金秋十月，走进晋能控股集团阳泉燕龛公司程庄煤矿低浓度瓦斯直燃致热项目站，集装箱式锅炉机组正低沉轰鸣。这些长8米、宽3米、高3米的设备，将程庄煤矿开采过程中涌出的低瓦斯转化为热能。与之相距一个山头不远的皇后风机乏风余热利用项目，持续输出着强劲热能，见证了瓦斯从安全隐患到绿色能源的蜕变之旅。

晋能控股集团阳泉燕龛公司程庄煤矿低浓度瓦斯电站积极开展系统性创新实践，成功攻克了低浓度瓦斯发电技术难题。该项目作为阳泉市首个采用国产低浓度瓦斯发电机组，实现气源规模化利用的示范工程，不仅在安全生产和节能减排方面成效显著，而且在提升经济效益等方面实现了跨越式发展，充分发挥了行业标杆项目的示范作用。

“低浓度瓦斯的综合利用在技术上与经济上均具有可行性，且符合国家能源产业发展方向，顺应国家提出的两个阶段碳减排奋斗目标，提高了矿井抽采积极性，提升了矿井安全性。”该公司总工程师刘莹介绍道。

慧眼识珠 破解发展瓶颈 

针对国内低浓度瓦斯发电技术体系不完善、实践经验少的现状，燕龛公司科技攻关课题组聚焦技术瓶颈，集中力量开展技术攻关，通过深入研究低浓度瓦斯的物理化学特性，探索前沿发展前景，论证、比对，慧眼识珠。

程庄煤矿于2021年引进低浓瓦斯利用项目，本项目从矿瓦斯抽采泵站将低浓度瓦斯输送至本项目中的低浓度瓦斯直燃系统；低浓度瓦斯在燃烧室内燃烧后产生高温烟气，然后进入余热蒸汽锅炉；在余热蒸汽锅炉中进行热交换，最终产生蒸汽，进入矿使用的热力管网，满足矿上的用热需求。在实践中，创新性采用高效预处理工艺，精准去除气源中的杂质和水分，提升瓦斯的纯度和热值，为发电机组的稳定运行提供高质量的气源保障。在装备应用方面，在引进国产低浓度瓦斯发电机组后，该电站重点对燃烧系统和控制系统等核心环节进行优化升级。经过多轮试验调试和参数优化，全面提升了机组的发电效率、运行稳定性和设备耐久性。

“最高峰时，发送的热量，满足家属楼供暖和员工洗浴需要。”技术人员指着中控屏介绍。这一数据不仅展现了瓦斯资源的高效利用，更意味着减少了约2.6万吨标准煤燃烧产生的碳排放，实现了矿井瓦斯100%利用。

科技赋能 助力提档进阶

低浓瓦斯利用直燃技术燃烧和控制系统主要包括超低瓦斯浓度燃烧机、甲烷浓度监测、压力监测、燃烧室温度监测、控制柜、各类控制阀门等。通过自动控制系统对各类阀门、传感器、燃烧机等设备的协调工作，保障燃烧系统安全稳定运行。具有投资成本最低。该瓦斯直燃技术可以将6%以上的低浓度瓦斯直接燃烧，系统结构较为简单，工艺流程简化。该项技术开辟了甲烷浓度6%-10%低浓度瓦斯利用的新途径，填补了国内低浓度瓦斯直燃利用的技术空白。建设周期短。该项目建设周期一般为3-5个月。运行成本低。在项目运行中，直燃设备除了正常的运行维保外，只需定期更换燃烧器（视燃烧器的情况，至少一年以上），无需其他成本。相比较更换催化剂，直燃项目的成本最低。占地面积小，装置启动时间。直燃设备启动时间5分钟，可以实现一键启动，一键关停，运行操作简单。采用新型低氮燃烧技术，燃烧速度快，火芽非常短，燃烧产物的停留时间非常短暂，燃烧温度在1000以下，缩短了热力型NOX的生成机会，尾气排放可以达到国家标准的要求。

然而，这座绿色项目在发展过程中也面临着挑战。“最棘手的问题是瓦斯浓度下降。”负责人指着监测屏幕上25.6%的数值感慨道。随着程庄矿瓦斯气源逐年减少，该项目设计之初30%的瓦斯浓度“及格线”偶尔出现波动，“浓度每下降1%，燃烧稳定性就会下降5%，如果瓦斯浓度跌破25%，机组可能无法稳定运行。”

“关键还是要解决瓦斯带载率低的问题。”负责人透露，技术人员正在尝试改造空气进气阀装置，通过控制进气量，保障瓦斯浓度在24%以上都能正常运行。一旦取得成功，在减排前线持续书写传统能源企业的转型新篇章。

多维价值  凸显示范效应

留给后代金银山，提升发展绿色率。该项目负责人算了4笔账：安全效益账，这项技术的运用可使爆炸浓度的抽采瓦斯可进行安全可控的燃烧利用。大量的低浓度抽采瓦斯，能不受抽采瓦斯浓度、流量波动性影响，全部进行可控的燃烧供热及热富集发电，便可真正实现矿井废气回收利用，实现大量减排指标。

经济效益账，按照测算，由六台直燃控制撬和两台六蒸吨的余热锅炉组成的低浓度瓦斯供热系统，只要消耗20m³/min纯瓦斯，其释放出来的热能，完全可以替代一台冬季使用的12T蒸汽锅炉和夏季使用的1台4T蒸汽锅炉。如果对所有的抽采瓦斯回收利用，可以减排600万方低浓度瓦斯/年，减排27万吨二氧化碳/年。

环保效益账，根据第三方专业机构测试数据，各项排放指标都远远优于山西省关于燃气新建锅炉的排放标准要求。程庄煤矿低浓度瓦斯利用项目建成后，每年可利用300万m³低浓度瓦斯（夏季澡堂用），相当于减排二氧化碳13.86万吨，碳排放减排效益显著！

社会效益账，低浓度瓦斯直燃制热一体化技术具有占地面积小、投资省、供热效率高等特点，充分利用低热值燃气燃烧理论和技术，通过安全装置、燃烧装置与制热装置的集成，利用安全控制系统控制，实现了低浓度瓦斯安全燃烧制热的工业化应用，技术符合科技成果评价要求，突破了《煤矿安全规程》中“抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧”的技术限制，开辟了一条低浓度瓦斯利用的新路线、新工艺，达到了国内领先水平。

创新低碳，前景广阔。通过合适的技术对煤矿低浓度瓦斯加以综合利用，具有重要的现实意义。这无疑会开创煤矿瓦斯利用的新局面，助力煤矿企业循环经济建设，助推企业的可持续发展。同时，可以促进中国能源的综合利用，为减少环境污染和缓解电力能源压力做出贡献。（胡耀杰）