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作者:吕灵芝李静
9月14日,吕梁山深处,车随山势盘旋而上。吉宁瓦斯发电站隐约传来机组轰鸣,6台蓝色机组满负荷运转。站长许保才穿梭其间:“声音虽吵,但吵得稳当,每一声都是电。”
沿管道溯源,抽采泵站将井下瓦斯送上地面,经储气柜缓冲、掺混调控系统配比,一路发电、一路直供矿区空调和供热。曾经只能直排的4%低浓度瓦斯,如今变成清洁能源。
改变源于山西焦煤集团华晋焦煤吉宁公司投入150万元,改造低浓度瓦斯专用输送管线,联合科研单位研发高低浓度掺混调控系统,将4%超低浓度瓦斯稳定送入发电机组。2025年,瓦斯发电量达2126.92万度,占抽采总量近四分之一的低浓度瓦斯实现了近零直排。
不能让近1/4低浓瓦斯排空
高浓度瓦斯发电不稀奇,浓度低于5%的低浓度瓦斯才是“无人区”。吉宁公司年产能300万吨,是高瓦斯矿井,主采2号煤层平均厚度6.32米,透气性差。2025年矿井绝对瓦斯涌出量80.72立方米/分钟。两套抽采系统中,高浓度(约34%)瓦斯用于供热发电;占抽采总量近1/4的低浓度(约4%),达不到机组10.5%进气门槛,只能排空。
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“抽采泵昼夜不停,我们却眼睁睁看它排掉。”抽采区区长贾晓龙说。国内低浓度瓦斯中,5%以下气源受技术与安全约束,绝大部分直排,也是环保督察重点。理论上有路,工程化却无成熟先例。该矿副总工程师贾虎虎查文献、对接院所,答复几乎一致:5%以下瓦斯工程化发电,尚无成功先例。
吉宁公司决定自己蹚路。项目论证会上,风险个个绕不过。该矿副矿长赵建华说:“抽出来能用的,绝不能排空。”
“地面搞掺混,井下搞抽采。没有现成经验,就从现场找答案,不搞花架子,投入能省则省,管用就行。”吉宁公司党委书记、董事长、总经理、矿长陈子纬支招、拍板。
150万元撬动“智慧掺混”
技术团队历时两个月核算:高浓度瓦斯浓度约32%、流量150立方米/分钟;低浓度约4%、流量420立方米/分钟。多轮仿真推演后,确定1:3掺混,混合后浓度跨过10.5%的发电门槛。
“纸面配比不难,难的是井下气源天天变。”贾晓龙说。2024年试运行初期,机组频繁启停,症结在于信息断层:井下抽采变了,地面不知道。为此,矿上建立了全链条气源调控预警报备机制,抽采改造、负压调整提前预警,抽采、储气柜、泵站、发电站四方联动,把“事后救火”变成“事前调控”。
硬件改造恪守能改不新买、能复不报废:
——一套闲置锈蚀的细水雾输送系统,修复改造为低浓瓦斯专用通道;
——沿河谷新敷设600米高浓瓦斯独立管线,高低浓分管输送,杜绝干扰;
——主管路和掺混节点加装浓度传感器、流量计、压力变送器,数据实时上传中控,自动调节阀门开度,浓度波动在设定范围内自动调控,成了掺混工艺的“智慧大脑”。
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安全上,贾虎虎带领团队逐项排查:“低浓度瓦斯难以直接点燃,但若与空气混合进入5%—15%爆炸极限,风险更高。”服役十余年的水封泄爆装置壳体老化,逐件测绘、更换、打压试验,逐一化解风险隐患。2024年7月主体完工,2025年3月投运,全部改造仅150万元。“靠的是把每一分钱花在刀刃上。”陈子纬说。
从灾害源到效益源
投运后,发电机组从4台扩容至6台,长远规划8台。矿井每日新增瓦斯利用量0.8万立方米,日新增发电量2万至3万度。2025年瓦斯发电量同比提升32.8%;2026年1—8月,发电1076万度,消纳瓦斯566万立方米。低浓瓦斯实现近零直排,甲烷无序排放大幅削减;也相应减少了因瓦斯排放带来的温室效应,检测显示其全年共减少二氧化碳排放量达20余万吨;井下抽采更充分,瓦斯超限风险降低,成功构建了“煤-电-气”循环经济产业链,实现了灾害气体向清洁电能的转化。
“过去把瓦斯当‘敌人’,抽出来赶紧排掉,为了保安全;现在瓦斯是资源,抽出来再利用,安全保住了,效益也来了。”陈子纬说,150万元投资,发电收益和碳减排收益叠加,不到一年即可收回。
吉宁公司的探索,仅靠系统优化和存量改造,就使5%以下低浓瓦斯掺混发电实现工程化稳定运行,为同类高瓦斯矿井从“灾害治理”转向“资源利用”提供了“低门槛、可复制”样本。
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