西山煤电(集团)公司瓦斯综合利用的研究与规划

乔志刚

(西山煤电(集团)公司计划处，山西 太原 030053)

1 企业概况

西山煤电(集团)公司是全国最大的炼焦煤生产基地、全国首批循环经济试点单位、全国绿化模范单位和中华环境友好型企业。现有21对生产矿井(含11对整合矿井)，9座选煤厂，3个发电厂，3座焦化厂，拥有1个A股上市公司。截止2010年末，资产总额为522亿元，国有资产保值增值率120%。

2 瓦斯综合利用现状

西山煤电集团公司截止2010年底，共建成瓦斯发电厂4座，投入运营的发电机组12台，瓦斯利用量3 000万 m3/年，装机容量 29．1 MW，发电量10 737 kWh;瓦斯锅炉投入运营3台，瓦斯利用量2 625万m3/年;建立煤泥干燥厂1座，瓦斯利用量1 330万m3/年，烘干煤泥32万 t。

2．1 瓦斯发电现状

西山煤电集团公司已建成瓦斯发电项目装机容量为29．1 MW(包括杜儿坪12 MW，屯兰12 MW，马兰3．6 MW，东曲1．5 MW)，已完成投资37 951万元。西山瓦斯发电项目全部用于本矿井生产供电、供热，在努力开发资源综合利用的同时，实现了高碳行业的低碳发展。集团公司已建成的瓦斯发电站情况见

表1。

表1 集团公司已建成的瓦斯发电站情况

集团公司瓦斯发电站建设及运行模式大致相同，现以杜儿坪矿瓦斯发电站为例。

杜儿坪矿瓦斯发电项目建设总规模为7×1 703 kW。电站位于古交邢家社乡北石沟村正北1 km台地上，与抽放站距离450 m，占地10 667 m2。项目总投资为14 154万元。该项目已于2009年3月在联合国注册为CDM项目。

项目分两期安装7台德国道依茨TCGV2020机组，单机功率为1 703 kW。项目配套建设有瓦斯气预处理系统、高低压输配电系统等，35 kV接入杜儿坪矿北石沟35 kV母线，为矿井生产供电。余热利用系统包括高温烟气余热锅炉及缸套水板式换热器，可为北石沟进风井提供120℃热风及当地生产生活提供采暖供热。项目配套建设瓦斯处理量5 000 m3/h的火炬系统，矿井抽出的瓦斯气除满足发电机组使用外，多余瓦斯气通过火炬系统燃烧，实现了矿井瓦斯的零排放。

2．2 瓦斯锅炉燃用现状

屯兰矿瓦斯锅炉项目于2005年2月开工建设，安装一台由福州锅炉厂生产的10 t燃气锅炉(锅炉型号为WNS10－1．25－Q，配备德国进口威索燃烧器)及配套输气管线，2005年4月建成并投入使用。2008年11月根据实际生产需要，相继又安装由福州锅炉厂生产的2#、3#两台6 t锅炉(锅炉型号为WNS6－1．25－Q，配备无锡赛威特燃烧器)，并投入使用。

2．3 煤泥干燥利用现状

西山煤电集团公司煤泥干燥项目仅在屯兰矿投入运行。项目位于屯兰矿选煤厂压滤车间西侧的空地上，2006月5月开工建设、2007年4月建成投产，总投资850万元，采用滚筒干燥机煤泥干燥技术，具有可靠性高、维护量小、单机处理量大(干燥煤泥时单机最大处理能力可达80 t/h)、干燥成本低等优点，设计湿煤泥处理能力为30 t/h。经招标选用唐山天和科技开发有限公司开发研制的MGT系列滚筒干燥机，配套TH－QLR24型热风炉每小时消耗纯量瓦斯气780 m3，湿煤泥滤饼取自压滤出料刮板，经刮板输送机转载后给至滚筒干燥机，650℃热风干燥后的产品由密封刮板排料机转载后进入中煤皮带运输机装仓外运。

3 瓦斯综合利用项目规划

3．1 规划背景

西山煤电集团公司是焦煤集团的核心企业，焦煤集团是我国最大的焦煤生产基地，煤层气资源极其丰富，2010年底瓦斯综合利用率仅30%，具有极大的开发展空间。

3．2 相关政策支持

国家财政部《关于煤层气(瓦斯)开发利用补贴的实施意见》中，对企业实施煤层气综合开发利用项目的，中央财政将按照0．2元/m3、山西省按照0．05元/m3瓦斯给予财政补贴。

国家环保部2008年颁布的《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准》明确规定：煤矿浓度30%以上瓦斯气必须利用，严禁直接排放。

在2009年12月25日国务院常务会议决定：到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%。

2007年，为加快推进煤层气资源的抽采利用，鼓励清洁生产，山西省政府出台政策，对煤层气抽采企业的增值税实行先征后退政策。先征后退税款由企业专项用于煤层气技术的研究和扩大再生产，不征收企业所得税。

3．3 瓦斯抽采规划

瓦斯资源是综合利用的基础，西山煤电(集团)公司瓦斯抽采总体规划见表2。

表2 2011～2015年西山煤电(集团)公司井下煤层气抽采规划表

3．4 瓦斯发电规划

结合西山集团本部各矿井瓦斯抽采实际情况，瓦斯发电总装机规模初步确定为71．5 MW。对高浓度瓦斯发电项目选用国际先进的、集装箱式瓦斯发电机组(杜儿坪矿 12 MW、屯兰矿 24 MW、马兰矿7．2 MW、东曲矿 9 MW、西铭矿 9 MW、官地矿4 MW);在低浓度瓦斯发电项目(东曲矿3．3 MW、官地矿3 MW)选用国内技术成熟的瓦斯发电机组。

“十二五”期间，西山将新建、扩建瓦斯发电项目规模42．4 MW，投资估算5亿元。西山瓦斯发电项目全部投产后，可实现年发电49 725万kWh以上，消耗纯瓦斯13 962万m3，实现减排温室气体204万t CO2，(发电销售收入25 857万元，供热收入约1 500万元，CDM收入1 757万元)，总产值约29 114万元。瓦斯发电综合利用项目的实施，提高了煤矿资源综合利用率，节约了宝贵的能源，在提高企业经济效益的同时，带来较好的社会效益和环保效益。

1)马兰矿瓦斯发电二期工程。

马兰矿瓦斯电站位于马兰矿抽放站附近，规划建设规模占地8 800 m2。在2010年12月3日联合国成功注册为CDM项目。

一期工程投资4 713万元，安装2台美国卡特比勒G3520C发电机组，单机功率1 800 kW。工程于2009年5月开工建设，2010年5月并网发电。

根据马兰矿瓦斯抽采规模，2011年可建设二期发电工程，装机规模3．6 MW，2011年完成设备采购等前期准备工作，2012年建成发电。

马兰矿瓦斯发电二期项目投产后，项目将实现年发电4 680万kWh;供热3．2×104GJ，年消耗纯瓦斯1 254万m3，折合减排二氧化碳19．6万t。

2)东曲矿低浓瓦斯发电二期工程。

东曲瓦斯发电项目位于东曲矿小沙岩风机房院内，占地约2 000 m2，一期工程安装3台国产胜动瓦斯发动机组，单机功率为500 kW，总投资1 774万元。2007年6月开工，2008年8月底投产发电。

根据东曲矿瓦斯抽采规模，瓦斯发电二期工程建设规模为1．8 MW，建议仍采用胜动集团低浓度瓦斯发电机组。估算投资900万元，由于设备交货期短等因素，在制定有效的保障措施后，项目2011年底可建成发电。

3)东曲矿高浓度瓦斯发电工程。

根据矿井瓦斯抽采规划，在小砂岩风机房内，新建1座矿井高浓度瓦斯发电站，总装机容量3×3 000 kW，发电能力9 000 kW，年发电量达到6 480 kWh，年利用瓦斯1 851万m3。于2013年开工建设，2014建成发电，估算投资1亿元。东曲矿高浓度瓦斯发电项目投产后，可实现年发电6 480万kWh，供热4×104GJ，年消耗纯瓦斯1 851万m3，折合减排二氧化碳 24．5 万 t。

4)屯兰矿瓦斯发电二期工程。

屯兰瓦斯发电项目位于屯兰矿抽放站附近，占地17 533 m2，一期工程于2009年8月开工建设，估算投资17 310万元，安装4台单机功率为3 000 kW奥地利颜巴赫JGS620gs－sl机组，年发电量为7 800万kWh。于2010年12月3日联合国成功注册为CDM项目。

根据屯兰矿瓦斯抽采规划，屯兰矿瓦斯发电二期工程，可建设装机规模12 MW，估算投资1．1亿元，2013年开工建设，2014年建成发电。二期工程完成后，屯兰瓦斯发电站装机容量为8×3 000 kW高浓度瓦斯发电站，形成 2．4万 kW 发电能力，年发电17 280万kWh，年消耗纯瓦斯4 320万m3，折合减排二氧化碳64万t。

5)西铭矿瓦斯发电项目。

根据西铭矿瓦斯抽采规划，瓦斯发电站总建设规模3×3 000 kW，拟选址在西铭冀家沟风机房东南侧，占地约6 667 m2，2012年开工建设，并于2013年建成发电，估算投资11 802万元。项目建成后，年发电量5 850万kWh，年利用瓦斯1 840万m3，折合减排二氧化碳24万t。

6)官地矿低浓度瓦斯发电项目。

根据官地矿风峪沟瓦斯抽放站抽采能力，可规划建设1座低浓度瓦斯发电站，总装机规模3 000 kW，年发电量达到1 950万kWh，年利用瓦斯650万m3。项目投产后，可实现年发电1 950万kWh，为风峪沟进风井供热1．3×104GJ，年消耗纯瓦斯598万m3，折合减排二氧化碳8．1万t。

7)官地矿高浓度瓦斯发电项目。

根据官地矿新建安家沟瓦斯抽放站的总体规划，配套瓦斯发电项目于2014年在安家沟抽放站附近，建设2×2 000 kW高浓度瓦斯发电站，2015年形成3 400 kW发电装机能力，年发电量2 448万 kWh，年利用瓦斯700万m3。项目投产后，可实现年发电2 448万 kWh，为安家沟进风井供热1．6×104GJ，年消耗纯瓦斯700万m3，折合减排二氧化碳9．8万t。

3．5 风排瓦斯清洁排放项目

由于目前国内煤矿地面瓦斯集中抽放率较低，大量的瓦斯气从风井中排出，对大气造成了严重的污染。为有效减少温室气体排放，根据西山煤电集团现有风井的瓦斯浓度、瓦斯流量及周边负荷情况，提出乏风氧化利用项目实施规划，包括杜儿坪矿中部风井6 600 m3/min，屯兰矿石家河风井4 000 m3/min，屯兰矿白草塔风井5 000 m3/min，西铭矿磺厂风井12 000 m3/min等项目，估算投资4．2亿元，乏风氧化处理能力4亿m3/min，折合年减排二氧化碳约100万t。

1)杜儿坪矿中部风井乏风氧化项目。

项目位于杜儿坪矿中部风井场地内，占地约2 500 m2，估算投资6 000万元，风排瓦斯处理能力为6 600 m3/min，分2期安装4套瑞典Megtec公司风排瓦斯氧化装置，预计年消耗瓦斯折纯量为1 873万m3，折合减排二氧化碳当量219 974 t，销售收入约1 875万元/年。2011年底开工建设，2012年上半年投入运行。

2)屯兰石家河风井乏风氧化利用项目。

屯兰矿石家河回风井深282 m、直径6 m，设计回风量7 500 m3/min。根据项目现场条件，规划安装4台胜动 VAM6000型乏风氧化设备，处理能力为4 000 m3/min，估算投资3 800万元，于2011年10月底建成投入使用。

3)西铭磺厂风井乏风氧化利用项目。

西铭矿磺厂回风井安装2台GAF－23．7－11．8－1主通风机，风排瓦斯量为12 000 m3/min，瓦斯浓度0．24%。规划建设氧化处理能力6 000m3/min，投资估算6 000万元，为磺厂进风立井、斜井供热风。计划2013年开工建设，2014年建成投产。

4)屯兰白草塔风井乏风氧化利用项目。

屯兰矿白草塔回风井安装2台GAF25－17－1主通风机，风排瓦斯量为10 000 m3/min，瓦斯浓度为0．31%。规划建设氧化处理能力5 000 m3/min，投资估算6 000万元，为白草塔进风井供热风。计划2013年开工建设，2014年建成投产。

5)其它项目。

西山新建风井羊圈港风井、安家沟风井、刘巴足风井等，均计划实施乏风氧化项目，利用产生余热为进风井供热。估算利用量18 000m3/min，估算投资2亿元。

4 面临的挑战

1)政策支持力度不足。目前，我国已出台的涉及瓦斯开发利用的政策、法规，基本是比照常规天然气制定的，没有出台专门针对瓦斯产业开发、利用各个环节完整的政策法规和优惠鼓励政策。煤层气产业有着高技术、高风险、高投入、经济效益低的特点，煤矿企业开发建设瓦斯综合利用项目大多处于微利或亏损状态，从而在很大程度上影响了瓦斯综合利用产业的发展。

2)煤层气利用受限制。目前，煤层气利用受到诸多因素制约。主要有：缺乏低浓度瓦斯的安全输送和利用技术，大量低浓度瓦斯只能直接排空;由于煤层气化工技术支撑薄弱，加之煤层气一直未能形成规模生产，目前地面煤层气仅以压缩形式供民用或做工业燃料，利用领域偏窄;瓦斯发电上网难、入网价格低，限制了矿井瓦斯抽采利用;煤层气综合利用缺乏安全管理规范、行业标准和监管法规，影响了瓦斯综合利用产业健康有序发展。

3)资金投入不足。瓦斯综合利用产业是一种高投入产业，在建设初期阶段，单位电能投入远大于火力发电。但目前国家、地方政府对瓦斯综合开发利用的财政投入均严重不足，远不能满足煤层气产业发展的需要。同时，作为主要投资来源的国内外战略投资者，受国际CDM市场下滑的影响，极大降低了国内外企业对瓦斯综合利用项目的投资和开发热情，投资缺乏已成为制约瓦斯综合利用项目产业发展的重要瓶颈。