众所周知,控制温室气体排放是我国积极应对气候变化的重要任务,甲烷是全球第二大温室气体,具有增温潜势高、寿命短的特点。对于我国来说,积极稳妥有序控制甲烷排放,兼具减缓全球温升的气候效益、能源资源化利用的经济效益、协同控制污染物的环境效益和减少煤矿生产事故的安全效益。
煤矿瓦斯的主要成分为甲烷,在我国,煤矿瓦斯逃逸排放是最主要的人为甲烷排放源,约占全国甲烷排放总量的40%。
煤矿瓦斯有着两副面孔,在矿井里待着的时候,它属于有毒气体,挖矿工作进行时,若没有将其抽采,很有可能发生爆炸风险。当有效抽采后,它则摇身一变,成为一种高效的能源资源,可以用于发电、发热等,为人类生产生活带来积极影响。
近年来,聚焦“双碳”目标、能源结构转型、煤矿安全生产,我国陆续出台了一系列加强煤矿瓦斯防治和煤层气开发利用工作的政策措施,瓦斯抽采利用政策体系不断完善。
在做好煤炭产业规划布局方面,我国严格控制高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井建设项目审批;规定高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井应配套建设瓦斯抽采与综合利用设施,鼓励先抽后建、先采气后采煤;对不具备瓦斯灾害治理能力的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,引导淘汰退出。
在制定煤层气(煤矿瓦斯)开发利用规划方面,我国从勘探开发、输送与利用、科技创新等方面布局,建设煤层气开发产业化基地、瓦斯抽采规模化矿区,加大科技攻关支持力度,推动煤层气快速增储上产。
在加强激励扶持方面,我国加快高瓦斯、煤与瓦斯突出煤矿安全技术改造,遴选推广煤层气(煤矿瓦斯)开发、瓦斯治理先进适用技术、装备,支持将煤层气开发利用项目作为温室气体自愿减排项目,对煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用给予财政补贴、专项资金支持,出台煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用企业相关税费优惠政策。
在一系列相关政策的支持下,煤炭行业相关企业与机构正在加快煤矿瓦斯利用步伐。
数据显示,2020年,我国煤矿瓦斯抽采量128亿立方米,相比2006年增长2.8倍;煤矿瓦斯利用量57.4亿立方米,相比2006年增长4倍。2023年,全国煤矿瓦斯利用量58亿立方米,减排二氧化碳8700万吨。
但这并不意味着瓦斯利用已经没有空间可以开发。中国安全生产科学研究院院长周福宝就曾指出,我国煤矿瓦斯资源分布广、储量大,埋深小于2000米的煤矿瓦斯总量高达36.81万亿立方米。煤矿瓦斯的抽采与利用,是煤矿节能减排的关键环节。
为此,生态环境部和国家市场监督管理总局联合发布了新修订的《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准》。新标准强调,在满足安全生产的前提下,通过更加严格的排放控制要求和监测要求,强化甲烷排放控制,积极应对气候变化,改善生态环境质量。
修订要求甲烷体积浓度高于8%且抽采纯量高于10立方米每分钟的煤矿瓦斯禁止排放。这是本次修订的关键。一方面通过降低排放限值和引入新的判定指标,加强对甲烷排放的管控力度,有效减少煤炭开采行业的温室气体排放;另一方面,修订也充分考虑了当前煤炭行业在瓦斯抽采和利用技术方面的发展现状,确保煤矿企业能够利用现有的成熟技术来满足各项要求,在促进瓦斯的高效利用的同时也保障企业的经济性和操作的安全性。
修订坚持安全第一、生命至上的原则,将安全生产列为标准执行的前提,确保所有活动首先满足安全生产的要求。修订中引用相关强制性安全标准,简化井工煤矿瓦斯抽采要求,并新增低浓度瓦斯管理规定(按GB 40881标准执行)。更明确要求《排放标准》执行过程中,各单位应首先满足安全生产相关的要求。同时,《排放标准》也增加了豁免情形,在发生安全事故、涉及安全生产等紧急情况下,企业可以按相关规定先排放,优先遵循安全生产有关规定进行处理,再按照《排放标准》要求报告。
此外,本次修订明确了甲烷浓度和抽采纯量为24小时均值和计算公式,调整了不同浓度煤矿瓦斯的利用和销毁要求,增加了执行标准的监控位置,要求在煤层气集输站场放空管、增压站放空管、压缩站放空管、井工煤矿瓦斯抽采泵站放空管、瓦斯利用储存和销毁设施的排放管道和应急排放管道,以及回风井筒等设施的甲烷排放管道设置传感器,监测甲烷浓度、流量、压力、温湿度或标准状态流量等相关排放参数。也新增了对于各排放口监测应参考的标准和不同类型传感器的技术指标要求。增加了实施和监督中的紧急情况豁免要求。
但,基于我国煤炭及瓦斯行业的现状,在瓦斯抽采和利用方面仍然存在一些较为明显的困难。
第二十届国际煤层气研讨会发布的数据显示,截至2023年底,我国高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井有1500处左右,主要分布在安徽、河南、山西、陕西等地。这些地区的煤矿开采时间都比较长,是传统煤炭生产地,在开采瓦斯抽采难度上,以及如何兼顾煤炭可持续发展方面存在诸多难题。
据了解,我国埋藏深度超过1500米的中深层煤层气,资源量丰富,需要高水平的技术和复杂的工艺,开发成本高;埋藏深度1500米以内的浅层煤层气,资源量相对较小,储量小且丰度低,规模开发的经济性不足。
而且,据应急管理部信息研究院(煤炭信息研究院)副院长刘文革介绍,目前,我国煤炭甲烷排放基础工作仍存在基础数据不清、统计核算能力不足、核查体系尚未成熟等问题,煤炭甲烷排放精准测量技术有待进一步优化,催化氧化技术研发有待进一步加强,安全技术水平有待进一步提高
另外,近年来一些关闭退出的小煤矿中也存在瓦斯方面的安全隐患。国家能源局公布的数据显示,我国矿井数量由1万多处减少到4200处左右。这些关闭矿井尤其是高瓦斯和突出煤矿,关闭后剩余大量瓦斯资源。残存瓦斯易引发瓦斯爆炸事故,关闭矿井的瓦斯从地表裂缝逸出,造成温室气体排放。
资料补充:目前我国各矿区瓦斯利用按浓度分为三类。甲烷浓度在30%以上的瓦斯主要用于民用、发电、工业燃料以及化工等方面;甲烷浓度在1%—30%的瓦斯主要用于低浓度瓦斯发电;对于甲烷浓度在1%以下的超低浓度煤矿瓦斯和甲烷浓度在0.01%—0.5%的“通风瓦斯”,目前业界主要作为辅助燃料或主要燃料以制取高温热风、热水、蒸汽或发电。
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