胜动瓦斯利用技术——节能减排的“核武器”
2014-07-10 18:34:01   来源:    点击:

    
         工业尾气节能发电装机容量150万kW,年发电70亿度,减排二氧化碳6000万吨,节约煤炭3000万吨,这就是“胜动”为改善全球环境做出的贡献。目前中国每年的二氧化碳总排放量约70亿吨,胜动依托国际领先的工业尾气发电技术,实现的减排占国家总排放量的1/120。特别是在低浓度瓦斯和通风瓦斯利用领域是影响排放、安全的重灾区,瓦斯中甲烷对温室效应的影响是二氧化碳的21倍,煤矿开采过程的排放的瓦斯折算为二氧化碳约为2.5亿吨,占我国二氧化碳总排放的1/30,瓦斯发电利用技术和通风瓦斯氧化技术不仅仅实现了甲烷减排,同时通过发电节约了煤炭能源,促进了煤矿安全生产,因此被称为节能减排领域的“核武器”     。
         据不完全统计,我国现在每年生产20多亿吨原煤,向大气中排放的瓦斯中包括200亿立方米甲烷气体,和西气东输的年输气总量相当。这些清洁能源的排放,不仅浪费能源,还对大气造成了极度污染。如果这些瓦斯不及时抽放,又会危及煤矿的安全生产。
合理利用瓦斯,节能、环保、促进安全生产,一举三得。
        2000年以前,除少量浓度在30%以上的瓦斯作为燃料被利用外,大部分只能空排,直到胜动在中国建设的第一座瓦斯发电站“山西沁水五里庙煤矿瓦斯发电站”投入运行,这个历史才被改写,瓦斯有了新的利用途径;
        2005年12月25日,具有里程碑意义的世界首座低浓度瓦斯发电站在安徽淮南谢一矿开机运营,将瓦斯的利用范围扩大到甲烷含量8%以上,只要瓦斯中甲烷含量高于这个浓度,就可以安全的用来发电;
        2010年5月11日,国家能源局在陕西西安主持召开“通风瓦斯氧化装置鉴定会”,认定胜动集团乏风氧化技术达到国际先进水平,标志着这项技术走向成熟,开始规模进入工业应用领域,瓦斯可以利用的下限被调整为甲烷含量0.25%,陕西煤化工集团大佛寺矿也被国家能源局确定为国家目前为止唯一的瓦斯“零排放”矿井,从技术上所有采煤过程产生的瓦斯全部可以被能源化利用,不仅实现了温室气体减排,同时为煤矿创造了新的经济效益点,可以说一举两得。
        这三项记录的创造者共同指向胜利油田胜利动力机械集团公司。迄今这个集团公司仍然保持着瓦斯发电市场占有率最高、低浓度瓦斯安全输送及发电技术世界唯一掌握、通风瓦斯氧化技术世界领先三项记录。
        瓦斯利用技术,特别是低浓度和通风瓦斯利用技术,被业界称为“节能减排的‘核武器’”——不但拓宽了煤矿瓦斯的利用率,实现煤矿瓦斯的零排放,还将改变低浓度瓦斯和通风瓦斯没法利用、无利可图的历史,并为我国开辟一条节能减排新路子。
        甲烷气体的爆炸范围是5-16%,为了保证绝对安全,一般把甲烷含量低于25%的瓦斯称为“低浓度瓦斯”,从矿井中抽放出来,为防止次生事故,只能对空排放,不能利用。2005年,胜动依托细水雾灭火理论,提出了细水雾阻火的技术构想,并通过不断的试验验证,突破了细水雾阻火技术(主动阻火系统),同时与国内知名院校合作,提出并开发验证了煤矿瓦斯管道专用阻火器(被动阻火系统),实现在任何状况下保证低浓度瓦斯利用不会产生次生灾害,为此低浓度瓦斯发电在国内大范围推广开来,目前国内已经建立了近400座低浓度瓦斯发电站,瓦斯浓度高于8%即可直接发电利用,大量的瓦斯别消纳利用,不再直接排放到大气中,通过瓦斯发电,煤矿企业又获得了巨大的经济效益。
        除煤矿低浓度瓦斯发电技术外,通风瓦斯的利用将对减排带来更大的影响,通风瓦斯俗称“乏风”,是指甲烷浓度低于0.75%的煤矿瓦斯。由于其甲烷含量极低,如果进行分离提纯,耗能要远远超过获取甲烷的能量,很不经济。这种浓度的甲烷也不能直接燃烧,所以长期以来只能空排。
        据统计,在我国煤矿排放的甲烷中,矿井乏风占80%左右,每年通过乏风排入大气的甲烷足可冲抵1000~1500万吨原油或2000~3000多万吨煤炭,其数量差不多是一个350~500万千瓦的超大型火力发电厂一年的用煤总量。随着国家对能源的需求越来越大,不断发展分布式能源成为节约能源、解决当前能源危机的主要途径之一,丰富廉价、现实存在的乏风资源显然是可靠的气源保证。
       胜动集团公司自主研发的乏风甲烷氧化装置主要是利用煤矿瓦斯中的甲烷进行氧化反应产生热能,并将热实施阶梯利用,实现热、电、冷联供。同时通过氧化装置制取过热高压蒸汽驱动蒸汽轮机发电,蒸汽余热则可供煤矿职工洗澡、矿区冬季采暖、北方煤矿进风口空气预热、矿井采掘面制冷等。此外,该装置也可处理垃圾填埋场排出的甲烷废气以及其它挥发性有机化合物。
        以一个年产煤炭100万吨、乏风流量10000立方米/分钟、甲烷浓度为0.5%的高瓦斯煤矿为例,可以安装10台处理能力为6万立方米/小时的氧化装置。每年产生热能折合400万吨标煤,减排二氧化碳30万吨,相当于一个15万kW装机容量的燃煤电厂或20万辆小汽车的二氧化碳排放量。仅每年CDM(清洁发展机制)收益就达3000万元。
        环保效益也显而易见。由于甲烷对温室效应的“贡献”是二氧化碳的21.5倍,每年通过乏风排空的甲烷折合成二氧化碳约为2亿吨。如果能够全部实现清洁排放,将有助于完成我国承诺的二氧化碳的减排任务。
        以低浓度瓦斯发电和通风瓦斯氧化技术为代表的瓦斯综合利用技术,目前胜动建设投运的项目已经为国家消纳瓦斯超过30亿立方米,并通过技术的突破和国家标准的完善,胜动带动着国内同行一并发展,为国家实现更多的减排,随着产业的发展这一数据将持续扩大,这些技术及装备不愧被业界称之为节能减排的“核武器”。

 

下图为国内唯一一座瓦斯零排放矿井“大佛寺煤矿”
低浓度瓦斯发电+通风瓦斯发电

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下图为采用胜动核心技术建设的世界首座特低浓度瓦斯发电站
“新汶矿务局赵官煤矿瓦斯发电站”
技术人员探讨电站运行维护管理经验  

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