眾所周知,控制溫室氣體排放是我國積極應對氣候變化的重要任務,甲烷是全球第二大溫室氣體,具有增溫潛勢高、壽命短的特點。對于我國來說,積極穩妥有序控制甲烷排放,兼具減緩全球溫升的氣候效益、能源資源化利用的經濟效益、協同控制污染物的環境效益和減少煤礦生產事故的安全效益。
煤礦瓦斯的主要成分為甲烷,在我國,煤礦瓦斯逃逸排放是最主要的人為甲烷排放源,約占全國甲烷排放總量的40%。
煤礦瓦斯有著兩副面孔,在礦井里待著的時候,它屬于有毒氣體,挖礦工作進行時,若沒有將其抽采,很有可能發生爆炸風險。當有效抽采后,它則搖身一變,成為一種高效的能源資源,可以用于發電、發熱等,為人類生產生活帶來積極影響。
近年來,聚焦“雙碳”目標、能源結構轉型、煤礦安全生產,我國陸續出臺了一系列加強煤礦瓦斯防治和煤層氣開發利用工作的政策措施,瓦斯抽采利用政策體系不斷完善。
在做好煤炭產業規劃布局方面,我國嚴格控制高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井建設項目審批;規定高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井應配套建設瓦斯抽采與綜合利用設施,鼓勵先抽后建、先采氣后采煤;對不具備瓦斯災害治理能力的高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井,引導淘汰退出。
在制定煤層氣(煤礦瓦斯)開發利用規劃方面,我國從勘探開發、輸送與利用、科技創新等方面布局,建設煤層氣開發產業化基地、瓦斯抽采規;V區,加大科技攻關支持力度,推動煤層氣快速增儲上產。
在加強激勵扶持方面,我國加快高瓦斯、煤與瓦斯突出煤礦安全技術改造,遴選推廣煤層氣(煤礦瓦斯)開發、瓦斯治理先進適用技術、裝備,支持將煤層氣開發利用項目作為溫室氣體自愿減排項目,對煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用給予財政補貼、專項資金支持,出臺煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用企業相關稅費優惠政策。
在一系列相關政策的支持下,煤炭行業相關企業與機構正在加快煤礦瓦斯利用步伐。
數據顯示,2020年,我國煤礦瓦斯抽采量128億立方米,相比2006年增長2.8倍;煤礦瓦斯利用量57.4億立方米,相比2006年增長4倍。2023年,全國煤礦瓦斯利用量58億立方米,減排二氧化碳8700萬噸。
但這并不意味著瓦斯利用已經沒有空間可以開發。中國安全生產科學研究院院長周福寶就曾指出,我國煤礦瓦斯資源分布廣、儲量大,埋深小于2000米的煤礦瓦斯總量高達36.81萬億立方米。煤礦瓦斯的抽采與利用,是煤礦節能減排的關鍵環節。
為此,生態環境部和國家市場監督管理總局聯合發布了新修訂的《煤層氣(煤礦瓦斯)排放標準》。新標準強調,在滿足安全生產的前提下,通過更加嚴格的排放控制要求和監測要求,強化甲烷排放控制,積極應對氣候變化,改善生態環境質量。
修訂要求甲烷體積濃度高于8%且抽采純量高于10立方米每分鐘的煤礦瓦斯禁止排放。這是本次修訂的關鍵。一方面通過降低排放限值和引入新的判定指標,加強對甲烷排放的管控力度,有效減少煤炭開采行業的溫室氣體排放;另一方面,修訂也充分考慮了當前煤炭行業在瓦斯抽采和利用技術方面的發展現狀,確保煤礦企業能夠利用現有的成熟技術來滿足各項要求,在促進瓦斯的高效利用的同時也保障企業的經濟性和操作的安全性。
修訂堅持安全第一、生命至上的原則,將安全生產列為標準執行的前提,確保所有活動首先滿足安全生產的要求。修訂中引用相關強制性安全標準,簡化井工煤礦瓦斯抽采要求,并新增低濃度瓦斯管理規定(按GB 40881標準執行)。更明確要求《排放標準》執行過程中,各單位應首先滿足安全生產相關的要求。同時,《排放標準》也增加了豁免情形,在發生安全事故、涉及安全生產等緊急情況下,企業可以按相關規定先排放,優先遵循安全生產有關規定進行處理,再按照《排放標準》要求報告。
此外,本次修訂明確了甲烷濃度和抽采純量為24小時均值和計算公式,調整了不同濃度煤礦瓦斯的利用和銷毀要求,增加了執行標準的監控位置,要求在煤層氣集輸站場放空管、增壓站放空管、壓縮站放空管、井工煤礦瓦斯抽采泵站放空管、瓦斯利用儲存和銷毀設施的排放管道和應急排放管道,以及回風井筒等設施的甲烷排放管道設置傳感器,監測甲烷濃度、流量、壓力、溫濕度或標準狀態流量等相關排放參數。也新增了對于各排放口監測應參考的標準和不同類型傳感器的技術指標要求。增加了實施和監督中的緊急情況豁免要求。
但,基于我國煤炭及瓦斯行業的現狀,在瓦斯抽采和利用方面仍然存在一些較為明顯的困難。
第二十屆國際煤層氣研討會發布的數據顯示,截至2023年底,我國高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井有1500處左右,主要分布在安徽、河南、山西、陜西等地。這些地區的煤礦開采時間都比較長,是傳統煤炭生產地,在開采瓦斯抽采難度上,以及如何兼顧煤炭可持續發展方面存在諸多難題。
據了解,我國埋藏深度超過1500米的中深層煤層氣,資源量豐富,需要高水平的技術和復雜的工藝,開發成本高;埋藏深度1500米以內的淺層煤層氣,資源量相對較小,儲量小且豐度低,規模開發的經濟性不足。
而且,據應急管理部信息研究院(煤炭信息研究院)副院長劉文革介紹,目前,我國煤炭甲烷排放基礎工作仍存在基礎數據不清、統計核算能力不足、核查體系尚未成熟等問題,煤炭甲烷排放精準測量技術有待進一步優化,催化氧化技術研發有待進一步加強,安全技術水平有待進一步提高
另外,近年來一些關閉退出的小煤礦中也存在瓦斯方面的安全隱患。國家能源局公布的數據顯示,我國礦井數量由1萬多處減少到4200處左右。這些關閉礦井尤其是高瓦斯和突出煤礦,關閉后剩余大量瓦斯資源。殘存瓦斯易引發瓦斯爆炸事故,關閉礦井的瓦斯從地表裂縫逸出,造成溫室氣體排放。
資料補充:目前我國各礦區瓦斯利用按濃度分為三類。甲烷濃度在30%以上的瓦斯主要用于民用、發電、工業燃料以及化工等方面;甲烷濃度在1%—30%的瓦斯主要用于低濃度瓦斯發電;對于甲烷濃度在1%以下的超低濃度煤礦瓦斯和甲烷濃度在0.01%—0.5%的“通風瓦斯”,目前業界主要作為輔助燃料或主要燃料以制取高溫熱風、熱水、蒸汽或發電。
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