六盘水市工业废气综合利用情况及效益分析

邓秋婷姚 逸通讯作者

六盘水市环境工程评估中心 贵州 六盘水553000

六盘水市作为煤炭能源型城市，煤炭资源极其丰富，同时也伴随产生大量的瓦斯废气、煤层气、煤焦化煤气等可综合利用废气。近年来，在六盘水市创建国家循环经济示范城市的过程中，对能源的使用逐步由重污染能源向清洁能源转化，同时加强三废综合利用，推进了六盘水工业废气的综合利用。本文就六盘水市工业废气的综合利用情况及效益进行分析。

1 六盘水市工业废气排放现状

2014年至2018年全市工业废气排放总量分别2014年11050亿立方米，2015年6289.0亿立方米，2016年2201.6亿立方米，2017年2912.4亿立方米，2018年2520.7亿立方米，过去五年全市工业废气排放总量为24973.7亿立方米。五年中全市工业废气二氧化硫排放量为56.12万吨、工业废气烟(粉)尘30.47万吨、工业废气氮氧化物29.81万吨(数据来源于环统数据)。

2014-2018年六盘水市工业废气主要污染物排放量变化趋势图

2014年至2018年全市工业废气主要污染物排放量变化趋势如图，废气排放量2018年与2014年相比，废气排放量减少了8529.8亿立方米，下降77.2 %，总体呈现明显下降趋势；工业废气二氧化硫排放量2018年与2014年相比，排放量减少了1.4 万吨，下降12.2 %，总体变化波动较大；工业废气烟(粉)尘排放量2018年与2014年相比，排放量减少了4.5 万吨，下降45.8%，总体呈现下降趋势，2018年略有抬升；工业废气氮氧化物2018年与2014年相比，排放量减少了4.8 万吨，下降61.7 %，总体呈现下降趋势。

2 六盘水市工业废气综合利用及效益分析

目前六盘水市工业废气中进行综合利用的废气主要为煤矿瓦斯废气、煤层气开发废气、煤焦化焦炉煤气，其综合利用及效益分析如下：

(1)煤矿瓦斯发电及效益分析。六盘水市2019年煤矿瓦斯抽采量15.1亿立方米，利用率48%，位列全省第一(全省利用率47.1%)。截止2019年底，全市共有煤矿瓦斯发电站63座，装机容量20.632万千瓦，占全省瓦斯发电装机45.8%。其中2019年新(扩)建成煤矿瓦斯发电项目8座，新增1.428万千瓦。现有金佳矿低浓度瓦斯提纯制CNG和山脚树矿低浓度瓦斯制LNG工厂两座，示范瓦斯提纯加工利用。投入使用的民用瓦斯罐5个，用户约1.6万户，年用瓦斯量2000万立方米。

a.环境效益分析。瓦斯发电属于节能环保项目，是利用煤矿瓦斯发电，相对于燃煤电站，减少了CO2、NOX的排放，从而减轻对环境的污染。参照中国产业信息网《2018年中国煤电发展现状分析，预计2020年全国煤电供电煤耗达到306.66gk Wh》(2019年8月20日)中2018年全国煤电供电煤耗将达307g/k Wh，燃烧每吨标煤按排放SO2为0.024t、NOx为0.007t、烟尘0.1 2t计，全市煤矿瓦斯发电站63座，装机容量20.6 32万k W，折合燃煤发电需标煤63.3 4t，即全市瓦斯发电工作一小时可减排SO2约1.5 2t/a、减排NOX约0.4 4t/a、减排颗粒物约7.6 0t/a。并且利用煤矿瓦斯发电减少了甲烷等的排放，将甲烷气体转化为对环境危害相对较小的CO2。由于瓦斯气体主要成分CH4与CO2造成的温室效应比为21：1，所以本项目建设可以实现CO2减排。

b.经济效益。瓦斯发电不仅能保护环境取得社会环境效益，而且可以取得很好的经济效益。根据经验平均每度瓦斯发电成本约需0.12元到0.20元，以六盘水市电网购电(工业用电)价格0.4826-0.6430元/千瓦时计算，六盘水市瓦斯发电项目工作一小时，产生20.632万k W/h，可节约购电费用9.96-13.27万元，经济效益非常显著。

瓦斯发电站还可采用热电联供系统，可以为煤矿提供生活用热水，从而最大限度地实现瓦斯的综合利用。以使用一台500GF1-3RW瓦斯发电机组(发电功率为500k w)为例，排烟温度为500℃左右，通过“烟气余热锅炉”，吸收排烟余热，1台机组可产生354.5kg/h压力是0.4 MPa的饱和蒸汽(饱和温度133℃)。“烟气余热锅炉”以电站年运行时间按300天计，每吨蒸汽按70元计算，一台发电机组年可产生蒸汽量=354.5kg/h×24h×300天≈2500t；尾气余热效益为：2500t×70元/t≈17.5万元。

(2)煤层气开发利用及效益分析。目前在市内从事煤层气资源勘查、瓦斯治理地面勘探工程的企业有贵州盘江煤层气开发利用有限责任公司、六盘水能源投资开发有限公司、格瑞克贵胄勘探开发有限公司、水矿奥瑞安清洁能源公司4家，累计建设煤层气井180口。其中盘州松河井场9口井每天排采煤层气约2000立方米，经管网输送到鸡场坪进行民用、商用，每天利用量1000立方米。六枝牛场、水城比德、钟山大河3个瓦斯治理地面勘探项目建成煤层气产能2万立方米/天，配套建设了集(输)气站、压缩加工站实现煤层气回收利用。2019年1-11月煤层气地面抽采量719万立方米，利用量443.74万立方米，利用率61.7%。

a.环境效益分析。煤炭资源开采过程中，大量的煤层气以通风瓦斯的形式被排放到大气中，不仅造成煤层气资源的白白浪费，还会增加温室效应、破坏环境。煤层气开发利用的环境效益，以替代环境影响较大的煤炭进行对比(参照中国石油■百科网站中《煤层气，你了解多少》)，1立方米煤层气热值相当于1.26千克标煤，按照2019年1-11月六盘水市煤层气利用量443.7 4万立方米，可替代5591.1 24吨标煤燃烧(因煤层气经处理属清洁能源，产生大气污染物较少，忽略不计)，可减排SO2约134.1 9t/a、减排NOX约39.1 4t/a、减排颗粒物约670.9 3t/a。

b.经济效益。从社会经济角度来说，煤层气开发利用能减少煤矿瓦斯，直接效果是建设瓦斯事故所造成的损失，同时可有效减少矿井每天安全投入资金，提高煤矿生产效率。并且煤层气的开发利用作为优质能源作为天然气的重要补充，可有效缓解我国能源短缺和结构性矛盾。

(3)煤焦化煤气综合利用及效益分析。现有正常生产焦化企业4家，规模465万吨/年。分别为贵州盘江电投天能焦化有限公司，规模200万吨/年，盘县宏盛煤焦化有限公司，规模120万吨/年，六盘水市旗盛煤焦化公司，规模45万吨/年，首钢水钢煤焦化公司，规模100万吨/年。其中盘江电投天能焦化配套建设了5万吨/年苯加氢和12万吨/年焦炉煤气制液化天然气(LNG)装置，对焦化过程产生粗苯、焦炉煤气等副产品进行加工利用，延长焦化产业链，提高焦化产业附加值。2019年全市焦炭产量384.43万吨，苯加氢4.08万吨，LNG液化天然气(LNG)8.22万吨，其中LNG 产量首次突破8万吨，增幅15%。

a.环境效益分析。焦炉煤气作为一种混合物，含有一氧化碳、硫化氢、甲烷等气体，在充分燃烧后会产生二氧化硫、氮氧化物等多种污染气体，直接排出后对大气环境产生污染。而利用焦炉煤气低温分离制造的LNG 液化天然气属于清洁环保能源，经过一系列预处理，脱除重质烃、硫化物、二氧化碳等杂志后，主要成分为烷烃，使用过程几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，替代煤炭和石油燃烧时可减少CO2及其他有害气体的排放，有利于缓解温氏效应，从根本上改善环境质量。同时天然气替代汽油作为汽车燃料，排气污染小，性价比高，已成为世界车用清洁燃料的发展方向。

b.经济效益分析。焦炉煤气低温分离LNG液化天然气的经济效益为：一是具有运输成本优势，原来的LNG 生产厂大多靠近天然气气田，而使用市场大多在内地，利用焦炉煤气制造LNG 可大幅降低运输成本；二是相比天然气井口，原料成本低，天然气液化采用的天然气井口价格在0.9元/m3左右，而焦炉煤气的价格相对比较低，生产成本主要是能耗成本，所以生产出来的LNG在价格上也非常有竞争力；三是投资小回报大，引用杂志《燃料与化工》2009年7月刊《焦炉煤气综合利用制取液化天然气》文章中“建设一座焦炉煤气LNG产量为10×105m3/d液化分离工厂，投资大概在15000万元左右”，而焦炉煤气液化成本在1.0元/m3左右，目前LNG 出厂价格按照2.5 元/m3计算，利润在1.5 元/m3左右，年利润月4950万元，约3年即可收回成本。