鄧秋婷姚 逸通訊作者

六盤(pán)水市環(huán)境工程評(píng)估中心 貴州 六盤(pán)水553000

六盤(pán)水市作為煤炭能源型城市，煤炭資源極其豐富，同時(shí)也伴隨產(chǎn)生大量的瓦斯廢氣、煤層氣、煤焦化煤氣等可綜合利用廢氣。近年來(lái)，在六盤(pán)水市創(chuàng)建國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范城市的過(guò)程中，對(duì)能源的使用逐步由重污染能源向清潔能源轉(zhuǎn)化，同時(shí)加強(qiáng)三廢綜合利用，推進(jìn)了六盤(pán)水工業(yè)廢氣的綜合利用。本文就六盤(pán)水市工業(yè)廢氣的綜合利用情況及效益進(jìn)行分析。

1 六盤(pán)水市工業(yè)廢氣排放現(xiàn)狀

2014年至2018年全市工業(yè)廢氣排放總量分別2014年11050億立方米，2015年6289.0億立方米，2016年2201.6億立方米，2017年2912.4億立方米，2018年2520.7億立方米，過(guò)去五年全市工業(yè)廢氣排放總量為24973.7億立方米。五年中全市工業(yè)廢氣二氧化硫排放量為56.12萬(wàn)噸、工業(yè)廢氣煙(粉)塵30.47萬(wàn)噸、工業(yè)廢氣氮氧化物29.81萬(wàn)噸(數(shù)據(jù)來(lái)源于環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù))。

2014-2018年六盤(pán)水市工業(yè)廢氣主要污染物排放量變化趨勢(shì)圖

2014年至2018年全市工業(yè)廢氣主要污染物排放量變化趨勢(shì)如圖，廢氣排放量2018年與2014年相比，廢氣排放量減少了8529.8億立方米，下降77.2 %，總體呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)；工業(yè)廢氣二氧化硫排放量2018年與2014年相比，排放量減少了1.4 萬(wàn)噸，下降12.2 %，總體變化波動(dòng)較大；工業(yè)廢氣煙(粉)塵排放量2018年與2014年相比，排放量減少了4.5 萬(wàn)噸，下降45.8%，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，2018年略有抬升；工業(yè)廢氣氮氧化物2018年與2014年相比，排放量減少了4.8 萬(wàn)噸，下降61.7 %，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2 六盤(pán)水市工業(yè)廢氣綜合利用及效益分析

目前六盤(pán)水市工業(yè)廢氣中進(jìn)行綜合利用的廢氣主要為煤礦瓦斯廢氣、煤層氣開(kāi)發(fā)廢氣、煤焦化焦?fàn)t煤氣，其綜合利用及效益分析如下：

(1)煤礦瓦斯發(fā)電及效益分析。六盤(pán)水市2019年煤礦瓦斯抽采量15.1億立方米，利用率48%，位列全省第一(全省利用率47.1%)。截止2019年底，全市共有煤礦瓦斯發(fā)電站63座，裝機(jī)容量20.632萬(wàn)千瓦，占全省瓦斯發(fā)電裝機(jī)45.8%。其中2019年新(擴(kuò))建成煤礦瓦斯發(fā)電項(xiàng)目8座，新增1.428萬(wàn)千瓦?，F(xiàn)有金佳礦低濃度瓦斯提純制CNG和山腳樹(shù)礦低濃度瓦斯制LNG工廠兩座，示范瓦斯提純加工利用。投入使用的民用瓦斯罐5個(gè)，用戶約1.6萬(wàn)戶，年用瓦斯量2000萬(wàn)立方米。

a.環(huán)境效益分析。瓦斯發(fā)電屬于節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目，是利用煤礦瓦斯發(fā)電，相對(duì)于燃煤電站，減少了CO2、NOX的排放，從而減輕對(duì)環(huán)境的污染。參照中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)《2018年中國(guó)煤電發(fā)展現(xiàn)狀分析，預(yù)計(jì)2020年全國(guó)煤電供電煤耗達(dá)到306.66gk Wh》(2019年8月20日)中2018年全國(guó)煤電供電煤耗將達(dá)307g/k Wh，燃燒每噸標(biāo)煤按排放SO2為0.024t、NOx為0.007t、煙塵0.1 2t計(jì)，全市煤礦瓦斯發(fā)電站63座，裝機(jī)容量20.6 32萬(wàn)k W，折合燃煤發(fā)電需標(biāo)煤63.3 4t，即全市瓦斯發(fā)電工作一小時(shí)可減排SO2約1.5 2t/a、減排NOX約0.4 4t/a、減排顆粒物約7.6 0t/a。并且利用煤礦瓦斯發(fā)電減少了甲烷等的排放，將甲烷氣體轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境危害相對(duì)較小的CO2。由于瓦斯氣體主要成分CH4與CO2造成的溫室效應(yīng)比為21：1，所以本項(xiàng)目建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)CO2減排。

b.經(jīng)濟(jì)效益。瓦斯發(fā)電不僅能保護(hù)環(huán)境取得社會(huì)環(huán)境效益，而且可以取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)平均每度瓦斯發(fā)電成本約需0.12元到0.20元，以六盤(pán)水市電網(wǎng)購(gòu)電(工業(yè)用電)價(jià)格0.4826-0.6430元/千瓦時(shí)計(jì)算，六盤(pán)水市瓦斯發(fā)電項(xiàng)目工作一小時(shí)，產(chǎn)生20.632萬(wàn)k W/h，可節(jié)約購(gòu)電費(fèi)用9.96-13.27萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

瓦斯發(fā)電站還可采用熱電聯(lián)供系統(tǒng)，可以為煤礦提供生活用熱水，從而最大限度地實(shí)現(xiàn)瓦斯的綜合利用。以使用一臺(tái)500GF1-3RW瓦斯發(fā)電機(jī)組(發(fā)電功率為500k w)為例，排煙溫度為500℃左右，通過(guò)“煙氣余熱鍋爐”，吸收排煙余熱，1臺(tái)機(jī)組可產(chǎn)生354.5kg/h壓力是0.4 MPa的飽和蒸汽(飽和溫度133℃)?！盁煔庥酂徨仩t”以電站年運(yùn)行時(shí)間按300天計(jì)，每噸蒸汽按70元計(jì)算，一臺(tái)發(fā)電機(jī)組年可產(chǎn)生蒸汽量=354.5kg/h×24h×300天≈2500t；尾氣余熱效益為：2500t×70元/t≈17.5萬(wàn)元。

(2)煤層氣開(kāi)發(fā)利用及效益分析。目前在市內(nèi)從事煤層氣資源勘查、瓦斯治理地面勘探工程的企業(yè)有貴州盤(pán)江煤層氣開(kāi)發(fā)利用有限責(zé)任公司、六盤(pán)水能源投資開(kāi)發(fā)有限公司、格瑞克貴胄勘探開(kāi)發(fā)有限公司、水礦奧瑞安清潔能源公司4家，累計(jì)建設(shè)煤層氣井180口。其中盤(pán)州松河井場(chǎng)9口井每天排采煤層氣約2000立方米，經(jīng)管網(wǎng)輸送到雞場(chǎng)坪進(jìn)行民用、商用，每天利用量1000立方米。六枝牛場(chǎng)、水城比德、鐘山大河3個(gè)瓦斯治理地面勘探項(xiàng)目建成煤層氣產(chǎn)能2萬(wàn)立方米/天，配套建設(shè)了集(輸)氣站、壓縮加工站實(shí)現(xiàn)煤層氣回收利用。2019年1-11月煤層氣地面抽采量719萬(wàn)立方米，利用量443.74萬(wàn)立方米，利用率61.7%。

a.環(huán)境效益分析。煤炭資源開(kāi)采過(guò)程中，大量的煤層氣以通風(fēng)瓦斯的形式被排放到大氣中，不僅造成煤層氣資源的白白浪費(fèi)，還會(huì)增加溫室效應(yīng)、破壞環(huán)境。煤層氣開(kāi)發(fā)利用的環(huán)境效益，以替代環(huán)境影響較大的煤炭進(jìn)行對(duì)比(參照中國(guó)石油■百科網(wǎng)站中《煤層氣，你了解多少》)，1立方米煤層氣熱值相當(dāng)于1.26千克標(biāo)煤，按照2019年1-11月六盤(pán)水市煤層氣利用量443.7 4萬(wàn)立方米，可替代5591.1 24噸標(biāo)煤燃燒(因煤層氣經(jīng)處理屬清潔能源，產(chǎn)生大氣污染物較少，忽略不計(jì))，可減排SO2約134.1 9t/a、減排NOX約39.1 4t/a、減排顆粒物約670.9 3t/a。

b.經(jīng)濟(jì)效益。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，煤層氣開(kāi)發(fā)利用能減少煤礦瓦斯，直接效果是建設(shè)瓦斯事故所造成的損失，同時(shí)可有效減少礦井每天安全投入資金，提高煤礦生產(chǎn)效率。并且煤層氣的開(kāi)發(fā)利用作為優(yōu)質(zhì)能源作為天然氣的重要補(bǔ)充，可有效緩解我國(guó)能源短缺和結(jié)構(gòu)性矛盾。

(3)煤焦化煤氣綜合利用及效益分析?，F(xiàn)有正常生產(chǎn)焦化企業(yè)4家，規(guī)模465萬(wàn)噸/年。分別為貴州盤(pán)江電投天能焦化有限公司，規(guī)模200萬(wàn)噸/年，盤(pán)縣宏盛煤焦化有限公司，規(guī)模120萬(wàn)噸/年，六盤(pán)水市旗盛煤焦化公司，規(guī)模45萬(wàn)噸/年，首鋼水鋼煤焦化公司，規(guī)模100萬(wàn)噸/年。其中盤(pán)江電投天能焦化配套建設(shè)了5萬(wàn)噸/年苯加氫和12萬(wàn)噸/年焦?fàn)t煤氣制液化天然氣(LNG)裝置，對(duì)焦化過(guò)程產(chǎn)生粗苯、焦?fàn)t煤氣等副產(chǎn)品進(jìn)行加工利用，延長(zhǎng)焦化產(chǎn)業(yè)鏈，提高焦化產(chǎn)業(yè)附加值。2019年全市焦炭產(chǎn)量384.43萬(wàn)噸，苯加氫4.08萬(wàn)噸，LNG液化天然氣(LNG)8.22萬(wàn)噸，其中LNG 產(chǎn)量首次突破8萬(wàn)噸，增幅15%。

a.環(huán)境效益分析。焦?fàn)t煤氣作為一種混合物，含有一氧化碳、硫化氫、甲烷等氣體，在充分燃燒后會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、氮氧化物等多種污染氣體，直接排出后對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生污染。而利用焦?fàn)t煤氣低溫分離制造的LNG 液化天然氣屬于清潔環(huán)保能源，經(jīng)過(guò)一系列預(yù)處理，脫除重質(zhì)烴、硫化物、二氧化碳等雜志后，主要成分為烷烴，使用過(guò)程幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，替代煤炭和石油燃燒時(shí)可減少CO2及其他有害氣體的排放，有利于緩解溫氏效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)天然氣替代汽油作為汽車燃料，排氣污染小，性價(jià)比高，已成為世界車用清潔燃料的發(fā)展方向。

b.經(jīng)濟(jì)效益分析。焦?fàn)t煤氣低溫分離LNG液化天然氣的經(jīng)濟(jì)效益為：一是具有運(yùn)輸成本優(yōu)勢(shì)，原來(lái)的LNG 生產(chǎn)廠大多靠近天然氣氣田，而使用市場(chǎng)大多在內(nèi)地，利用焦?fàn)t煤氣制造LNG 可大幅降低運(yùn)輸成本；二是相比天然氣井口，原料成本低，天然氣液化采用的天然氣井口價(jià)格在0.9元/m3左右，而焦?fàn)t煤氣的價(jià)格相對(duì)比較低，生產(chǎn)成本主要是能耗成本，所以生產(chǎn)出來(lái)的LNG在價(jià)格上也非常有競(jìng)爭(zhēng)力；三是投資小回報(bào)大，引用雜志《燃料與化工》2009年7月刊《焦?fàn)t煤氣綜合利用制取液化天然氣》文章中“建設(shè)一座焦?fàn)t煤氣LNG產(chǎn)量為10×105m3/d液化分離工廠，投資大概在15000萬(wàn)元左右”，而焦?fàn)t煤氣液化成本在1.0元/m3左右，目前LNG 出廠價(jià)格按照2.5 元/m3計(jì)算，利潤(rùn)在1.5 元/m3左右，年利潤(rùn)月4950萬(wàn)元，約3年即可收回成本。