山西省是我國(guó)煤系氣資源最為豐富的地區(qū)，也是目前勘探開發(fā)程度最高的地區(qū)。立足于把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，把環(huán)境優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為發(fā)展優(yōu)勢(shì)，把“厚家底”轉(zhuǎn)化為“新引擎”，山西正在奮力書寫煤層氣開發(fā)應(yīng)用“大文章”。

近年來(lái)，山西省委、省政府高度重視煤層氣產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展，2020年全省煤層氣產(chǎn)量81.46億立方米，較“十二五”末翻了一番?？萍紕?chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，從煤層氣中提取出金剛石，打破了國(guó)際壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白;提取出納米洋蔥碳，打破了技術(shù)瓶頸。目前，山西已成為我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)化示范基地、現(xiàn)代化生產(chǎn)基地，在煤層氣勘探開發(fā)理論、核心技術(shù)以及新業(yè)態(tài)等方面的創(chuàng)新水平正加速邁向國(guó)際第一方陣。

作為山西省最大的煤炭能源企業(yè)，晉能控股集團(tuán)公司積極發(fā)展瓦斯發(fā)電項(xiàng)目，其中，下屬的裝備制造集團(tuán)金駒煤電化公司圍繞“瓦斯綜合利用”持續(xù)探索，增加潔凈能源供應(yīng)、減少溫室氣體排放，為“碳達(dá)峰、碳中和”山西行動(dòng)提供具體可行的實(shí)施方案。

金駒煤電化公司建設(shè)運(yùn)行的全國(guó)首座一站式高低濃度瓦斯發(fā)電站胡底瓦斯發(fā)電站。邱美 蘇浩/攝

9月5日一大早，在成莊礦矸井泵站和寺河礦常店瓦斯抽放泵站的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，工人正在緊鑼密鼓地進(jìn)行著瓦斯氣體的抽采，抽采出的瓦斯氣體直接被輸送至“儲(chǔ)存氣柜”保存，后經(jīng)過升溫、加壓、除塵等預(yù)處理程序通過管道送至電廠。而成莊46兆瓦瓦斯電廠正是這批瓦斯的對(duì)接單位。

“作為國(guó)內(nèi)首次利用廢棄電力涼水塔建成的瓦斯發(fā)電廠，成莊分布式瓦斯電廠充分利用原煤泥煤矸石電廠停運(yùn)留下來(lái)的巨型冷卻塔，在其內(nèi)部建造發(fā)電車間，為成莊熱電的建設(shè)節(jié)約了土地審批和輸電設(shè)備安裝的大量時(shí)間。”成莊熱電分公司負(fù)責(zé)人張永太說(shuō)。今年1-7月份，成莊46兆瓦瓦斯發(fā)電站共完成發(fā)電量1.7億千瓦時(shí)，消耗煤層氣3696萬(wàn)標(biāo)方，相當(dāng)于減排二氧化碳當(dāng)量55萬(wàn)噸。

在蘆家峪二期瓦斯電廠主控中心，巡檢工申強(qiáng)正通過智慧調(diào)度大屏上展示的三維可視化模型和大數(shù)據(jù)分析，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障判斷。這座全國(guó)出名的“智慧瓦斯電廠”，于去年12月份投產(chǎn)，裝機(jī)容量?jī)H為27兆瓦，預(yù)計(jì)年可消耗瓦斯2700萬(wàn)標(biāo)方，完成發(fā)電量1億千瓦時(shí)。

翻看集團(tuán)公司瓦斯發(fā)電項(xiàng)目名單，其中不乏世界最大的瓦斯發(fā)電廠——沁水寺河120兆瓦瓦斯發(fā)電廠;國(guó)內(nèi)首次利用廢棄電力涼水塔建成的瓦斯發(fā)電廠——成莊46兆瓦分布式瓦斯電廠;全國(guó)首座“一站式”高低濃度瓦斯發(fā)電廠——胡底瓦斯電站;全國(guó)首個(gè)配套智慧電廠平臺(tái)的瓦斯發(fā)電廠——蘆家峪瓦斯電站……

2020年，集團(tuán)公司瓦斯發(fā)電廠共完成發(fā)電量22.75億千瓦時(shí)，連續(xù)12年保持全國(guó)瓦斯發(fā)電量第一。今年1-7月份，瓦斯發(fā)電共完成發(fā)電量12.647億千瓦時(shí)，消耗瓦斯氣3.175億標(biāo)方，相當(dāng)于減排二氧化碳476.25萬(wàn)噸，各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)均取得了驕人成績(jī)。

目前，晉能控股集團(tuán)公司擁有瓦斯發(fā)電廠(站)11座，正在籌備開工建設(shè)廠(站)3座，其直接管理單位為山西金駒煤電化有限責(zé)任公司，已建成的瓦斯電廠遍布晉城市城區(qū)、澤州縣、沁水縣及高平市等多地，總裝機(jī)容量達(dá)325.4兆瓦。

“十四五”期間，晉能控股集團(tuán)公司將充分利用內(nèi)部煤礦井下瓦斯資源，規(guī)劃籌建新的瓦斯發(fā)電項(xiàng)目，以穩(wěn)健的步伐進(jìn)行可再生能源替代行動(dòng)，著力提升清潔能源消納和存儲(chǔ)能力，預(yù)計(jì)到2030年末，瓦斯發(fā)電規(guī)?？蛇_(dá)到465兆瓦以上，“瓦斯氣”年利用可達(dá)到9億標(biāo)方，為山西高質(zhì)量發(fā)展再增綠色動(dòng)力。

科技攻關(guān)讓廢棄礦井及采空區(qū)煤層氣變廢為寶變害為利

日前，晉能控股集團(tuán)山西科學(xué)技術(shù)研究院煤與煤層氣共采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的“廢棄礦井采空區(qū)地面煤層氣抽采技術(shù)研究及示范”項(xiàng)目獲得山西省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。據(jù)悉，此項(xiàng)技術(shù)成果已成功在晉城、西山、陽(yáng)泉、左權(quán)等多個(gè)煤礦區(qū)推廣應(yīng)用，抽采利用煤層氣1.28億立方米，折合碳減排量192萬(wàn)噸。

煤層氣作為溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。煤炭作為我國(guó)的主體能源，經(jīng)過長(zhǎng)期開采，采空區(qū)和廢棄礦井?dāng)?shù)量眾多。據(jù)中國(guó)工程院預(yù)測(cè)，到2030年我國(guó)廢棄礦井將達(dá)1.5萬(wàn)處，殘留煤層氣資源近5000億立方米。廢棄關(guān)閉礦井中的煤層氣如果不加以利用，會(huì)通過采動(dòng)裂隙不斷從井下向地面逸散，不但污染環(huán)境，還易發(fā)生安全事故，產(chǎn)生巨大的環(huán)境和安全隱患。

對(duì)煤礦采空區(qū)和關(guān)閉礦井內(nèi)煤層氣進(jìn)行科學(xué)有效抽采利用，不僅可以消除殘存瓦斯積聚造成的安全隱患，還能變廢為寶，為煤炭產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)創(chuàng)造新的“碳減排”來(lái)源。

晉能控股集團(tuán)山西科學(xué)技術(shù)研究院煤與煤層氣共采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行副主任李國(guó)富介紹，廢棄礦井采空區(qū)地面抽采主要面臨三大難點(diǎn)：第一是選區(qū)，就是如何科學(xué)地評(píng)估一個(gè)礦井的抽采潛力，以及如何優(yōu)選最有利的抽采井位和層位。第二是鉆井，采空區(qū)中殘存大量瓦斯，存在火災(zāi)爆炸隱患，如何保障鉆井施工的安全，這是必須要解決的問題。第三是抽采，就是如何保障井下和地面兩方面的安全，采取什么樣的安全保障措施、抽采工藝如何科學(xué)設(shè)計(jì)等。

為了攻克這些難題，晉能控股集團(tuán)山西科學(xué)技術(shù)研究院煤與煤層氣共采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過深入開展廢棄礦井采空區(qū)煤層氣富集規(guī)律、資源評(píng)價(jià)及井位優(yōu)化研究，在選區(qū)評(píng)價(jià)、安全鉆井、科學(xué)抽采、裝備研發(fā)、綜合利用等方面形成了一整套較為成熟的技術(shù)體系，并制定了山西省地方標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。通過不斷試驗(yàn)摸索，終于突破了成套開發(fā)技術(shù)，抽采單井日產(chǎn)氣量最高達(dá)到8000立方米，抽采甲烷濃度平均保持在50%以上，最高達(dá)95%以上。該項(xiàng)目成果已被中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定為“國(guó)際領(lǐng)先”水平。

廢棄礦井及采空區(qū)煤層氣抽采具有開發(fā)成本低、施工環(huán)節(jié)少、產(chǎn)能釋放快的優(yōu)點(diǎn)，具有可觀的商業(yè)開發(fā)價(jià)值。隨著技術(shù)體系的不斷突破，必將對(duì)山西省建設(shè)國(guó)家非常規(guī)天然氣基地、大力實(shí)施煤層氣增儲(chǔ)上產(chǎn)起到積極促進(jìn)和補(bǔ)充作用，為煤炭產(chǎn)業(yè)“碳減排”闖出一條新路。(記者 王海濱 通訊員 邱美)