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控制甲烷排放，不僅具有減緩短期氣候升溫的氣候效益，還有替代燃料和工業(yè)原料所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。由于煤炭開采環(huán)節(jié)會逸出以甲烷為主的瓦斯氣體，煤炭開采過程是甲烷排放相對集中的領(lǐng)域。

多年來，黃河流域立足于煤炭資源稟賦，逐漸形成以粗放式開發(fā)為主的高碳開發(fā)模式，而瓦斯治理與利用是煤礦轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要突破口。提高煤礦瓦斯利用率，可以大幅度減少煤炭開發(fā)過程排放到空氣中的甲烷，成為短期內(nèi)扭轉(zhuǎn)氣候變化態(tài)勢的有效途徑之一。

(資料圖)

隨著《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》的發(fā)布，瓦斯治理成為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。在國家政策和市場需求的助推下，煤礦瓦斯治理及利用產(chǎn)業(yè)正獲得充沛的發(fā)展動能，煤礦瓦斯在清潔、安全、穩(wěn)定、高效冷熱電聯(lián)供等領(lǐng)域的應(yīng)用被不斷開發(fā)。

因為低濃度瓦斯接近5%至16%的甲烷屬于爆炸極限范圍，不管是用于壓縮還是液化，都有爆炸的危險，將煤礦瓦斯進(jìn)行安全摻混處理便成為主流的低濃度瓦斯利用技術(shù)。然而，一直以來囿于國內(nèi)技術(shù)制約，超低濃度瓦斯仍無法被有效利用，始終是瓦斯收集利用領(lǐng)域的痛點。山西航天國泰清潔能源有限公司（以下稱為“山西航天國泰”）通過自主研發(fā)，突破了超低濃度瓦斯安全、穩(wěn)定、高效、清潔治理及利用的技術(shù)壁壘，實現(xiàn)了超低濃度瓦斯的就地取材和靈活應(yīng)用。

控制煤礦瓦斯排放成為趨勢，黃河流域潛力巨大

瓦斯是煤炭的伴隨產(chǎn)物，又名“煤層氣”，是從煤和圍巖中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等組成的混合氣體。瓦斯是煤礦生產(chǎn)中的有害因素，它不僅污染空氣，而且當(dāng)空氣中瓦斯含量為5%～16%時，遇火會引起爆炸，瓦斯被認(rèn)為是煤礦安全事故的頭號殺手。

為確保生產(chǎn)安全，大多數(shù)煤礦企業(yè)將大量空氣通入礦井，將瓦斯甲烷濃度稀釋后直接排空。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會數(shù)據(jù)顯示，2017年，中國占全球煤礦甲烷排放量的43%，其中只有35%被利用，其余均逃逸到大氣中。

作為加速全球氣候變暖的第二大溫室氣體，甲烷對于氣候變化的影響已經(jīng)不容忽視。而另一方面，與二氧化碳不同的是，甲烷在大氣中僅留存大約十年，這意味著控制甲烷排放可以快速減少其對全球變暖的影響。甲烷減排措施作為實現(xiàn)氣候變化目標(biāo)的重要手段的觀點已經(jīng)逐漸成為共識。

控制甲烷的同時也是利用甲烷。甲烷具有資源屬性，甲烷回收后既是可利用的清潔能源，也是重要的化工原料。生態(tài)環(huán)境部應(yīng)對氣候變化司司長李高曾表示中國將挖掘煤礦和油氣領(lǐng)域甲烷減排潛力，在煤炭資源和行業(yè)較為集中的省份開展示范項目。

黃河流域是我國重要的化石能源生產(chǎn)基地，隨著“穩(wěn)步推動煤層氣等非常規(guī)油氣資源開采利用”被明確列入《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，加強黃河流域的甲烷減排已然成為推動黃河流域?qū)崿F(xiàn)生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。

以黃河流域的山西省為例，作為煤炭大省，煤炭產(chǎn)業(yè)帶來的環(huán)境污染、瓦斯安全隱患等問題始終是山西經(jīng)濟轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)。據(jù)山西省統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，省內(nèi)埋深2000米以淺的煤層氣地質(zhì)資源量約8.31萬億立方米，占到全國煤層氣資源量的近1/3。如果能將這部分資源加以充分利用，既有助于山西實現(xiàn)減排目標(biāo)，又能推動山西能源結(jié)構(gòu)的低碳化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)氣候與經(jīng)濟的雙重收益。

然而，煤炭行業(yè)泄漏出的甲烷濃度低、波動大，回收利用的技術(shù)難度大、成本高，這些因素使得煤礦甲烷減排在技術(shù)與經(jīng)濟方面面臨巨大挑戰(zhàn)。

創(chuàng)新超低濃度瓦斯氧化技術(shù)，填補市場空白

從目前技術(shù)應(yīng)用情況來看，30%以上的高濃度瓦斯可以進(jìn)行直接利用。濃度在8%-30%的抽采瓦斯，可以直接用做內(nèi)燃機發(fā)電，從而產(chǎn)生經(jīng)濟效益。而濃度低于8%的抽放瓦斯以及濃度低于0.75%的風(fēng)排瓦斯，基本全部直接對空排放。

如何破解低濃度瓦斯、超低濃度瓦斯收集利用的技術(shù)與成本難題，成為甲烷減排領(lǐng)域的關(guān)鍵。部分眼光長遠(yuǎn)的企業(yè)意識到了甲烷減排的必要性，開始嘗試在此領(lǐng)域內(nèi)布局，山西航天國泰便是其中之一。

山西航天國泰總經(jīng)理曹國慶介紹道：“早在2017年，我們就意識到甲烷減排和控制的重要性與緊迫性，甲烷控制減排將是未來發(fā)展的大趨勢。但是，我們通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，和國外發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)沒有處理超低濃度瓦斯的技術(shù)手段?！?/p>

在發(fā)現(xiàn)低濃度瓦斯收集利用的市場空白后，山西航天國泰的技術(shù)團隊自主研發(fā)出超低濃度瓦斯氧化安全、穩(wěn)定、高效、清潔的治理及利用技術(shù)：以超低濃度瓦斯作為原料，在裝置中經(jīng)過智能混配后，再經(jīng)過蓄熱氧化裝置氧化產(chǎn)生高溫?zé)煔?，產(chǎn)生安全、穩(wěn)定、高效、清潔的熱能，為煤礦提供足夠且穩(wěn)定的制冷、供熱、供電能力。

根據(jù)各家煤礦不同條件的瓦斯情況，技術(shù)團隊還可以制定個性化方案。無論是高濃度、低濃度還是超低濃度空排瓦斯，技術(shù)所應(yīng)用投產(chǎn)的項目，均可以通過小型化、可移動式設(shè)備，完全利用并轉(zhuǎn)化為清潔能源。

位于柳林縣的金家莊煤業(yè)供熱項目，是上述技術(shù)的第一個投產(chǎn)項目。項目運行后，金家莊煤礦的燃煤鍋爐被全部拆除，冬季取暖完全由低濃度瓦斯來替代，每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3萬多噸，實現(xiàn)了氮氧化物、硫化物零排放，年實現(xiàn)碳減排量28萬噸，既減少了甲烷的對空排放，也滿足了煤礦清潔供暖的需求，成為超低濃度排空瓦斯供暖的一次具有示范意義的有益嘗試。

有了金家莊煤業(yè)供熱項目的成功運行經(jīng)驗，山西航天國泰迎來了更加廣闊的合作空間，先后與山西省內(nèi)的余吾煤業(yè)、興無煤礦等7個試點達(dá)成了合作，試點煤礦均非常認(rèn)可技術(shù)及運行效果。據(jù)曹國慶透露，“接下來會有十幾個試點分批次分期落地，我們在全國范圍內(nèi)均有所戰(zhàn)略布局?！?/p>

燃煤鍋爐替代改造供熱示范項目實景圖

甲烷減排領(lǐng)域投資機遇擴大，或?qū)⒂瓉硇屡d市場

但這并不意味著該項技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了可以進(jìn)行大范圍推廣落地的成熟階段。煤炭工業(yè)太原設(shè)計院集團有限公司新能源設(shè)計研究院院長、正高級工程師贠利民坦言道，“從盈利情況來看，相較于直接出售煤炭的收益，低濃度瓦斯抽采利用為煤礦企業(yè)帶來的收益可以算是微不足道的。一些煤礦企業(yè)的積極性不高，項目在市場開發(fā)過程中面臨著阻力?！?/p>

前期推廣阻力也是曹國慶深有體會的一點：“一方面，由于低濃度、極低濃度甲烷未列入環(huán)保強制性控制排放政策中，煤礦的接受度較低；另一方面，因為國內(nèi)項目航天國泰首創(chuàng)，因此煤礦對于安全很慎重。經(jīng)過不斷的溝通協(xié)調(diào)，煤礦逐漸意識到甲烷減排的重要性，加之安全性問題得到解決，才慢慢開始有了起色。”

幸運的是，很多大型產(chǎn)業(yè)資本看重綠色低碳投資領(lǐng)域，甲烷的治理和綜合利用符合產(chǎn)業(yè)資本投資方向，項目投資便水到渠成地被吸引加入，公司也成功解決了項目前期因投入資金量大而面臨的資金短缺難題。

“山西煤礦比較多，甲烷排放量也比較大。既然存在這么一個市場空白，又符合國家大的環(huán)保政策。未來，甲烷減排及利用絕對有很好的投資價值、很好的社會和經(jīng)濟意義，所以我們選擇在甲烷領(lǐng)域做一些投資布局。目前可以說，航天國泰算是這個領(lǐng)域的先行者?！睂ι轿骱教靽┻\營技術(shù)團隊進(jìn)行全面深入的調(diào)研后，山西金控下屬中合盛資本管理有限公司投資總監(jiān)白廣云肯定了航天國泰的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

航天環(huán)保產(chǎn)業(yè)基金總經(jīng)理張君亮同樣十分看好航天國泰的投資價值，“航天國泰的市場空間廣闊，儲備項目豐富，其在煤炭開采行業(yè)開展試點，試點煤礦項目監(jiān)測評估方案的實施落地，將對行業(yè)產(chǎn)生標(biāo)桿示范作用。” 目前，該基金已對航天國泰完成首期投資且正在籌劃增資。該基金將圍繞航天國泰打造甲烷治理及利用的綜合產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈持續(xù)提供資金和資源支持。

航天國泰雙碳運營監(jiān)管平臺

目前各類甲烷減排技術(shù)正受到越來越多的資金青睞，甲烷減排行動不止停留在減緩氣候變暖的目的之上，而是逐步從科學(xué)共識走向經(jīng)濟共識。在各方利益相關(guān)方的專注和支持下，國內(nèi)甲烷減排投資機遇和范圍也將不斷擴大，甲烷減排領(lǐng)域或?qū)⒂瓉硪粋€潛力巨大的新興市場。