煤层气,又被称为“煤矿瓦斯”,是赋存在煤层和煤系地层的烃类气体,主要成分为甲烷,是煤的伴生矿产资源。煤矿瓦斯作为煤矿安全事故的“头号杀手”,随着井下抽放和矿井通风大量地排放到空气中,不仅是可利用资源的浪费,而且污染了生态环境,由于甲烷对臭氧层的破坏加剧了地球温室效应。
如何实现瓦斯"零排放",在"黑色"煤矿开采中有效探索出一条绿色发展之路,是整个煤矿开采行业特别是中西部煤炭大省的迫切需求。陕西金碳新能源科技有限公司以其尖端的核心技术和创新的商业模式,在低浓瓦斯发电行业尤其是超低浓瓦斯销毁利用行业处在国内领先地位,其发展历程颇具借鉴意义。该公司研发的目前国内单台最大的瓦斯销毁设备,单台处理能力每小时达到11.6万立方,在超低浓瓦斯销毁方面拥有成功的案例。
瓦斯零排放的“陕西方案”
包括中国在内的多个国家正在实践一种意义重大但成本高昂,且尚未引起足够重视的技术——二氧化碳捕集、利用与封存(CCS)。专家表示,CCS可以显著加快中国经济增长和碳排放与碳基燃料消费“脱钩”的进程,也是目前唯一能使工业用能和电厂碳基燃料减少90%的二氧化碳排放准商业化技术。
2015年11月,中方在气候变化巴黎大会上宣布,将于2030年左右使我国二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现,2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。
2017年6月,亚洲开发银行宣布将为中国陕西建设大规模碳捕集和封存(CCS)示范项目提供550万美元的技术援助赠款。然而在CCS领域,这些投入只是“杯水车薪”。据行业人士介绍,由于该项目目前还停留在商业化运营的试验阶段,且二氧化碳封存技术及运行成本过高,暂时不具备大面积推广应用条件,加之单体项目捕集量也不大,试验项目为年捕集30万吨,陕西正在加紧落实年捕集100万吨二氧化碳的试验项目。
对广袤的中国中西部地区而言,如何落实顶层设计,给今后的绿色发展贴上低碳标签?2017年初,陕西省发改委组织了一次高级别的关于如何实现陕西省低碳发展的座谈会,陕西金碳的技术负责人江金明率先提出:“就陕西的省情而言,重点要把可以减排的二氧化碳通过技术革新,实实在在进行减排,在二氧化碳排放总量控制的基础上以减排量来置换排放量,以达到排放总量控制的目的。”
江金明的具体“解决方案”是把陕西省煤矿瓦斯进行有效销毁。“因为1立方甲烷(瓦斯)对温室气体的破坏程度,是二氧化碳的21倍之多,减排1立方煤矿瓦斯就相当于减排21立方的二氧化碳,意义非凡,且目标容易实现。”
这对煤炭大省陕西而言是一个极为利好的举措,陕西省煤矿多,瓦斯排放量大,因为煤矿瓦斯是集中抽排,容易实现就地销毁,在为减排作出贡献的同时,又创造绿色GDP,通过瓦斯销毁积攒出大量的碳排放指标,这些指标又可为陕西的GDP增长置换出巨大的发展空间。
据陕西省煤炭监管部门官方公布的全省煤矿抽放瓦斯数据分析,全年煤矿风排瓦斯量为65.23亿立方,抽放的瓦斯量为57.47亿立方,如果将该瓦斯进行有效销毁,将会得到7000多万吨的二氧化碳销毁指标。换言之,如果将这部分空排瓦斯加以销毁和综合利用,等同于每年减排了7000多万吨二氧化碳。
据国家第一批“千人计划”特聘专家、陕西金碳首席技术专家杨旸博士介绍,销毁煤矿瓦斯是实现碳减排的最佳途径;在销毁的同时高效利用,不但降低煤矿瓦斯事故风险,而且通过不同浓度的瓦斯阶梯利用,形成循环经济新模式,体现了节能减排、循环利用、变废为宝的真正意义。
国家能源局发布的《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十三五”规划》提出,到2020年,建成2至3个煤层气产业化基地;煤层气抽采量达到240亿立方米,其中地面煤层气产量100亿立方米,利用率90%以上;煤矿瓦斯抽采140亿立方米,利用率50%以上;煤矿瓦斯发电装机容量280万千瓦,民用超过168万户。
在此背景下,从2014年起,在陕西省政府和发改委的大力支持下,江金明和他的团队全程深度参与到陕煤化集团瓦斯零排放项目的研究、建设和运营中,经过三年不懈探索和研究,团队获得了11项国家发明专利、20多项实用新型专利,积累了大量的实战经验,培养和造就了一大批技术骨干和管理团队。
2017年4月,由江金明全程主导设计和实施的彬长大佛寺乏风氧化制热项目顺利通过了政府多个部门联合验收,各项指标均达到了设计要求和预期目标。该系统的建成,填补了我国在乏风销毁及利用领域的多项空白,是首个在瓦斯销毁过程中无二次污染产生的清洁环保项目。
该项目的顺利建成和投入使用,为彬长矿区实施瓦斯零排放奠定了坚实的基础;对目前碳排放体量大,碳减排难度高、时间紧、任务重的陕西省趟出了一条绿色发展新路;同时也为在全国范围内开展瓦斯零排放、节能减排工作起到了标杆性的示范带动作用。
低碳示范矿井的“黄陵模式”
有了彬长矿区实践瓦斯零排放这样的成功经验,陕西省选择在黄陵矿业公司试点打造国家级的低碳示范矿区,以此来带动全省碳减排工作的顺利开展和碳减排指标置换的实施。
“大多数小煤矿在生产工艺、技术水平、安全管理等方面都比较落后,淘汰这些小煤矿是去落后产能的重要内容。淘汰关闭小煤矿,有助于煤炭行业的产业升级和煤矿安全水平的整体提高。”
近年来,为深入推进煤炭行业供给侧结构性改革,化解煤炭过剩产能淘汰落后煤矿的步伐不断加快,大量不具备安全生产条件、资源枯竭、管理技术水平低、亏损严重的小煤矿相继关闭退出。
国家煤监局近日指出,“十二五”全国煤矿数量由1.4万多处减少至不到1万处,到2018年底,煤矿数量进一步减少到5800处左右。
48个采煤市退出煤炭开采行业
统计数据显示,通过整顿关闭技改扩能,煤矿数量少于100处的地区由2个增加到13个,北京市在2020年前将关闭所有煤矿,全国有48个产煤市整体退出煤炭开采行业。
“小煤矿频发大事故,存在不少安全隐患。”中国矿业大学安全工程学院秦波涛教授在接受记者采访时分析指出,一方面,小煤矿的科技水平及工艺装备相对落后,特别是不少小煤矿受限于地质条件、开采条件等,安全问题很不乐观;另一方面,小煤矿的人员整体素质无法媲美国有大型煤矿,高素质人才大多不愿意去没有足够保障的小煤矿工作,同时,安全培训、安全意识等方面也缺失;此外,为追求利益最大化,很多小煤矿在安全管理和安全保障资金投入方面不足,违章违法开采行为严重。
秦波涛还指出,不少小煤矿的安全隐患甚至威胁到周边大型国有煤矿的安全生产,容易引发透水、火灾等事故。
近年来,大量落后小煤矿的淘汰退出,提高了煤矿整体安全生产保障能力,促进了煤矿安全生产形势稳定好转。根据国家煤监局数据,与2010年相比,2018年全国煤矿事故起数和死亡人数分别下降了84%和86.3%;较大及以上事故起数和死亡人数分别下降85.8%和90.2%;煤矿百万吨死亡率由0.749下降到0.093,下降了87.6%。
应急管理部副部长、国家煤矿安全监察局局长黄玉治近日强调,继续深入推进煤炭行业供给侧结构性改革,着力推进源头治理,“要严格安全标准,年底前基本淘汰9万吨/年及以下小煤矿、30万吨/年以下煤与瓦斯突出矿井。”
平均产能提升至92万吨/年
煤炭工业结构进一步优化,小煤矿产能、数量比重大幅度下降,使优质高效产能成为煤炭供应的主力军。
与2010年相比,全国产能在30万吨以下煤矿实际产量比重由22%下降至5%左右。产能在30万吨/年以下煤矿由1万处减少到2100多处,数量比重由67%下降到36%。全国煤矿平均产能由30万吨/年提高到92万吨/年,年产120万吨及以上的大型煤矿由660多处增加到1200多处、产量比重由58%提高到近80%。
“大多数小煤矿的生产工艺、技术水平、安全管理等方面都比较落后,淘汰这些小煤矿是去落后产能的重要内容。淘汰关闭小煤矿,有助于煤炭行业的产业升级和煤矿安全水平的整体提高。”秦波涛指出,这对树立煤炭行业良好的社会形象也大有裨益。此外,淘汰落后产能,建设大型现代化煤矿,也是实现绿色高效安全开采以及智能化开采的有力保障。
但是,个别地区煤矿仍存在扩能改造和整合技改工作不规范等问题。国家煤监局指出,有的落后煤矿以整合技改为名逃避关闭的问题,有的煤矿以不具备整合条件的资源或国有大矿边角资源作为扩建资源,甚至低水平重复扩建煤与瓦斯突出煤矿,势必造成新的安全生产隐患。湖南、四川、云南等地一些煤矿扩能改造规模、标准不高,建成之后仍是落后产能。
9万吨/年及以下小煤矿仍有千余处
值得注意的是,当前全国30万吨/年以下小煤矿仍有3113处、产能4.6亿吨/年,分别占全国53%、8.9%。特别是9万吨/年及以下小煤矿仍有1344处、0.9亿吨/年,分别占全国的22.9%、1.7%,淘汰退出任务仍然艰巨。
国家煤监局指出,部分地区灾害严重的小煤矿,以及一些无效产能、落后产能,还未淘汰退出。湖南、四川、贵州等地一些30万吨/年以下的煤与瓦斯突出小煤矿未引导退出;黑龙江、福建、江西、湖南、四川、贵州、云南等地,还有一些9万吨/年及以下煤矿长期停而不整、停而未退,属于“僵尸企业”。部分地方政府和煤矿企业推动淘汰退出态度不坚决、搞变通,甚至还在批准9万吨/年以下的煤与瓦斯突出小煤矿搞技改扩能。
针对这些情况,秦波涛认为,首先,地方政府要全面贯彻执行关闭退出落后产能煤矿的相关政策;其次,应加大执法力度,一旦发现,严惩不贷;另外,还应做好小煤矿退出后,地方能源和民生保障等方面的工作。
今年相关部门将继续发挥去产能部际联席会议平台作用,以严格的安全标准倒逼落后产能淘汰退出,对“僵尸煤矿”该退出的退出。