊司機于洋說，前年，他住進了新公寓樓，供暖穩(wěn)定又清潔。
3臺乏風(fēng)蓄熱氧化裝置、1臺余熱鍋爐，年供熱能力達21兆瓦，可滿足大佛寺煤礦整個礦井生產(chǎn)生活用熱需求……通過瓦斯供暖，大佛寺礦區(qū)暖意融融。
從單一治理到綜合利用，煤礦瓦斯的“變身”，始于對其危害的清醒認(rèn)知與能源缺口的現(xiàn)實考量。
“當(dāng)前，我國能源發(fā)展仍面臨需求壓力巨大、供給制約較多、綠色低碳轉(zhuǎn)型任務(wù)艱巨等挑戰(zhàn)?！标兠杭瘓F陜西省煤層氣開發(fā)利用有限公司董事長牛鴻波說，煤礦瓦斯棄之有害、用之有利。將其變廢為寶，可以為能源清潔高效利用注入澎湃動能。
作為陜西省煤層氣開發(fā)利用有限公司的子公司，陜西新泰能源有限公司在大佛寺煤礦建成了全國首個瓦斯近“零排放”示范礦區(qū)，形成了完整的瓦斯治理和利用解決方案。
經(jīng)過多年的探索實踐，這套瓦斯治理和利用解決方案不僅在省內(nèi)黃陵、韓城等地的礦區(qū)落地應(yīng)用，還在云南、寧夏、貴州、山西等地“開花結(jié)果”，為我國煤礦瓦斯治理和利用提供了實踐經(jīng)驗。
牛鴻波說：“我們在瓦斯治理和利用方面的技術(shù)水平處于國內(nèi)領(lǐng)先。2025年，公司瓦斯利用量近1億立方米，瓦斯發(fā)電量超2億千瓦時，創(chuàng)下新高。今年，我們將繼續(xù)以科技創(chuàng)新為核心驅(qū)動力，不斷提高瓦斯抽采效率，推進瓦斯梯級高效利用，為保障能源安全、實現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)貢獻力量?！保▉碓矗宏兾魅請螅?/p>
