煤矿乏风瓦斯氧化利用技术经济性分析

李 浩

（山西潞安金源煤层气开发有限责任公司，山西 长治 046204）

煤矿乏风是指通过采掘工作面及相应通风点后经风井排出的含甲烷风流。乏风中的甲烷浓度不高，均在0.75%以下，但是集中起来总量巨大。当前每年通过煤矿乏风排入大气的甲烷在150亿m3以上，造成巨大的资源浪费。山西潞安集团金源煤层气开发公司基于煤矿乏风瓦斯利用技术，以潞安集团潞宁煤矿为研究对象，对煤矿乏风瓦斯氧化利用技术进行了经济性分析研究，为实现该矿乏风瓦斯氧化利用项目的实践提供基础和依据。

1 煤矿乏风瓦斯利用技术分析

煤矿乏风瓦斯利用技术将甲烷进行氧化，作为辅助燃料和主要燃料。辅助燃料是将煤矿乏风替代助燃空气，减少部分主燃料使用。主要燃料是将乏风瓦斯直接氧化技术，利用乏风瓦斯氧化释放的热量制热、制冷或发电等。

作为主要燃料应用的技术主要采用逆流式煤矿乏风热氧化装置（TFRR）和逆流式煤矿乏风催化氧化装置（CFRR）。CFRR与TFRR的不同之处是在热交换器和热交换介质中间加入催化剂，使通入的乏风瓦斯的自燃温度由1000℃降至几百摄氏度以下（可降低200℃左右），并且延长风流转向周期，有利于维持反应器稳态运转以及获取更多反应热。

2 潞宁煤矿乏风瓦斯利用经济性分析

2.1 潞宁煤矿乏风瓦斯利用概况

煤矿乏风瓦斯利用的关键在于该项目是否能产生相应的经济效益，本文以山西潞安集团潞宁煤矿实际数据为对象进行经济性研究。该煤矿采用瑞典MEGTEC公司乏风瓦斯氧化装置，型号：VOCSIDIZER，主要工艺流程见图1所示。

图1 乏风瓦斯氧化利用工艺流程图

乏风瓦斯氧化装置的气源来自于通风回风井，混合装置通过与通风回风井的侧面相连并且用VOCSIDIZER风机产生一个负压，该装置在抽风换气作业时对矿井通风系统无影响。当VOCSIDIZER型装置发生故障时会直接联通大气，不会对矿井通风系统造成影响。该装置所产生的蒸汽并入煤矿锅炉房蒸汽系统。

经检测，潞宁煤矿乏风瓦斯平均浓度0.53%，平均风量500000m3/h，该矿年正常生产时间为7920h（以330d，日工作时间24h计），设备甲烷氧化效率大于97%，设备运行年耗电量约1140万kW·h。

2.2 项目总投资

潞宁煤矿乏风瓦斯氧化利用项目预计总投资6730万元。其中，设备购置及基础建设投资6000万元，建设期借款利息217万元，流动资金513万元。

2.3 项目收入

该项目收入来源来自两部分，一部分来源于利用乏风瓦斯氧化产生的热能对煤矿生活区进行热水供应，取代原矿燃煤锅炉供热系统，从而节省燃煤的收入；另一部分若考虑申请清洁发展机制（Clean Development Mechanism，CDM）项目，可以获得碳减排收入。根据气候变化框架公约组织已批准的方法学ACM008，项目最终碳减排量为23.9万tCO2e/a。 ‘

2.4 经济评价指标

根据《财政部、国家税务总局关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知》（财税〔2007〕16号）规定，对瓦斯抽采利用专有设备统一采取双倍余额递减法或年数总和法实行加速折旧，文中采用年数总和法进行设备折旧。目前国际市场上碳交易价格约为70～100元/tCO2e，文中取平均值85元/tCO2e。经济评价基本参数见表1。

表1 经济评价基本参数

该项目主要采用内部收益率和净现值结合的方式进行经济性评价。根据表1经济评价基本参数的数据，可以计算得出如下内部收益率和净现值结果。乏风瓦斯利用经济指标如表2所示。

表2 乏风瓦斯利用经济指标

3 引入CDM机制的经济性分析

清洁发展机制（CDM）是根据联合国《京都议定书》建立的一种国际合作机制，发达国家通过远低于本国所需的成本实现碳减排指标，有利于节约资金，同时将技术、产品、观念对发展中国家进行输出，从而让他们获得较好的技术或资金，从而促进本国的经济发展和环境保护，实现可持续发展。在中国，煤矿瓦斯利用领域、节能领域、可再生能源领域是政府鼓励开展CDM的三大优先领域。

通过表2乏风瓦斯利用经济指标分析，在不考虑项目碳减排收入的情况下，乏风瓦斯利用项目仅有部分替代燃煤锅炉节约的煤炭收入，项目总投资以及年运营成本与节煤收入对比来看，差距还是比较大的。该项目每年现金流量均为负值，内部收益率亦为低于-10%，投资回收期超过计算期，因此该项目在整个运行期间内的盈利为亏损，项目不具有经济性。

综合考虑项目碳减排收入，该项目的内部收益率为19.49%，净现值上升为3153万元。根据《建设项目经济评价方法与参数（第三版）》，当项目内部收益率高于部门基准收益率时，项目具有经济性。该项目内部收益率大于基准收益率（12%），净现值大于零，具有经济性。随着国际市场碳交易价格的上涨，项目的经济性将会进一步提高。

4 结论

目前，我国已对煤矿乏风氧化利用技术进行了实践应用，但是整体上仍存在着很多的问题。现有煤矿乏风氧化技术水平与煤矿乏风瓦斯处理技术大规模推广的要求尚有一定的距离，需要各煤矿技术人员在未来加大对乏风瓦斯利用关键技术的攻关与研究。同时煤矿乏风氧化利用项目的经济性不高也是制约其推广的主要因素。引入CDM机制后，有效地提高了乏风瓦斯利用项目经济性。该类项目可以在符合经济性条件的煤矿进行推广应用。