本报记者 陈彤 通讯员 姚晋玲
12月5日，记者从晋能控股集团了解到，程庄煤矿深耕细作瓦斯利用，凭借不懈探索与创新，构建“低浓度瓦斯直燃致热循环利用”瓦斯治理新模式，持续提升瓦斯利用水平。该矿低浓度瓦斯直燃致热项目作为阳泉市首个采用国产低浓度瓦斯直燃致热技术，实现气源规模化利用的示范工程，不仅在安全生产和节能减排方面成效显著，还在提升经济效益等方面实现跨越式发展，充分发挥了行业标杆项目的示范作用。
慧眼破局 解锁瓦斯利用新途径
瓦斯作为煤炭开采过程中的伴生产物，甲烷浓度30%以上的高浓度瓦斯已跻身工业燃料、化工原料之列，广泛应用于发电、民用等领域，成为清洁高效的新能源。但甲烷浓度6%-10%以下的低浓度瓦斯，受现有技术的应用限制，尚未得到充分利用。
2020年12月15日，由燕龛公司低浓度瓦斯利用课题项目考察组总工程师刘莹带队，前往成庄矿白沙风井实地观摩学习由原晋煤集团铭石公司负责实施的白沙风井低浓度瓦斯直燃致热一体化技术。该技术在白沙风井已成功替代燃气锅炉，每天供应60℃热水约100吨，突破了《煤矿安全规程》中“抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧”的技术限制，实现了甲烷浓度6%-10%低浓度瓦斯的利用，填补了国内低浓度瓦斯直燃利用的技术空白，达到国内领先水平。
为突破本单位低浓度瓦斯直燃致热技术瓶颈，程庄煤矿认真总结白沙风井的成功经验，于同年12月18日成立低浓度瓦斯利用课题项目筹备组，由董事长担任组长、总工程师担任常务副组长，全面启动低浓度瓦斯直燃致热技术的研发与突破工作。
技术团队在井下工作面、瓦斯储气罐分6次取样（取样瓦斯浓度6%-9%），深入研究低浓度瓦斯的物理化学特性。经多轮论证、比对，确认其符合项目要求标准。在敲定项目实施方案后，随即选定合作厂家，稳步推进低浓度瓦斯直燃致热技术优化升级。
攻坚实干 破解项目落地难题
新建项目千头万绪，充满挑战。在项目建设过程中，程庄煤矿课题项目筹备组综合考量各类因素，最终选址在离程庄煤矿储气罐直线距离约300米的水池旁空地，并预留10米安全隔离带，但面临征地难题。工期不容延误，项目负责人积极协调沟通，仅用7天便敲定土地使用协议。
万事俱备，快马加鞭。土建施工、场地平整、基础夯实、厂房搭建、设备进场、安装调试、整车带负荷试运行……各项工作稳步推进、全部达标。
2021年4月17日，该项目正式投入运行。设备运行最高峰时，所产生的热量可同时满足家属楼供暖和职工洗浴需求。
设备运行一年后，按照厂方要求，必须更换燃烧器。面对设备价格高、采购时间紧、安装任务重的难题，项目工程师孟建国创新性提出借鉴航天飞机技术，在燃烧器内部加装一层隔热瓦延长设备寿命。技术团队随即开展设备停机、冷却、加装隔热瓦等工作。开机试运行，各项指标全部达标。经企业管理部测算，此举可延长燃烧器寿命半年，降低15%的运营维修成本，为企业带来实实在在的经济效益。
彰显价值 书写“双碳”实践答卷
“低浓度瓦斯利用直燃技术燃烧和控制系统主要包括超低瓦斯浓度燃烧机、甲烷浓度监测、压力监测、燃烧室温度监测等。通过自动控制系统对各类阀门、传感器、燃烧机等设备的协调，保障燃烧系统安全稳定运行。直燃设备可一键启动、一键关停，运行操作简单。采用新型低氮燃烧技术，燃烧速度快，火芽非常短，燃烧产物的停留时间非常短暂，燃烧温度在700℃左右，展现了瓦斯资源的高效利用，实现了矿井瓦斯100%利用。”程庄煤矿技术人员指着中控屏介绍道。
经国内知名院校学者、行业专家鉴定，该技术的成功运用可使爆炸浓度的抽采瓦斯进行安全可控的燃烧利用。大量低浓度抽采瓦斯，可实现不受抽采瓦斯浓度、流量波动性影响，全部进行可控的燃烧供热及热富集发电，真正实现矿井废气回收利用，实现大量减排。按照测算，由6台直燃调压控制撬和2台6蒸吨的余热锅炉组成的低浓度瓦斯供热系统，只要消耗20立方米/分钟纯瓦斯，其释放出来的热能，完全可以替代1台冬季使用的12吨蒸汽锅炉和夏季使用的1台4吨蒸汽锅炉。对全部抽采瓦斯回收利用，每年可有效利用600万立方米低浓度瓦斯，相当于每年减排二氧化碳27万吨。
未来，程庄煤矿将不断探索煤与瓦斯共采共治新路径，以更科学的技术、更先进的装备、更精细的管理，持续提高瓦斯综合治理与开发利用水平，加速培育和发展新质生产力，助力煤矿企业循环经济建设，助推企业高质量发展，为实现“双碳”目标和保障国家能源安全作出新的更大贡献。