瓦斯回收利用效益、现状与政策情况如何？

我国瓦斯回收利用已形成技术体系。

一、瓦斯回收利用兼具多重效益

瓦斯回收利用在减少温室气体排放的同时，还具有多重效益： · 能源效益：如上文所述，瓦斯与常规天然气的主要成分相同，均为甲烷。因此在合理的浓度下能够作为天然气 进行直接使用，替代煤炭。每回收利用 1000 方的纯瓦斯气体，约等于节省 1.2 吨标煤。 · 经济效益：瓦斯回收利用产生的电力和热力能够替代煤矿燃煤和外购电力，降低企业的运营成本。与此同时， 还可以通过销售电力、热力、燃气的方式为其他地区供能，获得能源销售利润。 · 安全效益：煤矿瓦斯回收利用可以有效降低瓦斯爆炸风险，减少因瓦斯浓度超标导致的停产，从而显著提高矿 井的安全性和生产稳定性。通过回收控制瓦斯浓度，能够确保井下作业环境安全，避免重大安全事故的发生。 · 社会效益：甲烷不仅是强效的温室气体，还是臭氧的前体物。开展瓦斯回收利用能够减少甲烷排放，从而避免 臭氧的增加，有助于人体健康和粮食生产。瓦斯回收利用项目的建设和运营也能够为当地社区提供更多就业机会。

煤矿可以通过如下瓦斯回收利用方式获取经济收益： 1) 矿区节能：瓦斯用于替代矿区内燃煤，就地进行回收利用，产生的热量用于对矿区进行供热，用于井筒保温以 及煤矿厂区内提供热水等等，能够减少煤炭消耗和外购热力。 2) 电力 / 热力销售：瓦斯经过回收利用后进行发电或产生热蒸汽，电力通过发电上网进行销售，蒸汽通过管道输 送供给到矿区周边使用。 3) 管道气直接销售：浓度较高的瓦斯气体作为非常规天然气，通过管道直接输送至周边的住宅区或工厂，用作民 用燃气满足居民的烹饪取暖需求，或用作工业锅炉的燃料。 4) 化工原料气：高浓度的瓦斯可以作为化工原料制造炭黑、甲醇等产品。

二、瓦斯回收利用现状

1. 我国瓦斯回收利用已形成技术体系 煤炭生产侧的瓦斯主要来自煤炭开采过程、矿后活动和废弃矿井。煤矿的开采过程会破碎煤层，导致原本赋存在 煤层内的瓦斯气体释放到大气中，开采分为露天开采和井工开采（即地下煤矿开采），露天开采产生的瓦斯不经过 管道直接逸散到大气中，而井工开采产生的瓦斯由抽采系统的管道和乏风系统的风井输送至地面。开采过程并不能 释放煤炭中的全部瓦斯，仍有部分瓦斯存储在煤炭中，并随着后续的加工处理、储存和运输活动缓慢地释放到大气， 即为矿后活动排放。除煤炭开采加工过程外，煤矿在停产和废弃后的一段时间里依然可能会通过自然或人为通道继 续释放瓦斯气体 6 ，造成资源浪费和温室气体排放的增加。

我国瓦斯回收利用重点在井工煤矿的抽采瓦斯和乏风瓦斯以及废弃矿井。井工开采产生的瓦斯可以通过乏风系统和 抽采系统进行收集，经乏风系统收集到的瓦斯称为乏风瓦斯，其浓度一般低于 0.75%，抽采瓦斯浓度一般在 0–90%， 两者可输送至回收利用设施进行利用。露天煤矿和矿后活动产生的瓦斯气体属于无组织逸散，目前较难通过技术手 段进行回收利用。井工煤矿在废弃后产生的瓦斯也可通过技术手段进行回收利用。密封良好的废弃井工矿井在关闭 后可以重新进行瓦斯抽采，甲烷浓度可达到 15–90% 之间 7 。抽采出的废弃井瓦斯气体可以与井工矿抽采瓦斯采用 类似的方式进行回收利用。与正在生产的井工矿不同的是，废弃井的瓦斯抽采工程更为复杂，不确定因素较多，还 需要处理矿权、瓦斯所有权等权属问题，需要更大的投入。我国煤炭生产侧产生的瓦斯大部分由井工开采产生，占 比高达 70% 以上（如图表 4 所示），废弃煤矿产生的瓦斯排放占 12%，上述来源是开展瓦斯回收利用最关键的环节。

欧美国家最早启动煤矿瓦斯回收利用，高浓度瓦斯和乏风瓦斯利用技术的发展较为成熟。瓦斯回收利用技术的发 展始于 20 世纪 60 年代，受到能源危机的推动，最早由美国、俄罗斯、澳大利亚等矿业较为发达的国家进行尝试。 在 20 世纪 80 至 90 年代，采用高浓度瓦斯进行燃烧发电的技术逐渐成熟，欧美国家在该阶段开展大规模投资和建 设瓦斯发电项目。进入 21 世纪，在温室气体减排的全球背景下，乏风瓦斯的利用逐渐受到重视，以澳大利亚研发 的乏风瓦斯氧化技术为代表。随着全球碳中和目标的提出和不断推进，主要产煤国对瓦斯回收利用技术的实施力度 不断增强，在清洁发展机制（Clean Development Mechanism, CDM）等国际政策的推动下，抽采瓦斯和乏风瓦 斯利用项目得以加速推广。

我国的瓦斯回收利用虽然起步较晚，但通过借鉴国际经验和自行探索，目前已经形成较为完善的瓦斯梯级利用技术 体系。“十一五”以来我国煤矿瓦斯抽采利用技术不断发展，经过多年连续攻关，利用方式逐渐多元化，逐渐形成 了煤矿瓦斯梯级利用的技术体系 。目前，瓦斯已经可以作为燃料氧化供热发电、用作民用和工 业燃料、以及提纯制备 LNG 和 CNG 等等。

煤矿需要按照瓦斯的来源和浓度，合理选择不同的技术，主要分为以下三大类： · 乏风瓦斯（甲烷体积分数 <0.75%）：一般浓度高于 0.3% 就可以回收利用，主要的技术类型为无焰氧化，即 通过控制反应区温度和氧气浓度使瓦斯氧化，但反应过程中不形成明显火焰 11。根据原理的不同又分为乏风蓄 热氧化法和乏风催化氧化法，也可以与浓度更高的抽采瓦斯掺混后提高甲烷浓度，混合至 1.2% 左右后再进行 无焰氧化。 · 低浓度抽采瓦斯（甲烷体积分数＜ 30%）：一般不适用于长距离的管道输送，主要采用直接燃烧的方式生产 热蒸汽和电力。一般来说，浓度在 8% 以下的瓦斯可以通过超焓燃烧、多孔介质燃烧等技术氧化生产饱和蒸汽， 浓度在 8% 以上的瓦斯可以采用内燃机组发电技术。除直接燃烧外，低浓度抽采瓦斯也可以采用变压吸附等技 术进行提纯浓缩，瓦斯浓度提高后利用方式将更加灵活。 · 高浓度抽采瓦斯（甲烷体积分数≥ 30%）：甲烷浓度高，利用方式灵活多样。可以直接用于燃气发电，也可 以通过管道输送至矿区周边，用作城市燃气和工业用气，除此之外，高浓度瓦斯还可以提纯制备 LNG 和 CNG， 提纯后的气体甲烷浓度可达到 98%。

我国低浓度瓦斯回收利用技术的发展已走在国际前列。我国的瓦斯回收利用技术从 21 世纪初开始萌芽，尽管与欧 美国家相比起步较晚，通过 20 余年的持续努力与积极尝试，我国瓦斯回收利用技术已经达到国际领先水平。目前， 我国在高浓度瓦斯发电、乏风瓦斯氧化等关键领域已经实现与国际先进水平并跑。我国也逐步在瓦斯回收利用的技 术创新上占据重要地位，并取得显著突破，在低浓度瓦斯提纯浓缩、直接燃烧以及发电类技术的发展中扮演着国际 领跑者的角色（如图表 6 所示）。我国在废弃煤矿的瓦斯回收利用方面的发展较晚，但已经对部分废弃矿井的瓦 斯来源及赋存状态进行了评估，与此同时开展废弃矿井的瓦斯回收利用技术攻关，目前该技术正处于起步阶段 12。

3我国瓦斯回收利用已具备政策基础 瓦斯作为煤的伴生矿产资源，其甲烷浓度达到 5%–16% 时遇明火会爆炸，对煤矿安全生产造成威胁。与此同时， 瓦斯作为非常规天然气，又是优质的能源和化工原料。我国高度重视煤矿瓦斯防治和回收利用工作，自“十一五” 以来持续出台多项政策措施，致力于加强煤矿瓦斯抽采利用，促进煤矿瓦斯产业发展，保障煤矿安全生产，增加清 洁能源供应。

“十一五”至“十三五”期间，我国出台的瓦斯回收利用政策着眼于保障煤矿安全生产、促进资源回收利用、减少 气候和环境污染。战略规划类政策以国家发展改革委、国家能源局发布的煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五”、 “十二五”和“十三五”规划为主，其中明确了 2010、2015 和 2020 年度的瓦斯抽采及利用目标，对重点区域煤 矿瓦斯抽采规模化矿区、瓦斯利用示范工程建设提出了明确的规划要求；税收补贴类政策以煤层气（煤矿瓦斯）发 电上网电价和煤层气（煤矿瓦斯）开发利用补贴为主，同时辅以瓦斯开发利用项目税收减免等措施。重点省份也在 国家政策的基础上提高了补贴力度，例如山西、陕西省在中央财政补贴的基础上对抽采利用瓦斯增补 0.1 元 / 立方米， 湖南省对新建设的每座瓦斯发电站奖励 80–100 万元等。除此之外，2008 年生态环境部发布了《煤层气（煤矿瓦斯） 排放标准（暂行）》（GB 21522—2008），禁止浓度高于 30% 的煤矿瓦斯直接排放到大气中。

近年来，我国加快推动甲烷排放控制，制定、修订政策措施以助力煤矿瓦斯回收利用。2023 年，我国生态环境部 等 11 部委联合发布了《甲烷排放控制行动方案》，并针对能源领域制定了一系列甲烷控排重点任务，提出“鼓励 引导煤炭企业加大煤矿瓦斯抽采利用，到 2025 年，煤矿瓦斯年利用量达到 60 亿立方米，到 2030 年瓦斯利用水平 进一步提高”的目标。2024 年，生态环境部组织修订了《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）》（GB 21522— 2008），将原有的 30% 排放限值进一步降低至 8%，同时提出浓度低于 8% 的低浓度瓦斯和风排瓦斯宜在确保安 全的前提下探索开展综合利用。