1、精選優質文檔-傾情為你奉上超低濃度瓦斯（礦井乏氣）合同能源管理發電項目一、項目背景中國埋深在米以內的煤層中含煤層氣資源量達萬億立方米，是世界上第三大煤層氣儲量國，煤層氣開發前景非常可觀。然而，年全國井下開發煤層氣約億立方米，國有高瓦斯突出礦井平均煤層氣的開發率僅為左右。 2006年以來，國家出臺了一系列加快煤層氣抽采利用的政策和意見，充分體現了國家對煤礦瓦斯綜合利用的高度重視及指導方向。從世界范圍看，煤礦瓦斯利用主要集中在民用、發電、工業燃料及化工原料等方面。煤礦瓦斯利用最合理的方式就是發電，而瓦斯發電是利用目前成熟的內燃機技術，僅對內燃機的進氣系統和燃料供給系統加以改造，技術較為可靠。投資少

2、，見效快，一般35年內可收回全部投資。在發電基礎上實現“冷、熱、電”三聯供，改善煤礦職工和當地居民生產、生活條件，節能減排，保持可持續發展、實現優化產業結構、安全環保生產。煤礦通風排出的煤礦瓦斯，CH4含量一般低于1%，稱之為風排瓦斯（俗稱“乏風”）。全世界因煤礦開采每年排入大氣中的甲烷總量為2500萬噸，隨著煤炭產量的增加，預計到2010年甲烷排放量將增至2800萬噸，其中70%來自甲烷濃度低于1%的風排瓦斯中。這部分煤礦瓦斯由于CH4濃度太低，利用技術難度較大。目前，世界上幾乎所有煤礦的風排瓦斯都未進行回收處理，直接排放到大氣中。將甲烷直接排放到大氣中，一方面造成了有限的不可再生資源的嚴重

3、浪費，僅每年從煤礦風排瓦斯中釋放的瓦斯其低位發熱量相當于3370萬噸標準煤的低位發熱量；另一方面造成了大氣污染，加劇了溫室效應，單位質量的CH4對大氣溫室效應影響GWP(GlobalWarm-ingPotential)是CO2的21倍。因此，合理回收利用乏風中瓦斯具有節能和環保雙重意義。二、低濃度瓦斯利用技術與CDM項目開發清潔發展機制，簡稱CDM(Clean Development Mechanism)，是京都議定書中引入的三個靈活履約機制之一。2005年2月16日京都議定書正式生效后，根據“共同但有區別的責任”原則，京都議定書只給工業化國家制定了減排任務，但沒有對發展中國家作這個要求。發達

4、國家通過在發展中國家實施具有溫室氣體減排效果的項目，把項目所產生的溫室氣體減少的排放量作為履行京都議定書所規定的一部分義務。一個年交易值高達150億美元左右的國際溫室氣體貿易市場已經啟動。2004年12月，晉城煤業集團12萬千瓦煤層氣電廠項目所產生的經核證的溫室氣體減排量被世行托管的碳化基金(PCF)收購，價值達1900萬美元。這是我國執行京都議定書第一個環保減排購買協議指標項目。積極參與CDM項目的運作，也將給本項目帶來非常可觀的收益。中國政府已確定三個清潔發展機制優先領域，其中之一是鼓勵在煤礦瓦斯項目中應用環境機制，以減少中國煤礦甲烷排放。從技術成熟度、適用性、產品需求以及經濟性考慮，低濃

5、度瓦斯發電技術將是未來的主流發展趨勢，國家已經從政策激勵、制定標準等方面予以支持。將低濃度瓦斯利用技術與CDM項目開發相結合，以提高低濃度瓦斯利用的經濟性。對實施“減排”工作有重大的現實意義，三、項目概述煤礦瓦斯（甲烷含量為50-95%）是優質潔凈的氣體能源，但同時也是煤礦生產中最大的安全隱患。煤礦通常采用大量通風來排放煤礦瓦斯（稱為礦井乏風，Ventilation Air Methane，簡稱VAM），乏氣，是煤礦礦井通風排放氣體，安全要求甲烷濃度含量低于1%的巷道通風排放氣體，通常作為廢氣排放入大氣，中國每年因采煤向大氣排放的甲烷氣體達100億立方米，居世界第一，約占世界采煤排放甲烷總量的

6、1/3。在中國煤礦排放的甲烷中，礦井乏風占91，是甲烷的最大工業排放源。因此, 治理和利用礦井乏風甲烷，是我國面臨的緊迫任務。目前國內還未發現與煤礦乏風瓦斯氧化有關的專利。1、乏氣回收發電裝置技術發展過程我公司引進的逆流程反應器礦井乏風瓦斯發電技術，是美國經過14年的設計和研發，設計制造并已經成功試驗完成了全球獨一無二大型煤礦乏氣發電系統。第一臺示范項目于1994年在英國安裝運行，進行了有效的瓦斯減排并取得良好經濟效益。2001年由澳大利亞溫室效應辦公室支持，在澳大利亞煤礦建設了一座礦井乏風瓦斯發電站，處理了煤礦m3/h的濃度為0.9的通風瓦斯（乏風），回收的能量用于驅動一臺6MW的發電機運轉

7、，到目前已經進行了多年的安全無事故的成功項目測試，并獲得2005年ACARP最優秀溫室氣體項目獎。2007年，在美國環境署（EPA）和美國能源部（DOE）的支持下，在美國煤礦建設了一座礦井乏風瓦斯發電站。2、技術簡介A、工作原理反應器兩端是石英砂或陶瓷顆粒構成的熱交換介質層,熱交換介質層中心裝有電熱元件,反應器周圍有較好的絕熱層. 通過氧化劑使礦井乏氣達到低溫氧化發熱效果。先用電將陶瓷床中心部分加熱到1000攝氏度，然后礦井乏風通過陶瓷床。當礦井乏風通過陶瓷床中部的高溫區時甲烷迅速氧化，通過熱交換，氧化能量被傳遞到陶瓷床材料周圍。熱交換的效率很高，在一個平衡系統中，入口處和出口處氣體的溫差只有

8、大約40攝氏度。在氣體和熱交換介質固體床之間發生生熱交換時，礦井乏風以一個方向流入和通過反應器，氣體溫度不斷提高，直至甲烷氧化。然后，氧化的熱產品隨著繼續向床的另一邊移動而逐漸降熱，直至氣體流動自動發生反轉。在甲烷自動點火溫度（1000攝氏度）工作時，催化反應器能大量降低自動點火溫度。采用熱交換技術的這兩種反應器均產生熱量，可用來滿足當地的采暖需要，或用來發電。氧化過程只在陶瓷床內部發生，沒有火焰，溫度的水平分布非常均勻。因為溫度變化不大，不產生瞬間高溫，所以不會產生氮氧化物。工作原理礦井乏氣無甲烷通風乏氣 完全氧化向下流動向上流動熱量發生裝置蒸汽蒸汽水過熱蒸汽經驗結果: 超過0.2%濃度甲烷

9、氣體乏氣即能被轉換* 0.4% 濃度甲烷乏氣, 50% 被轉換為0.2% 甲烷濃度含量氣體* 1.0% 濃度甲烷乏氣, 80%含量被轉換B、工作過程氣體(排風瓦斯/乏氣)與固體(熱交換介質)在反應區進行熱交換，氣體受熱達到瓦斯燃燒所需溫度，發生氧化反應(燃燒)，放出熱量。一個循環包括兩次風流轉向，所以，每一次轉向稱為半循環。在第一個半循環中，閥1打開，閥2關閉，風流從反應器底部流向頂部。經過一段時間(主要由反應生成的熱量確定)，閥2打開，閥1關閉，風流從頂部流向底部，完成另一半循環（圖二）。開始運行時，電熱元件對熱交換介質進行預熱，使之達到反應所需溫度(約1000)。在第一個半循環中，回風流以

10、常溫通過反應器，由于熱交換介質層中心溫度達到引燃瓦斯所需溫度，發生氧化反應。 熱流轉換反應器簡圖甲烷氣體氧化 觸媒反應過程（圖二）接觸反應堆示意圖 (雙層觸媒)熱交換閥門 2閥門 1閥門1閥門 2空氣、甲烷熱交換介質熱交換介質催化劑催化劑空氣、二氧化碳水、熱量*燃燒房閥門#2 打開C. 構成乏氣安全氧化發生器由一個鋼制容器組成，內部是陶瓷床，加熱元件位于陶瓷床中央。由于采用的是箱式標準化設計，所以很容易擴容、搬遷到其他風井重新安裝也很容易，可以根據礦井的生產需要而移動。如果甲烷濃度低到0.1，仍然可以運轉而不需要補充額外的能量。如果甲烷濃度高于0.1，就可以從系統中回收熱量并產生諸如熱水、過熱

11、蒸氣等，然后利用蒸氣來推動汽輪機發電。該系統氧化甲烷的效率高達98，最終將甲烷轉化為二氧化碳和水。無明火:交換器內完全氧化. 氧化發生: 陶瓷內膽加熱器發熱效率:低濃度持續自燃 (0.1%甲烷氣體濃度). 無明火發生器20oC / 70 F1000oC / 1830 F60oC / 140 F1994甲烷氣體消除裝置英國煤礦成功試驗裝置:8000 m3/h of 礦井乏風，甲烷濃度0.3 0.6 % .甲烷消除后排放濃度 0.1 % .第一代煤礦乏氣環保裝置示范工程- 1994年 BHP 澳大利亞 2001 - 2002能源轉換事例6000 m3/h 礦井乏氣提供 90%乏氣轉換熱水. 生產能

12、力維持12個月不間斷供應.第二代礦井乏氣燃燒能源轉換器 2001 - 2002第二代煤礦礦井乏氣燃燒能源轉換裝置示范工程 - 小規模能源燃燒能源轉換裝置2005，04,05，試驗成功項目最成功的澳大利亞減少溫室氣體排放能源轉換項目250 000 m3/h (150 000 標準立方英尺/每分鐘) 礦井通風乏氣發電量 6 MW （6兆瓦） BHP 澳大利亞 2005大型乏氣發電裝置規劃圖第三代乏氣發電設備的礦井安裝示范工程 - 世界首例乏氣發電設備裝置第三代：大型 乏氣發電設備3.項目建設規劃及投資預算 每MW裝機容量的投資與采用的輪機的容量有關，每臺機組的容量越高，則每MW投資越低。較高的資本

13、成本或瓦斯抽放成本會降低收益，產能越高，減排價格越高，礦井乏風的濃度越高，效益就約好。以采集排風量50-100萬立方/小時的礦井，抽取25萬立方/小時乏風，乏風甲烷含量0.7-1.0%，發電標準裝機6000KM為例：A. 設備使用占地5000平方米B. 設備采購、工程建設等預計總投入人民幣8000萬元C. 建設周期1年完成即可投入使用D. 發電6000瓦每小時，自用耗電1000瓦每小時，并網送電5000瓦每小時E. 預計全年送電：5000瓦X8000小時（每年）4000萬度F. 減少甲烷排放相當于二氧化碳排放當量24萬噸/每年四、合同能源管理模式EMCO是一種基于合同能源管理和新運行機制的節能

14、服務公司，中文譯為“合同能源管理控制專業化節能服務公司”。EMCO與愿意進行節能改造的客戶簽訂節能服務合同，向客戶提供能源效率審計、節能項目設計、原材料和設備采購、施工、監測、培訓、運行管理等一條龍服務，并通過與客戶分享項目實施后產生的節能效益獲得滾動發展。合同能源管理的新型經營模式，在我國礦井乏氣發電、能源再生利用、減排等方面將發揮重大作用。本項目以上述三、3的基本設計方案為例，1.項目初始投入資金8000萬元人民幣2.發電效益：5000瓦 x 8000小時/年 x 電價0.5元/度2000萬元/年3.國際碳匯貿易收入：CDM 24萬噸 x USD10/每噸240萬美元/年不計算CDM指標收益，僅投資收益率達20%，預計5年回收投入成本。五、市場前景目前我國礦井乏氣排放占甲