贵州省煤矿瓦斯综合利用调研分析

卢俊安，黄金森，陈 程，窦勤耘

(贵州大学，贵阳 550025)

贵州省煤炭资源丰富，通过实地考察，调研煤矿的瓦斯浓度、综合利用情况、经济效益及适合瓦斯发电的浓度范围，计算出资金投入与回本年限及项目的可行性，得出瓦斯发电直接利益和潜在利益，总结出瓦斯发电是目前贵州省煤矿瓦斯综合利用最合理的方式。阐述瓦斯发电对贯彻国际节能减排政策、社会经济效益及提高煤矿安全生产的作用，为煤矿企业和决策部门提供有效的技术数据支撑。

1 瓦斯利用调研分析

瓦斯与煤相生相伴。“西南煤海”贵州省煤层的瓦斯统计储量为4.3万亿m3,平均瓦斯含量为12.29 m3/t。储量排名前三的煤田是六盘水煤田、黔北煤田、织纳煤田，占全省瓦斯资源量的72.79%。贵州省生产、在建煤矿的预测资源量达3.15万亿m3，占全国总量的22%，平均吨煤瓦斯含量达15.12 m3，居全国前列。

贵州煤矿瓦斯浓度分为三类：一类占有比例较少，浓度大于30%的瓦斯矿井，采用高瓦斯发电机组发电或民用燃气进行利用。二类占有比例较大，浓度在9%～30%的瓦斯矿井，采用低浓度瓦斯发电进行利用。三类占有比例较低，浓度在9%以下的瓦斯矿井。超低浓度瓦斯使用氧化余热装置回收热能有一定困难，基本是直接排空。

贵州煤矿较为分散，瓦斯民用管网敷设工程量及投资较大，相对消耗瓦斯气量较少，很难达到一定规模。燃气锅炉消耗气量较大，但燃气锅炉热效率低，加之受季节变化影响，投资回收期长，经济效益差。利用燃气机组进行瓦斯发电，技术可靠，投资少见效快，在发电的基础上实现“冷、热、电”相结合，目前已成为贵州煤矿瓦斯综合利用最合理的方式，不仅是能源综合利用的有效措施，还是贯彻国际节能减排政策、变废为宝、保护环境的良好途径。

贵州省积极引导煤矿用好用足瓦斯抽采利用政策。在国家瓦斯抽采利用补贴0.3元/m3，贵州省补贴0.2元/m3，按每1 m3纯瓦斯发电2度，每度电按0.5元计算，煤矿每利用1 m3瓦斯可额外产生近1.5元的经济效益。积极抽采利用瓦斯，盘州市运行的35座瓦斯发电站，安装203台发电机组，装机容量达12.02万kW·h，一年完成瓦斯抽采量7.78亿m3，瓦斯利用量达3.68亿m3，瓦斯发电达8.4亿度。政策引领效应显现，统计显示一个季度，贵州省抽采瓦斯5.62亿m3、利用2.25亿m3，利用率同比增加47.6%。

多数煤矿企业对瓦斯的观念已从“要我抽”转向“我要抽”，为煤矿瓦斯灾害治理提供了较好的途径。

2 案例分析

2.1 煤矿信息简介

保兴煤矿设计能力900 kt/a，可采储量3 938 万t，服务年限31.9年，瓦斯浓度≥20%，瓦斯抽放系统抽排瓦斯纯量18.5 Nm3/min，高负压18.5 m3/min，低负压12 m3/min。

充分利用煤矿抽排低浓度瓦斯，结合煤矿瓦斯实际情况，设计选用600 kW低浓度瓦斯发电机组，该机组效率相对较高、投资不大，适合中小型瓦斯电站。按照“以气定电，适度规模”总体考虑、统一规划、效益优先、留有余地的原则，电站规模一期装机容量定为3 600 kW，采用 6 台 600 kW 高压发电机组。

2.2 经济效益

项目总投资1 832.62万元。其中：建筑工程247.69万元，设备购置1 083.08万元，安装工程240.58万元，预备85.84万元，其他145.5万元，流动资金29.93万元。

年发电收益2 482.3万kWh×0.52元/kWh=1 290.8万元。其中：供电电价0.52 元/kW·h，年供电量(6×600-152.6)×7 200=2 482.3万kW·h，年运行时间按7 200 h，电站自用电率152.6/3 600=4.2%。

余热利用2 214 t/a×500元/t=110.7万元，其中：热水洗浴年节约标煤(折合)2 214 t/a，吨煤销售价格按500元计算。

年平均成本535.11 万元。其中：年消耗机油2.07万kg×24元/kg=49.77万元，辅助材料18万元，年耗瓦斯0.2元/m3×715.3万m3=143.06万元，年耗水33元/t×5.36万t =16.09万元，工资福利12人×4万元+3人×5万元+1人×5.5万元+68.5×14%=78.09万元，维修及运行184.23万元，年折旧171.26万元，销售税金155.07 万元。

年收益1 290.8+110.7-535.11=866.39万元，约3.47年实现投资回收，随着国家及地方的大力扶持建设，政策红利带来的收入会使投资回收周期缩短，经济效益也会更显著。

2.3 社会效益

预测矿井年平均排放瓦斯量约为25.35 MW，瓦斯发电站年利用瓦斯16.185 MW，仅从瓦斯发电对资源回收考虑，其利用率可达63.84%。

减少了瓦斯排放到大气中对空气的污染及瓦斯排放产生的温室效应，环境效益显著。

将燃气机组的尾气余热进行回收利用，实现电热联供可使综合效率达到75%以上，节能减排效益显著，提高资源回收利用。

燃气发电机组运行时产生大量的余热，排气温度可达550℃左右。进行余热回收产生蒸汽或热水。瓦斯发电厂还可采用热电联供系统，可以为煤矿提供生活用热水，从而最大限度地实现瓦斯的综合利用。

综合利用瓦斯资源变废为宝，实现经济效益与生态效益双丰收，该矿负责人对此深有感触：提高瓦斯防治利用能力，不但给企业创造安全条件，还带来社会效益。

3 瓦斯利用及前景分析

未进行瓦斯综合利用的煤矿，瓦斯直接排空大气，不但会造成严重的温室效应，也是清洁能源的极大浪费。大部分煤矿稳定的供气范围都在30%以下，选用经济性和稳定性较好的发电机组对煤矿低浓度瓦斯进行发电，效益明显。

贵州省积极引导煤矿用好用足瓦斯抽采利用政策。国家每m3瓦斯利用补贴为0.3元，地方政府相应的补贴为0.2元，对发电机安装容量超过1 MW的煤矿一次性补助80万元建设费用；瓦斯电站向煤矿供电节约电费，以0.49元/ kW·h 的上网价格向南方电网供电；安装余热锅炉可回收部分热量用于煤矿洗浴和供暖使用，少排放的瓦斯将可折算成环保收益。

大力发展瓦斯发电项目,在实现瓦斯的资源化利用、提供清洁能源的同时，又能减少煤炭生产的安全隐患，实现瓦斯等温室气体的减排，缓解全球温室效应，促进地区发展具有广阔的前景，符合国家鼓励资源综合利用政策及环保要求。

4 结论

瓦斯发电项目的建设，在技术上是可行的，经济上是合理的，变害为利，减少了瓦斯气对大气的污染，降低地球表面的温室效应，保护地球的生态环境，提高了煤矿生产的安全性，具有良好的社会效益和环境效益。