成果名称：通风瓦斯（乏风）氧化发电项目
成果简介：
瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。全世界瓦斯资源十分丰富，我国煤矿通风瓦斯（主扇通风抽放瓦斯）占矿井生产瓦斯总排放量的82%，每年有200亿立方米以上的甲烷通过通风瓦斯直接排空，相当于排放约2亿多吨的二氧化碳所产生的温室效应，如此巨大的温室气体排放对大气造成了很大的影响。既浪费了大量洁净能源，又污染了大气，十分可惜。
为了解决矿井风排瓦斯造成的浪费和对环境污染问题，在治理矿井瓦斯灾害的同时，将原煤生产的“废物”变为综合利用的“宝”，通风瓦斯（乏风）氧化发电技术的开发与利用，不但可以有效利用煤矿的洁净能源，而且为煤矿的可持续发展提供了一条发展道路，同时通风瓦斯（乏风）利用可以使风排瓦斯成为盈利工程，风排的瓦斯越多，产生的经济效益也就越好，可以形成良性循环。有了经济杠杆的作用，就能进一步调动风排瓦斯的主动性，促进煤矿安全生产。因此，最大限度地利用资源，开发通风瓦斯（乏风）氧化发电项目是十分必要的。
1、项目前期技术研发情况
为了有效利用煤矿通风瓦斯（乏风），提高煤矿通风瓦斯利用率、减排温室气体，实现煤矿开采过程中矿井瓦斯“零”排放目标。陕西彬长新生能源有限公司和胜利油田胜利动力机械集团有限公司从2008年底开始共同研究实施了煤矿通风瓦斯（乏风）氧化利用技术、6万m3/h煤矿乏风氧化装置产品。通过在彬长集团大佛寺煤矿6万m3/h煤矿乏风氧化装置性能试验和工业性稳定运行试验，生产出了满足发电要求的高品质蒸汽，用于厂区采暖和副立井井口供热，各项参数均达到设计要求。该装置是全国目前单台处理能力最大的通风瓦斯氧化装置。
首台60000 m3/h煤矿通风瓦斯氧化装置该台试验装置于2009年8月-2010年4月在陕西彬长矿业集团有限公司大佛寺煤矿进行了工业化试验，单台氧化装置处理能力可达60000 m3/h；稳定运行的最低甲烷浓度0.25%；甲烷浓度大于0.3%时，乏风氧化率近100%；排气中CO含量5mg/ m3以下，没有NOx;当CH4浓度为1.0%时，产生4.3t/h蒸汽。所产生的蒸汽得到充分利用，并实现了为新生能源有限公司综合楼及员工食堂供暖、为员工提供热水。在此过程中，具有基本满足本项目需要的主要仪器设备，主要包括：各种规格流量、压力检测设备、气体分析仪、控制系统开发软件、热工信号校准仪、电气仪器仪表等。通过工业化试验，取得了非常宝贵的数据经验，同时，通过试验对设备运行出现的各种不足和问题有了深入的研究，为后面的运行发电打好了基础。
2010年5月11日，由国家能源局能源节约和科技装备司对煤矿通风瓦斯（乏风）氧化技术及6万m3/h煤矿乏风氧化装置应用技术成果进行了鉴定，达到国际领先水平。
通过6万m3/h煤矿通风瓦斯（乏风）氧化应用技术试验装置工业性稳定运行和氧化装置性能试验，研究分析总结出了氧化装置加热启动控制技术；氧化床内温度场调节控制技术；氧化装置逃逸气体回收控制技术；蓄热陶瓷材料配方、结构形状及制造工艺；蒸汽制取及控制技术；乏风甲烷浓度在线检测技术；低浓度抽放瓦斯与乏风掺混安全控制技术等先进技术，为后面项目的应用和推广提供了安全可靠的技术保障。
在2010年第五届煤炭科技成果表彰大会上，大佛寺煤矿通风瓦斯（乏风）利用项目荣获科技成果一等奖，彬长矿区瓦斯综合利用项目荣获科技成果二等奖。
彬长矿区瓦斯综合利用技术研究项目荣获2008年度陕西省环境保护科技进步一等奖。
煤矿通风瓦斯（乏风）氧化技术研发及装置研制在2011年获国家能源局科技进步三等奖。
通风瓦斯氧化技术及6万m3/h煤矿乏风氧化装置荣获山东省科学技术二等奖。
2009-2012年陕西彬长新生能源有限公司承担实施的《煤矿通风瓦斯发电技术研究》项目，2013年3月22日在陕西西安召开科技成果鉴定会，通过会议鉴定鉴定委员会专家一致认为“该项目研究方法科学，技术路线合理，整体技术达到了国际领先水平。该项目与前期建成的低浓度瓦斯发电项目结合，实现了大佛寺煤矿瓦斯零排放，为我国煤矿乏风瓦斯回收利用提供了示范”。2013年3月28日，陕西省科学技术厅颁发了该项目科学技术成果鉴定证书（陕科鉴字【2013】第010号）。
2、大佛寺煤矿通风瓦斯（乏风）氧化发电项目实施
通过研究6万m3/h煤矿通风瓦斯（乏风）氧化应用技术试验装置取得技术研究成果，结合彬长矿区大佛寺煤矿实际，2011年陕西彬长新生能源有限公司计划投资17528.7万元，在大佛寺煤矿风井广场计划安装10台6万m3/h氧化装置，采用煤矿通风瓦斯（乏风）氧化技术对煤矿通风瓦斯（乏风）进行氧化处理，制取过热蒸汽，驱动蒸汽轮机发电，形成装机容量4500KW的蒸汽轮机发电厂，年供电量近3000多万度，每年可回收利用甲烷3000多万方，合减排二氧化碳近41万吨。
该项目一期工程安装5台6万m3/h氧化装置，1台4500KW蒸汽轮发电机组，并配套建设附属设施。一期工程于2011年5月16日开工建设，2012年6月完成了全部项目建设任务，2012年7月6日项目正式并网发电，截止目前项目已累计发电645万度，减排二氧化碳当量约8.1万吨。该项目作为PCDM项目已于2012年12月21日在联合国成功注册。
项目二期工程计划投资5000万元，继续在大佛寺煤矿风井广场设计和安装5台6万m3/h通风瓦斯（乏风）氧化装置及附属设施，产生饱和蒸汽，通过汽水换热器，为已建成的汽轮机冷凝水加热（60℃-92℃）以提高发电效率，同时，为厂区采暖回水加热充分利用项目产生热能。同时配套建设生产生活污水处理站工程，对生产过程中废水进行处理回收利用。二期工程计划于2013年开始实施，2014年建成投运。
于此同时，结合《彬长矿区瓦斯“零排放”规划》，结合大佛寺煤矿通风瓦斯（乏风）总风量17000 m3/min以上，在大佛寺煤矿风井广场建设安装16-17台60000Nm3/h氧化装置，最终实现大佛寺煤矿瓦斯“零排放”目标。
节能减排和社会效益
项目节能减排和社会效益较好，主要体现在：
（1）煤矿通风瓦斯（乏风）发电项目，将为我国开辟一条节能减排新路子。我国每年乏风的排空量，相当于排放约2亿吨二氧化碳，是我国年总温室气体排放量的近5％。如果我们能将通风瓦斯（乏风）发电项目推广应用，节能效果将十分显著。此外，环保效益十分明显。所以该项目为我国开辟一条节能、减排的新路子，为我国节能、减排工作分担一部分压力。
（2）通风瓦斯（乏风）的有效利用，将有力推进我国煤矿生产安全。煤矿开采中，用于通风的耗电是巨大的，为此付出的用电费用也是较多的。而排出的瓦斯又不能利用和获取收益，只是单项的成本支出，所以有的煤矿，为了减少费用，通风量不足，造成矿井瓦斯超限，存在着严重的不安全因素。煤矿通风瓦斯（乏风）发电项目可以有效地处理通风瓦斯（乏风），实现清洁排放，获取减排和节能收益。同时改变煤矿通风只支出没有效益的局面，既达到了通风的目的，又能获取经济效益。因此，通风瓦斯（乏风）发电项目有力的推进煤矿安全生产，安全意义巨大。
（3）通风瓦斯（乏风）发电项目的推广应用，将增加一批就业岗位，产生一定社会影响力。同时，根据项目设备需求和运行维护需要，进而带给其他行业诸如陶瓷、各类机械制造产业的效益也是可观的。于此同时，矿井生产作业安全问题也将被有效遏制，这对保障煤矿财产及矿工生命安全将起到非常积极的作用。体现了“以人为本”的科学发展观。
