甲烷减排风口已开 超低浓度瓦斯利用迎巨大契机
文章导读
甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，相关研究显示，其短期内增温效应是二氧化碳的20多倍！在全球气候变暖压力下，包括甲烷在内的非二氧化碳温室气体的控制变得尤为重要。
▲来源：中国大气网 作者：赵利伟
从国际到国内甲烷减排迫切性渐超预期
近年来，国际层面对全球甲烷减排的关注程度明显增强，越来越多的国家正在将其转化为国家战略，一些国家和国际组织已经提出或倡议具体的减排行动。
11月2日，在第二十六届联合国气候变化框架公约缔约方会议（COP26）上，105个国家共同签署了“全球甲烷承诺”，即到2030年将全球甲烷排放量在2020年的水平上至少减少30%，甲烷减排已经引起了全球关注。11月10日，在联合国气候变化格拉斯哥大会期间，中美达成强化气候行动宣言，特别提及加大行动控制和减少甲烷排放。
国内层面上，我国不仅是全球最大的二氧化碳排放国，而且是最大的甲烷排放国，甲烷在我国温室气体排放总体构成中占据很大比重。
当前，中国政府在甲烷减排方面已展开诸多行动。“十四五规划”首次将甲烷控制纳入五年规划目标，为中国实现“30·60”目标提供了支持和保证，也对十四五期间甲烷的管控起到纲领性意义。此外，根据中美将强化气候行动的格拉斯哥联合宣言，2022上半年中美还将举行甲烷减排会议；2022年底前中国将出台甲烷国家行动计划。目前，地方政府也开始将甲烷管控作为工作要点之一。去年5月，陕西省生态环境厅提出将编制《陕西省控制甲烷排放中长期规划》，煤炭大省山西也启动了采掘行业甲烷控排合作机制的研究项目。
事实上，在全球能源转型的大背景下，我国的甲烷控制体系正在建立之中，相关行业已经开始了甲烷减排行动。
煤炭领域减排市场潜力巨大 超低浓度瓦斯利用成行业痛点
煤炭行业是中国的人为甲烷气体排放量占比最高的行业，根据最新的国家温室气体清单数据，中国煤炭开采导致的甲烷排放占中国人为甲烷排放总量的38%，约为2100万吨。煤炭领域的甲烷排放主要是煤层气（煤矿瓦斯）的排放。业界专家表示，煤层气（煤矿瓦斯）的开发利用，可以增加清洁能源的供应，同时减少温室气体排放。
我国煤矿瓦斯利用起步较早，但就目前来看，煤炭行业甲烷回收利用水平并不高。据了解，我国煤矿瓦斯甲烷浓度超过80%的只有1%，浓度在30%—80%的占了5%，浓度在10%-30%的占比10%，浓度低于1%的占比达80%。与此同时，质量浓度高于30%的瓦斯在利用上已沒有技术瓶颈；质量浓度在8%～30%范围的瓦斯用于发电也已经获得广泛应用；而质量浓度低于8%以及乏风的利用则成为实现矿井瓦斯综合利用的关键。
早前，安徽理工大学教授薛生在接受《中国能源报》采访时曾表示，“超低浓度瓦斯给我们利用带来巨大的挑战，若能将0—10%浓度的瓦斯利用起来，经济价值会很大。无论从国家能源战略角度考虑，还是从环境污染，都应该引起高度重视。”中国煤炭信息研究院副院长刘文革也曾公开表示，现在煤矿瓦斯治理及利用的难点主要集中在乏风瓦斯（甲烷浓度在0.5%~1%之间）以及废弃矿井的瓦斯抽采上。
未来，随着甲烷减排市场的全面打开，大量的超低浓度瓦斯减排利用技术或将迎来一个具有很大潜力的新兴的环保市场。
超低浓度瓦斯利用技术填补市场空白 相关企业站上风口
如何成功“驯服”超低浓度瓦斯，破解其综合利用技术难题，成为业界企业竞逐的技术热点。一些有远见的企业很早便聚焦相关技术领域，进行了经济有效性的自主研发，建成国内规模领先的煤矿瓦斯综合利用系统，取得了显著的节能环保效应。北京扬德环保能源科技股份有限公司（下称“扬德环能”）便是其中的杰出代表。
扬德环能成立于2007年，是国内知名的分布式能源综合服务商，主营煤矿瓦斯发电、沼气发电业务。在长期的煤矿瓦斯综合利用项目实践中，扬德环能敏锐洞察到乏风瓦斯的技术瓶颈，自主研发了“超低浓度瓦斯氧化利用系统”，将瓦斯利用的最低浓度下探至0.25%，相关设备性能均达到国内领先水平。
晋能李阳煤矿瓦斯氧化项目便是扬德环能使用这一领先技术，利用煤矿排空瓦斯，制取饱和蒸汽，为矿区提供供热服务的代表性项目。
李阳瓦斯氧化供热项目
项目建成之前，李阳煤矿全部使用LNG供暖，煤矿建有扬德环能投资的瓦斯内燃机电站，将8%以上的瓦斯全部利用，但仍有大量4%以下的低浓度瓦斯无法利用，处于全部排空状态。矿区一方面消耗着高额的LNG资源（冬季供暖时，还受配额不足困扰），另一方面有大量的超低浓度瓦斯持续排放，不但造成了资源浪费，而且增加了环境污染。
为改变这种状况，2020年扬德环能与李阳煤矿签署了合同能源管理协议，该项目使用了由扬德环能自主研发制造的瓦斯安全掺混系统及9万方瓦斯氧化装置等核心设备，项目于2020年11月底正式建成并满负荷运行。
今年10月25日，李阳煤矿瓦斯氧化站开启了第二个供暖季的供暖工作。后期项目每个供暖季可实现蒸汽供应43200t，利用超低浓度瓦斯466.56万Nm³，实现碳减排78148.8吨。若按照2021年冬季LNG价格5元/Nm³，每吨蒸汽消耗85Nm³核算，预计可节约成本1436万元。
李阳煤矿瓦斯氧化站的成功运行也为扬德环能带来了更为广阔的合作空间。2021年，扬德环能先后与晋能麦捷煤矿、潞安漳村煤矿签署瓦斯氧化利用合同能源管理协议。
建设中的麦捷氧化供热项目
麦捷瓦斯氧化项目建设规模为1套9万方瓦斯安全掺混系统、1套9万方瓦斯氧化系统、1套10t/h余热利用系统，项目于9月中旬开工建设，预计11月底投产运行，项目建成后，每个供暖季将为矿区供应饱和蒸汽43200t，利用超低浓度瓦斯466.56万Nm³，实现碳减排78148.8吨。
建设中的漳村瓦斯氧化供热项目
漳村瓦斯氧化项目建设规模为1套20万方瓦斯安全掺混系统、2套9万方瓦斯氧化系统、2套10t/h余热利用系统、1套4.5MW汽轮机发电系统，项目一期建设满足矿区供暖需求，二期完成余热发电系统建设，项目于9月上旬开工建设，预计11月底一期工程投产运行，一期工程建成后，每个供暖季将为矿区供应饱和蒸汽86400吨，利用超低浓度瓦斯933.12万Nm³，实现碳减排156297.6吨。
未来，扬德环能将在瓦斯综合利用领域不断创新，挖潜煤矿瓦斯、乏风、矿井水等多种余热资源，打造绿色能源综合服务商，持续努力服务更多煤矿，持续贡献更多碳减排。
“十四五”将是我国控制温室气体排放的关键时期。生态环境部应对气候变化司司长李高指出，“我们将进一步加强包括甲烷在内的非二氧化碳温室气体排放控制，包括修订煤层气、煤矿瓦斯的排放标准，积极推动甲烷减排相关的气侯投融资的工作，推动更多资金投向这个领域，同时推动相关的技术、装备、产业的发展。”
面对巨大的市场契机，“十四五”期间，以“扬德环能”为代表的业界企业，也将深入布局煤矿井下瓦斯资源，规划筹建更多瓦斯综合利用项目，以稳健的步伐提升清洁能源消纳和存储能力，为国家的高质量发展再增绿色动力。
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