彬长矿区低碳发展的探索与实践

摘要：本文以陕西省彬长矿区为例，介绍了彬长矿区在低碳发展方面的探索和实践，为下一步构建矿区低碳发展体系提供有力支撑。

关键词：彬长矿区;低碳发展;零排放

Abstract：This article takes Binchang mining area in Shaanxi Province as an example，introduces the exploration and practice of Binchang mining area in low-carbon development，and provides strong support for the next step of building a low-carbon development system in the mining area.

Key words：Binchang mining area;Low-carbon development;Zero emissions

1 背景

1.1 陜西省煤炭生产过程甲烷排放现状

陕西省是国家重要的能源化工基地，拥有陕北大型煤炭示范基地和关中煤炭产能接续基地。全省煤矿瓦斯排放占甲烷排放总量的75%以上，加强煤矿瓦斯排放控制与利用是控制甲烷排放的重点工作。作为国家第一批低碳试点省份，2018年陕西省人民政府印发了《陕西省“十三五”控制温室气体排放工作实施方案》（陕政发〔2018〕4号），明确提出要实施近零碳排放区示范工程，进一步加大了甲烷等非二氧化碳温室气体控排力度，提高控制温室气体排放方案的科学性、针对性和有效性。彬州市大佛寺矿、延安市黄陵煤矿和韩城市相关煤矿在煤矿瓦斯（甲烷）利用方面开展探索，减排效果明显，截止2019年底累计减少二氧化碳排放近9×106t。

1.2 彬长矿区简介

彬长矿区是国家13个煤炭基地之一黄陇侏罗纪煤田的核心矿区，位于咸阳市彬州、长武境内，属于陇东黄土高原丘陵沟壑区。彬长地区煤炭资源丰富，拥有煤炭资源储量5.03×109t。陕西省在1997年就对该地区的煤炭资源开发进行了规划，彬长矿区的建设开发，为陕西能源建设储备了后续力量。

陕西咸阳彬长矿区2013年被国家能源局批复确定为全国首个瓦斯“零排放”工程建设示范矿区，在国家政策、技术、项目建设等方面的大力支持下，开展零排放示范工程。其中，陕西新泰能源有限公司在大佛寺煤矿实施的瓦斯综合利用示范项目作为陕西乃至西北地区亮点工程，在引领煤矿绿色开采、低碳发展方面具有示范效应。

2 低碳发展的涵义和重要性

2.1 低碳发展的涵义

“低碳（Low Carbon）”意指较低（更低）的温室气体排放。低碳发展是一种以低耗能、低污染、低排放为特征的可持续发展模式，对经济和社会的可持续发展具有重要意义。推进低碳发展，不仅符合中国资源环境承载力有限的国情和实现可持续发展的要求，而且符合国际发展的潮流。

2.2 矿区低碳发展的重要性

2.2.1 生态效益

煤炭矿区既是能源生产单位，也是能源消费单位。坚持低碳化发展道路可以有效缓解资源和环境的矛盾，实现煤炭企业的可持续发展。通过实施清洁生产，促进煤炭主业健康发展，不仅可以实现“三减”目标，既减少废弃物的产生、工业污染、资源损失，达到节约、降耗、减污、增效目的，更有利于走出一条资源保护型开采和生态环境治理相协调的绿色发展之路。

2.2.2 经济效益

传统工业文明给人们带来优越的物质生活的同时，也使环境不断恶化，且制约经济发展，而实施矿区低碳发展是实现矿区经济可持续发展的出路所在。通过开发利用新能源、可再生能源，淘汰落后产能，不仅可以提高资源利用水平，给企业带来新的经济增长点，提高市场竞争力，而且可减少废弃物排放，最终达到经济效益与生态环境双赢的发展形态。

3 彬长矿区大佛寺煤矿低碳发展实践

陕西新泰能源有限公司是彬长矿区瓦斯“零排放”矿区建设的实施主体，在彬长矿区大佛寺煤矿通过低浓度瓦斯发电及矿井通风瓦斯（乏风）综合利用、地面煤层（瓦斯）预抽及压缩利用、井下瓦斯抽采，逐步探索煤矿瓦斯治理和生产瓦斯“零排放”的绿色开采和循环经济低碳发展之路。经过多年发展，累计减排二氧化碳5.594×106t，基本实现了瓦斯“零排放”目标。

3.1 实现瓦斯抽采利用规模化、产业化发展

3.1.1 低浓度瓦斯发电

2008年，陕西新泰能源有限公司先期在彬长大佛寺煤矿安装24台500kW装机容量12 000kW的瓦斯发电机组，建成全国规模最大的低浓度瓦斯发电厂。2014年新增12台700kW的发电机组，扩容后总装机容量达到2.04×104kW，总发电能力1.2亿度/年，年利用瓦斯量4.7×107m3，年减排二氧化碳约6.7×105t，已累计发电6.7亿度。基本实现大佛寺煤矿井下抽采浓度8%以上的瓦斯全利用。

3.1.2 通风瓦斯（乏风）利用

2011年，陕西新泰能源有限公司开始在彬长大佛寺煤矿建成全国首个“煤矿通风瓦斯利用示范工程”，安装5台乏风处理能力6×104m3/h的氧化装置和一台4 500kW蒸汽轮发电机组，将抽采浓度小于8%的瓦斯与通风瓦斯（乏风）掺混，使浓度达到1%，采用热氧化技术制热发电。为提高氧化能力，2014年新增10×104m3/h氧化装置1台，目前乏风氧化处理能力达到4.0×105m3/h，年减排二氧化碳约4.1×105t。实现了大佛寺矿乏风及浓度低于8%的井下抽采瓦斯利用减排。

3.1.3 地面煤层气开发利用

从2009年开始，陕西新泰能源有限公司在彬长矿区大佛寺井田实施《彬长矿区瓦斯治理及利用地面抽采项目》，已完成地面各类煤层气抽采井73组（口），建成煤层气压缩输送站及提纯站，实现向周边县城的煤层气管道及LNG商业化销售。煤层气年抽采量达到1.6×107m3，销售量5.0×106m3左右。

3.2 推进余热开发利用

陕西新泰能源有限公司与航天六院、湖南泰克公司合作对低浓度瓦斯发电机组烟气余热进行梯级利用，利用我国航天技术的优势，在国际上首创将有机朗肯循环（ORC）技术引入工业化生产。余热利用项目通过收集低浓度瓦斯发电机组运行烟气余热制备低温低压蒸汽进行发电，实现对36台低浓度瓦斯燃气发电机组烟气余热二次利用。同时，为大佛寺煤矿3#副立井井口冬季供暖每年供热2.0×1013J热量，利用低浓度瓦斯发电机组高温烟气余热为公司办公楼和生活区供暖，余热供暖面积达到8 000m2，节约标煤5 363t/a。

4 展望

加快矿区煤层气开发利用，化害为利，变废为宝，是从根本上减少煤矿生产安全事故、减少温室气体排放、增加能源供应的重要措施，对于实现安全发展、清洁发展和节约发展具有重要意义。

参考文献

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收稿日期：2020-04-29

作者简介：张治仓（1969-），男，汉族，硕士研究生，研究方向为煤层气开发利用。