近日，生态环境部发布了两项最新的CCER方法学：煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用、公路隧道照明系统节能，由此全国自愿减排交易市场（CCER）重启之后，已经有6项领域的减排方法学（前四项详情可见之前的公众号文章）。今天，我们结合《温室气体自愿减排项目方法学 煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用（征求意见稿）》编制说明来探讨一下关于煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用CCER方法学（以下简称“瓦斯利用方法学”）。首先，煤炭目前仍然是我国使用的第一大能源，我国煤矿资源丰富，在对煤矿的开采过程中会产生大量的瓦斯气体；其次，产生的瓦斯气体中包含有温室气体甲烷，而煤炭甲烷逃逸排放是我国最主要的人为甲烷排放源，约占全国甲烷排放总量的40%；最后，对煤炭瓦斯项目的减排利用开发可以追溯到2013年（当时是旧CCER的第一批方法学），积累了相当多的实践经验，在这方面保留有一定的技术和人才力量。本次瓦斯利用方法学支持的是：甲烷体积浓度不超过8%的煤矿瓦斯以及风排瓦斯的利用。煤矿企业在回收瓦斯气体过程中，主要利用的是经济性较好、甲烷浓度在8%—30%的瓦斯气体进行燃烧发电。由于投资成本过高，经济性较差，很多企业对于浓度低于8%的瓦斯气体没有做到充分利用，甚至直接排放到大气中。所以，为了避免甲烷直接排放，减少化石能源发电产生的的温室气体排放，鼓励有减排技术和资金的企业投入到低浓度甲烷的瓦斯气体回收上来，制定本方法学。经估算，当前已建瓦斯利用项目可产生的年减排量约为450万吨二氧化碳当量（CO2e），至2030年减排量可增加至约2000万吨CO2e。根据《煤矿安全规程》规定抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧。本次瓦斯利用方法学选择了无焰氧化的两种技术路线：一种是将二者掺混至甲烷体积浓度1%左右，输送至蓄热式氧化装置，在900℃以上的高温环境瞬间无火焰氧化；另一种是对风排瓦斯进行催化氧化，在350℃的环境进行无焰氧化。前者是将含有甲烷的瓦斯气体投入到高温燃烧炉中进行甲烷氧化反应的过程。利用在密闭式高温状态下，蓄热式氧化炉内产生一个低含氧量的环境，当炉内温度加热到900℃以上时，已经形成了一个含氧量极低的环境，抑制了炉内空气的燃烧；此时让含甲烷气体（甲烷的自燃点是538℃）的瓦斯气进入炉内，甲烷立马自燃起来，炉内空气也随之燃烧起来，瞬间将甲烷进行无焰氧化。在这个缺氧环境下，不仅能有效减少二氧化碳的排放还能产生大量的热能，据估算氧化3600立方米甲烷相当于减排二氧化碳50吨。
后者风排瓦斯是一种是含甲烷浓度0.75%以下的煤矿瓦斯，虽然浓度低，但是甲烷总量巨大，长期以来，都被人们无视直接排放到空气中了。本次瓦斯利用方法学选择将风排瓦斯进行催化氧化一方面是因为，甲烷浓度过低，加入催化剂后跟容易燃烧；另一方面是可以有效降低能源消耗。其无焰氧化减排的原理跟前者无异。瓦斯利用方法学采用免予额外性论证的方式，以期通过温室气体自愿减排交易机制支持低浓度煤矿瓦斯项目由产业发展初期向规模化发展的顺利过渡。煤矿瓦斯无焰氧化项目仍处于产业发展初期，项目投资成本高，未形成规模效应。目前，全国已经投入运行的煤矿瓦斯无焰氧化项目仅有20个左右，项目收益率皆低于行业基准收益率13%，不具备经济性。
2023年4月彬长矿业小庄矿超低浓度瓦斯综合利用项目运行首月，日平均摧毁瓦斯量14m³/min、制热量17GJ/h，向矿井供水温度89.2℃、回水温度66.6℃，取得了累计供热量13691GJ、摧毁瓦斯量76万m³的好成绩。
▲小庄矿超低浓度瓦斯综合利用项目（来源：彬长矿业集团）“该项目可将0.3%至1.2%的超低浓度瓦斯输入RTO氧化炉中氧化蓄热，并通过余热锅炉产生约185℃的低压微过热蒸汽，通过板式换热器产生95℃以上的热水，输入供热管网，实现对矿井工业和生活供暖。”该矿通风部技术人员介绍。预计每年节约标准煤3万多吨，实现氮氧化物、硫化物零排放。预计年实现碳减排量28万吨，既减少甲烷对空排放，又满足矿井清洁供暖需求，实现了矿井抽采瓦斯零排放，成为实实造福矿井的“绿色科技”。
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