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瓦斯零排放：陜西彬長(zhǎng)為中國(guó)煤礦安全做樣板
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瓦斯零排放：陜西彬長(zhǎng)為中國(guó)煤礦安全做樣板
在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭占到70%以上，而在煤炭開(kāi)采中瓦斯作為煤礦安全事故的“頭號(hào)”殺手，嚴(yán)重制約著煤礦的安全、高效生產(chǎn)。同時(shí)，大量煤層瓦斯隨著井下抽放和礦井通風(fēng)排放到空氣中，不僅浪費(fèi)了潔凈能源，而且污染了生態(tài)環(huán)境。
陜煤彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)所屬的大佛寺煤礦在瓦斯治理和利用中，通過(guò)地面煤層瓦斯預(yù)抽及壓縮利用、井下瓦斯抽采及低濃度瓦斯發(fā)電和礦井通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）綜合利用，實(shí)現(xiàn)了瓦斯零排放，走出了一條煤礦綠色開(kāi)采和循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之路，得到了國(guó)家能源局和社會(huì)各界的認(rèn)可。
在省發(fā)改委能源局和陜西煤業(yè)化工集團(tuán)的大力支持下，編制了《陜西彬長(zhǎng)礦區(qū)瓦斯零排放規(guī)劃》。根據(jù)規(guī)劃，到2020年整個(gè)彬長(zhǎng)礦區(qū)將實(shí)現(xiàn)瓦斯零排放。屆時(shí)，陜西彬長(zhǎng)將成為中國(guó)煤礦安全的示范礦區(qū)。
瓦斯零排放——寄托著中國(guó)煤炭人的夢(mèng)想
瓦斯作為煤礦安全事故的頭號(hào)“殺手”曾奪去了多少煤礦工人的生命，嚴(yán)重制約著我國(guó)煤炭工業(yè)安全健康的發(fā)展。國(guó)家提出煤礦瓦斯綜合治理和煤層氣開(kāi)發(fā)利用十多年來(lái)，雖然取得一定成果，但瓦斯事故仍然是當(dāng)前煤礦安全的重點(diǎn)問(wèn)題，煤礦瓦斯利用率相對(duì)較低，特別
是在我國(guó)能源日趨緊張的背景下，大量的煤礦瓦斯燃燒排空，造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，也加大了我國(guó)節(jié)能減排的壓力。
實(shí)現(xiàn)瓦斯零排放，使抽出的煤礦瓦斯能夠得到充分利用，不再排空，從而減少煤礦安全事故的發(fā)生和對(duì)大氣環(huán)境的污染。
據(jù)了解，我國(guó)高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井4500余處。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井約占49.8％，煤與瓦斯突出和瓦斯涌出量大是制約煤礦安全生產(chǎn)的主要因素；煤礦瓦斯爆炸、瓦斯燃燒、煤與瓦斯突出等事故常有發(fā)生，每年因瓦斯事故死亡人數(shù)達(dá)數(shù)百人乃至上千人，造成極為嚴(yán)重的損失。加快煤礦瓦斯治理和利用，是確保我國(guó)煤炭工業(yè)安全健康發(fā)展的必由之路。
我國(guó)能源供需矛盾日益突出也亟須加快煤層氣（煤礦瓦斯）的開(kāi)發(fā)利用。我國(guó)是世界上最大的能源生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)家之一，保障能源供應(yīng)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家安全至關(guān)重要。目前，我國(guó)一次能源外依存度逐年增高。以天然氣為例：我國(guó)天然氣消耗量在總能源消
耗量中的比例已增加到11%，國(guó)內(nèi)產(chǎn)量和需求矛盾突出，對(duì)外依存度逐年提高：2010年為16%，2011年達(dá)到24%，2012年提高到30%以上。預(yù)計(jì)到2015年，我國(guó)天然氣市場(chǎng)缺口將達(dá)到600億~800億立方，對(duì)外依存度的提高，進(jìn)一步加劇了我國(guó)能源安全壓力。
在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，煤層氣（煤礦瓦斯）則是彌補(bǔ)常規(guī)天然氣供應(yīng)不足的最理想的選擇。我國(guó)煤層氣資源非常豐富，據(jù)國(guó)土資源部最新的煤層氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果，全國(guó)埋深
國(guó)家《煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)利用“十二五”規(guī)劃》明確提出，到2015年末，煤層氣（煤礦瓦斯）產(chǎn)量300億立方，其中地面抽采160億立方，井下抽采140億立方，但是，目前就地面、井下瓦斯抽采煤層氣產(chǎn)量（2011年地面為23億立方，井下為92億立方）來(lái)說(shuō)，煤層氣開(kāi)發(fā)利用具有十分廣闊的空間。
煤層氣的開(kāi)發(fā)利用也有利于緩解我國(guó)二氧化碳的減排壓力。
我國(guó)是煤炭開(kāi)采和利用大國(guó)，據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒資料，中國(guó)煤炭產(chǎn)量由2000年12.99億噸增加到2011年的35.2億噸，增長(zhǎng)了2.71倍，年均增長(zhǎng)率約10%。隨著煤炭產(chǎn)量的逐年快速增長(zhǎng)，每年我國(guó)煤礦向大氣中排放的瓦斯量也逐年增加，由2000年的88億立方增長(zhǎng)到2011年280億立方。
加快煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)，不斷提高利用率，可大幅度降低溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。若將我國(guó)煤礦排放的280億立方瓦斯全部利用，則可以多獲得潔凈能源相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤3400萬(wàn)噸，相當(dāng)于我國(guó)西氣東輸一期工程輸氣量（120億立方）的2.33倍。按每利用1億立方甲烷相當(dāng)于減排二氧化碳150萬(wàn)噸計(jì)算，則相當(dāng)于減排二氧化碳4.20億噸，對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)“十二五”減排目標(biāo)具有重要意義。
瓦斯零排放——大佛寺煤礦走出煤炭綠色開(kāi)采新模式
為了保障煤礦安全、有效利用資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境，近年來(lái)，陜煤彬長(zhǎng)集團(tuán)在省發(fā)改委能源局以及陜煤化集團(tuán)的指導(dǎo)和支持下，圍繞大佛寺煤礦瓦斯治理，通過(guò)地面煤層瓦斯預(yù)抽及壓縮利用、井下瓦斯抽采及低濃度瓦斯發(fā)電和礦井通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）綜合利用，實(shí)現(xiàn)了瓦
斯零排放，逐步摸索出煤礦綠色開(kāi)采的創(chuàng)新模式。
在地面瓦斯預(yù)抽方面，彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)從2009年起先后在大佛寺煤礦打了6口煤層氣開(kāi)發(fā)試驗(yàn)井，截至2012年，6口煤層氣井累計(jì)產(chǎn)氣量超過(guò)500萬(wàn)立方。其中DFS-C01垂直參數(shù)井，自
同時(shí)，彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)先后在大佛寺煤礦建成并投運(yùn)了8套井下瓦斯抽采系統(tǒng)，采用煤層瓦斯預(yù)抽、邊采（掘）邊抽和采后抽采等方法進(jìn)行瓦斯抽采，2011年井下瓦斯抽采量為4495.57萬(wàn)立方，2012年抽采量達(dá)到5000萬(wàn)立方。
通過(guò)地面、井下一體化瓦斯抽采，最大限度地降低煤層瓦斯含量和礦井瓦斯涌出量，不僅從根本上解決了大佛寺煤礦瓦斯治理問(wèn)題，更為難能可貴的是，彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)在對(duì)所抽采的瓦斯進(jìn)行充分利用方面走在全國(guó)的前面。
他們首先對(duì)地面抽采的瓦斯進(jìn)行壓縮利用。大佛寺煤礦地面預(yù)抽瓦斯?jié)舛雀?，甲烷含量一般?/span>80%以上，與天然氣成分相當(dāng)，加工處理后可作為優(yōu)質(zhì)的民用燃料、汽車燃料或工業(yè)原料等進(jìn)行有效利用。早期通過(guò)單純的燃燒排空處理逐步被壓縮利用代替。目前，地面抽采的煤層氣（瓦斯）通過(guò)管道集中輸送到小型壓縮站，通過(guò)凈化壓縮向彬縣縣城銷售，截至2012年底，累計(jì)向彬縣銷售壓縮煤層氣（CNG）110萬(wàn)立方。
針對(duì)大佛寺煤礦井下抽采的低濃度瓦斯（一般在1%～30%之間，平均為11%左右），彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)投資約8432萬(wàn)元，在大佛寺煤礦建成了裝機(jī)容量全國(guó)最大的低濃度瓦斯發(fā)電廠，年發(fā)電量7260萬(wàn)千瓦時(shí)，每年消耗濃度8%～30%的瓦斯約2420萬(wàn)立方，相當(dāng)于減排二氧化碳超過(guò)36萬(wàn)噸。該項(xiàng)目2009年初建成投產(chǎn)，截至2012年底，已累計(jì)發(fā)電1億千瓦時(shí)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
該項(xiàng)目是我省首家被國(guó)家發(fā)改委確定的CDM（清潔發(fā)展機(jī)制）項(xiàng)目，2009年10月在聯(lián)合國(guó)CDM項(xiàng)目執(zhí)行理事會(huì)成功注冊(cè)。井下抽采的低濃度瓦斯中，低濃度瓦斯發(fā)電廠每年可有效利用2420萬(wàn)立方，剩余的瓦斯量約有2080萬(wàn)立方，其甲烷濃度一般低于8%，不能直接用于發(fā)電，大佛寺煤礦將此部分瓦斯作為摻混瓦斯用于乏風(fēng)發(fā)電，從根本上實(shí)現(xiàn)礦井低濃度抽采瓦斯的有效利用和零排放，創(chuàng)造了低濃度瓦斯和礦井通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）綜合利用的先例。
大佛寺煤礦2011年礦井總回風(fēng)量約為17000立方/min，風(fēng)排瓦斯?jié)舛燃s為0.3%，照此計(jì)算，年風(fēng)排瓦斯量約為2640萬(wàn)立方。
為了有效利用礦井風(fēng)排瓦斯，減排溫室氣體，實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采過(guò)程中瓦斯零排放，從2008年底開(kāi)始，陜西彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)和勝利油田動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)共同研制出60000立方/h煤礦乏風(fēng)氧化裝置和技術(shù)，并于2010年5月通過(guò)國(guó)家能源局科技成果鑒定。該裝置是目前全國(guó)單臺(tái)處理能力最大的通風(fēng)瓦斯氧化裝置。
基于這項(xiàng)技術(shù)成果，彬長(zhǎng)集團(tuán)在大佛寺煤礦建成我國(guó)首座通風(fēng)瓦斯發(fā)電廠，預(yù)計(jì)年發(fā)電量達(dá)到3200萬(wàn)千瓦時(shí)。大佛寺煤礦通風(fēng)瓦斯（乏風(fēng)）發(fā)電廠的成功建成投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)在煤礦通風(fēng)瓦斯利用方面取得了實(shí)質(zhì)性突破。項(xiàng)目全部建設(shè)成后，每年可回收利用瓦斯3020萬(wàn)立方，相當(dāng)于減排二氧化碳45.3萬(wàn)噸。
大佛寺煤礦瓦斯治理與利用的成功經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)瓦斯綜合治理和利用，不僅可減少溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，最重要的是為煤礦企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，從而調(diào)動(dòng)了煤礦企業(yè)的瓦斯治理和利用的積極性。逐步形成了“以利用創(chuàng)效益、以效益促抽采、以抽采保安全、以安全促生產(chǎn)”的煤礦綠色開(kāi)采和可持續(xù)發(fā)展模式。也為彬長(zhǎng)礦區(qū)其他礦井瓦斯治理、利用和實(shí)現(xiàn)瓦斯零排放提供了思路，儲(chǔ)備了技術(shù)和人才，在彬長(zhǎng)礦區(qū)乃至全國(guó)都具有極其重要的借鑒意義。
瓦斯零排放——2020年彬長(zhǎng)礦區(qū)實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)
彬長(zhǎng)礦區(qū)是國(guó)家確定的13個(gè)大型煤炭基地之一——黃隴基地的核心礦區(qū)，也是我省和“關(guān)天經(jīng)濟(jì)區(qū)”內(nèi)重要的原煤和煤化工生產(chǎn)基地。彬長(zhǎng)礦區(qū)煤炭和煤層氣資源豐富，這些資源的開(kāi)發(fā)利用對(duì)周邊城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有重要的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。
大佛寺煤礦瓦斯治理與利用的事實(shí)證明，彬長(zhǎng)礦區(qū)瓦斯（煤層氣）資源量大、可抽性好、綜合利用前景廣闊，有條件率先實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯“零排放”目標(biāo)。在陜西省發(fā)改委能源局和陜西煤業(yè)化工集團(tuán)的大力支持下，彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)委托中煤科工集團(tuán)西安研究院編制《陜西彬長(zhǎng)礦區(qū)瓦斯零排放規(guī)劃》。
《規(guī)劃》在充分考慮彬長(zhǎng)礦區(qū)煤炭資源勘探和開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀、煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)地質(zhì)和資源條件、市場(chǎng)條件、煤礦瓦斯綜合利用技術(shù)狀況以及國(guó)家政策等條件的基礎(chǔ)上，決定分兩個(gè)階段實(shí)施：第一階段（2012年~2015年）：以大佛寺煤礦瓦斯綜合利用試點(diǎn)成果為基礎(chǔ)，進(jìn)行集成、放大，以彬長(zhǎng)礦業(yè)集團(tuán)自主開(kāi)發(fā)的大佛寺、胡家河、小莊、孟村和文家坡5對(duì)礦井為試點(diǎn)，率先實(shí)現(xiàn)瓦斯零排放，探索煤礦區(qū)瓦斯治理和綜合利用技術(shù)服務(wù)產(chǎn)業(yè)化道路。
第二階段（2016年~2020年）以第一階段成果為基礎(chǔ)，根據(jù)礦區(qū)礦井生產(chǎn)建設(shè)情況，逐步實(shí)現(xiàn)其他礦井瓦斯零排放，最終實(shí)現(xiàn)全礦區(qū)瓦斯災(zāi)害有效治理、瓦斯資源全面利用的目標(biāo)，最大限度地減輕煤炭開(kāi)發(fā)對(duì)大氣的影響，為全國(guó)類似礦區(qū)的瓦斯治理、利用積累經(jīng)驗(yàn)，樹(shù)立標(biāo)桿。
彬長(zhǎng)礦區(qū)開(kāi)發(fā)利用煤層氣（煤礦瓦斯）有著得天獨(dú)厚的自然條件。一是煤層氣（煤礦瓦斯）資源豐富。彬長(zhǎng)礦區(qū)13個(gè)井田范圍，主采煤層的預(yù)測(cè)煤層氣資源總量為153億立方，按采收率60%計(jì)算，可采儲(chǔ)量91.80億立方，按照先采氣后采煤的工程部署，每年抽采利用量可達(dá)4.5億立方，可供開(kāi)采20多年，具有較大的煤層氣開(kāi)發(fā)利用前景。二是大佛寺煤礦瓦斯治理和利用積累了寶貴的成功經(jīng)驗(yàn)，并在瓦斯抽采和利用的關(guān)鍵技術(shù)方面取得了重大突破。建成了全國(guó)規(guī)模最大的低濃度瓦斯發(fā)電廠和乏風(fēng)發(fā)電廠，使煤礦瓦斯得到了充分利用，實(shí)現(xiàn)了瓦斯零排放。三是潛在市場(chǎng)需求也為彬長(zhǎng)礦區(qū)的瓦斯充分利用提供廣闊的發(fā)展空間。近年來(lái)，隨著關(guān)中-天水經(jīng)濟(jì)區(qū)的快速發(fā)展、西安-咸陽(yáng)經(jīng)濟(jì)一體化以及建設(shè)西安（咸陽(yáng)）國(guó)際大都市的進(jìn)程不斷加快，對(duì)咸陽(yáng)市、長(zhǎng)武縣和彬縣等城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展起到了強(qiáng)有力的帶動(dòng)作用，該區(qū)對(duì)煤炭、天然氣、電力等能源的需求急劇增加。根據(jù)《咸陽(yáng)市“十二五”能源發(fā)展規(guī)劃》，到2015年，完成全面氣化咸陽(yáng)工程，全市重點(diǎn)城鎮(zhèn)氣化率不低于60%，農(nóng)村電網(wǎng)改造覆蓋面達(dá)到100%，天然氣的供應(yīng)壓力必將加大，安全可靠的電能供應(yīng)還有待落實(shí)。彬長(zhǎng)礦區(qū)煤礦瓦斯資源豐富，開(kāi)發(fā)潛力巨大，是常規(guī)天然氣的有效的補(bǔ)充和接替能源，其開(kāi)發(fā)利用對(duì)彌補(bǔ)周邊縣市常規(guī)天然氣供應(yīng)缺口，緩解電力供應(yīng)緊張局面，保證清潔能源穩(wěn)定供應(yīng)具有重大意義。四是大力發(fā)展煤層氣的機(jī)遇。煤層氣（煤礦瓦斯）屬于潔凈能源，開(kāi)發(fā)利用煤層氣（煤礦瓦斯）資源，不僅有利于提高煤礦安全生產(chǎn)保障程度，而且可以有效利用潔凈能源，改善能源結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以減少溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，具有一舉三得的重要意義。加之國(guó)家對(duì)煤層氣（煤礦瓦斯）開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大力支持，我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)利用獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
根據(jù)《規(guī)劃》到“十三五” 彬長(zhǎng)礦區(qū)將成為全國(guó)瓦斯治理和綜合利用示范礦區(qū)，年綜合利用瓦斯量11.296億立方，實(shí)現(xiàn)所有生產(chǎn)礦井瓦斯零排放，相當(dāng)于每年減排二氧化碳超過(guò)1690萬(wàn)噸，從而使煤礦安全生產(chǎn)進(jìn)一步得到保障，將大大促進(jìn)礦區(qū)的煤炭生產(chǎn)效率，增加原煤產(chǎn)量，降低煤礦安全投入，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)效益，對(duì)提高全國(guó)瓦斯綜合治理水平、減少溫室氣體排放具有重要示范意義。
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