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控制甲烷排放，不僅具有減緩短期氣候升溫的氣候效益，還有替代燃料和工業(yè)原料所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。由于煤炭開采環(huán)節(jié)會逸出以甲烷為主的瓦斯氣體，煤炭開采過程是甲烷排放相對集中的領域。

多年來，黃河流域立足于煤炭資源稟賦，逐漸形成以粗放式開發(fā)為主的高碳開發(fā)模式，而瓦斯治理與利用是煤礦轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要突破口。提高煤礦瓦斯利用率，可以大幅度減少煤炭開發(fā)過程排放到空氣中的甲烷，成為短期內(nèi)扭轉(zhuǎn)氣候變化態(tài)勢的有效途徑之一。

(資料圖)

隨著《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》的發(fā)布，瓦斯治理成為黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。在國家政策和市場需求的助推下，煤礦瓦斯治理及利用產(chǎn)業(yè)正獲得充沛的發(fā)展動能，煤礦瓦斯在清潔、安全、穩(wěn)定、高效冷熱電聯(lián)供等領域的應用被不斷開發(fā)。

因為低濃度瓦斯接近5%至16%的甲烷屬于爆炸極限范圍，不管是用于壓縮還是液化，都有爆炸的危險，將煤礦瓦斯進行安全摻混處理便成為主流的低濃度瓦斯利用技術。然而，一直以來囿于國內(nèi)技術制約，超低濃度瓦斯仍無法被有效利用，始終是瓦斯收集利用領域的痛點。山西航天國泰清潔能源有限公司（以下稱為“山西航天國泰”）通過自主研發(fā)，突破了超低濃度瓦斯安全、穩(wěn)定、高效、清潔治理及利用的技術壁壘，實現(xiàn)了超低濃度瓦斯的就地取材和靈活應用。

控制煤礦瓦斯排放成為趨勢，黃河流域潛力巨大

瓦斯是煤炭的伴隨產(chǎn)物，又名“煤層氣”，是從煤和圍巖中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等組成的混合氣體。瓦斯是煤礦生產(chǎn)中的有害因素，它不僅污染空氣，而且當空氣中瓦斯含量為5%～16%時，遇火會引起爆炸，瓦斯被認為是煤礦安全事故的頭號殺手。

為確保生產(chǎn)安全，大多數(shù)煤礦企業(yè)將大量空氣通入礦井，將瓦斯甲烷濃度稀釋后直接排空。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會數(shù)據(jù)顯示，2017年，中國占全球煤礦甲烷排放量的43%，其中只有35%被利用，其余均逃逸到大氣中。

作為加速全球氣候變暖的第二大溫室氣體，甲烷對于氣候變化的影響已經(jīng)不容忽視。而另一方面，與二氧化碳不同的是，甲烷在大氣中僅留存大約十年，這意味著控制甲烷排放可以快速減少其對全球變暖的影響。甲烷減排措施作為實現(xiàn)氣候變化目標的重要手段的觀點已經(jīng)逐漸成為共識。

控制甲烷的同時也是利用甲烷。甲烷具有資源屬性，甲烷回收后既是可利用的清潔能源，也是重要的化工原料。生態(tài)環(huán)境部應對氣候變化司司長李高曾表示中國將挖掘煤礦和油氣領域甲烷減排潛力，在煤炭資源和行業(yè)較為集中的省份開展示范項目。

黃河流域是我國重要的化石能源生產(chǎn)基地，隨著“穩(wěn)步推動煤層氣等非常規(guī)油氣資源開采利用”被明確列入《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》，加強黃河流域的甲烷減排已然成為推動黃河流域?qū)崿F(xiàn)生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的重要手段。

以黃河流域的山西省為例，作為煤炭大省，煤炭產(chǎn)業(yè)帶來的環(huán)境污染、瓦斯安全隱患等問題始終是山西經(jīng)濟轉(zhuǎn)型面臨的挑戰(zhàn)。據(jù)山西省統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，省內(nèi)埋深2000米以淺的煤層氣地質(zhì)資源量約8.31萬億立方米，占到全國煤層氣資源量的近1/3。如果能將這部分資源加以充分利用，既有助于山西實現(xiàn)減排目標，又能推動山西能源結構的低碳化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)氣候與經(jīng)濟的雙重收益。

然而，煤炭行業(yè)泄漏出的甲烷濃度低、波動大，回收利用的技術難度大、成本高，這些因素使得煤礦甲烷減排在技術與經(jīng)濟方面面臨巨大挑戰(zhàn)。

創(chuàng)新超低濃度瓦斯氧化技術，填補市場空白

從目前技術應用情況來看，30%以上的高濃度瓦斯可以進行直接利用。濃度在8%-30%的抽采瓦斯，可以直接用做內(nèi)燃機發(fā)電，從而產(chǎn)生經(jīng)濟效益。而濃度低于8%的抽放瓦斯以及濃度低于0.75%的風排瓦斯，基本全部直接對空排放。

如何破解低濃度瓦斯、超低濃度瓦斯收集利用的技術與成本難題，成為甲烷減排領域的關鍵。部分眼光長遠的企業(yè)意識到了甲烷減排的必要性，開始嘗試在此領域內(nèi)布局，山西航天國泰便是其中之一。

山西航天國泰總經(jīng)理曹國慶介紹道：“早在2017年，我們就意識到甲烷減排和控制的重要性與緊迫性，甲烷控制減排將是未來發(fā)展的大趨勢。但是，我們通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，和國外發(fā)達國家相比，國內(nèi)沒有處理超低濃度瓦斯的技術手段。”

在發(fā)現(xiàn)低濃度瓦斯收集利用的市場空白后，山西航天國泰的技術團隊自主研發(fā)出超低濃度瓦斯氧化安全、穩(wěn)定、高效、清潔的治理及利用技術：以超低濃度瓦斯作為原料，在裝置中經(jīng)過智能混配后，再經(jīng)過蓄熱氧化裝置氧化產(chǎn)生高溫煙氣，產(chǎn)生安全、穩(wěn)定、高效、清潔的熱能，為煤礦提供足夠且穩(wěn)定的制冷、供熱、供電能力。

根據(jù)各家煤礦不同條件的瓦斯情況，技術團隊還可以制定個性化方案。無論是高濃度、低濃度還是超低濃度空排瓦斯，技術所應用投產(chǎn)的項目，均可以通過小型化、可移動式設備，完全利用并轉(zhuǎn)化為清潔能源。

位于柳林縣的金家莊煤業(yè)供熱項目，是上述技術的第一個投產(chǎn)項目。項目運行后，金家莊煤礦的燃煤鍋爐被全部拆除，冬季取暖完全由低濃度瓦斯來替代，每年節(jié)約標準煤3萬多噸，實現(xiàn)了氮氧化物、硫化物零排放，年實現(xiàn)碳減排量28萬噸，既減少了甲烷的對空排放，也滿足了煤礦清潔供暖的需求，成為超低濃度排空瓦斯供暖的一次具有示范意義的有益嘗試。

有了金家莊煤業(yè)供熱項目的成功運行經(jīng)驗，山西航天國泰迎來了更加廣闊的合作空間，先后與山西省內(nèi)的余吾煤業(yè)、興無煤礦等7個試點達成了合作，試點煤礦均非常認可技術及運行效果。據(jù)曹國慶透露，“接下來會有十幾個試點分批次分期落地，我們在全國范圍內(nèi)均有所戰(zhàn)略布局?！?/p>

燃煤鍋爐替代改造供熱示范項目實景圖

甲烷減排領域投資機遇擴大，或?qū)⒂瓉硇屡d市場

但這并不意味著該項技術已經(jīng)達到了可以進行大范圍推廣落地的成熟階段。煤炭工業(yè)太原設計院集團有限公司新能源設計研究院院長、正高級工程師贠利民坦言道，“從盈利情況來看，相較于直接出售煤炭的收益，低濃度瓦斯抽采利用為煤礦企業(yè)帶來的收益可以算是微不足道的。一些煤礦企業(yè)的積極性不高，項目在市場開發(fā)過程中面臨著阻力?！?/p>

前期推廣阻力也是曹國慶深有體會的一點：“一方面，由于低濃度、極低濃度甲烷未列入環(huán)保強制性控制排放政策中，煤礦的接受度較低；另一方面，因為國內(nèi)項目航天國泰首創(chuàng)，因此煤礦對于安全很慎重。經(jīng)過不斷的溝通協(xié)調(diào)，煤礦逐漸意識到甲烷減排的重要性，加之安全性問題得到解決，才慢慢開始有了起色。”

幸運的是，很多大型產(chǎn)業(yè)資本看重綠色低碳投資領域，甲烷的治理和綜合利用符合產(chǎn)業(yè)資本投資方向，項目投資便水到渠成地被吸引加入，公司也成功解決了項目前期因投入資金量大而面臨的資金短缺難題。

“山西煤礦比較多，甲烷排放量也比較大。既然存在這么一個市場空白，又符合國家大的環(huán)保政策。未來，甲烷減排及利用絕對有很好的投資價值、很好的社會和經(jīng)濟意義，所以我們選擇在甲烷領域做一些投資布局。目前可以說，航天國泰算是這個領域的先行者?！睂ι轿骱教靽┻\營技術團隊進行全面深入的調(diào)研后，山西金控下屬中合盛資本管理有限公司投資總監(jiān)白廣云肯定了航天國泰的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

航天環(huán)保產(chǎn)業(yè)基金總經(jīng)理張君亮同樣十分看好航天國泰的投資價值，“航天國泰的市場空間廣闊，儲備項目豐富，其在煤炭開采行業(yè)開展試點，試點煤礦項目監(jiān)測評估方案的實施落地，將對行業(yè)產(chǎn)生標桿示范作用?！?目前，該基金已對航天國泰完成首期投資且正在籌劃增資。該基金將圍繞航天國泰打造甲烷治理及利用的綜合產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈持續(xù)提供資金和資源支持。

航天國泰雙碳運營監(jiān)管平臺

目前各類甲烷減排技術正受到越來越多的資金青睞，甲烷減排行動不止停留在減緩氣候變暖的目的之上，而是逐步從科學共識走向經(jīng)濟共識。在各方利益相關方的專注和支持下，國內(nèi)甲烷減排投資機遇和范圍也將不斷擴大，甲烷減排領域或?qū)⒂瓉硪粋€潛力巨大的新興市場。