近日，由煤炭工业太原设计研究院集团新能源院设计的淮北矿业许疃煤矿低浓瓦斯CCER项目，作为全国首个启动公示程序的低浓度瓦斯CCER项目正式上线。该项目顺利通过公示，充分彰显了集团响应国家“双碳”战略、深度参与温室气体自愿减排体系建设的坚定决心与扎实成效。这一突破性成果的背后，核心支撑源自几十年来对煤矿瓦斯技术的深耕与积淀。通过组建专业技术团队，聚焦煤矿瓦斯综合利用核心领域持续攻坚，研究开发瓦斯发电、氧化供热、低浓度直燃、提纯利用等系列新技术与新工艺，集团攻克多项行业关键技术难题，为项目落地及全行业瓦斯资源化利用筑牢了技术根基。

PART.01

价值重塑：煤矿瓦斯从隐患到绿色资源

煤矿瓦斯主要成分为甲烷（CH₄），作为一种清洁高效的可燃气体，其属性已实现从“安全隐患”到“资源瑰宝”的转变。过去，瓦斯是威胁煤矿安全生产的重大隐患，如今通过科学抽采与综合利用，成为重要的非常规天然气资源，真正达成“变废为宝、消患增值”的目标。其应用场景广泛覆盖能源供给、工业生产、化工原料等多个领域，更成为推动煤矿绿色低碳发展的核心抓手。

PART.02

分级施策：煤矿瓦斯全浓度高效利用

煤矿瓦斯浓度分级是瓦斯高效利用的前提。依据甲烷含量可将瓦斯划分为四类，形成差异化利用路径以实现价值最大化。高浓度瓦斯（CH₄≥30%）纯度高、热值足，主要用于内燃机发电、民用/燃气锅炉及提浓深加工；中低浓度瓦斯（8%≤CH₄<30%）适配内燃机发电、氧化供热/发电等场景；低浓度瓦斯（2%≤CH₄<8%）通过氧化供热/发电、直燃技术实现资源化；超低浓度瓦斯（CH₄≤2%）及风排瓦斯（CH₄≤0.5%）可用于氧化供热/发电或作为燃烧辅助空气，实现全浓度范围无浪费利用。

PART.03

核心路径：内燃机瓦斯发电与智能升级

内燃机瓦斯发电是高、中、低浓度瓦斯利用的核心路径，依托成熟技术成为行业主流方案，该系统以瓦斯为燃料，精准配比空燃比保障充分燃烧，驱动内燃机带动发电机实现电能转化，团队采用4MW进口高浓度燃气内燃发电机组，落地兰花大宁35MW、成庄46MW等一批规模化项目，在装机容量、运行效率上树立示范。智能化升级是瓦斯电站提质增效的关键，团队率先建成国内规模最大、效率最高、超低排放的智能化低浓度瓦斯电厂，推动运营从数字化迈向智慧化。电厂融合物联网、大数据、人工智能等技术，整合多系统构建全维度智能管控网络，实现人员、设备、环境的实时感知与精准调控，全流程智能优化达成减员增效、节能减排、安全生产三重目标，彰显 “电厂智慧” 核心价值，为瓦斯发电高质量发展筑牢坚实支撑。

△芦家峪二期智慧电厂

PART.04

技术突破：低浓瓦斯利用新解法

针对低浓度及超低浓度瓦斯利用难题，新能源院团队实现多项首创技术突破。通过掺混装置将混合浓度稳定在1%-1.2%安全区间，氧化装置启动后构建高温环境确保充分反应，同步回收余热实现能源梯级利用，该蓄热氧化技术成功落地山西隆宁、陕西大佛寺、贵州新田等煤矿，彻底破解了8%以下低浓度瓦斯难以高效利用的行业痛点；瓦斯催化氧化技术则借助催化剂降低反应活化能，促使甲烷与氧气在高温下高效反应，提升瓦斯利用效率；低浓度瓦斯直燃技术亦实现创新突破，将8%±1%的低浓度瓦斯通入燃烧头，经湍流状态均匀混合后，通过具备整流和阻火功能的燃烧头形成稳定平流气体，点火后实现充分燃烧，产生的热量可用于供热或驱动蒸汽轮机发电，且NOx排放量低于30mg/Nm³，该技术在阜生煤矿首创应用，填补国内低浓度瓦斯直燃供热的技术空白。

△陕西彬长大佛寺矿业公司瓦斯氧化（RTO）供热项目

△左权阜生低浓度瓦斯多孔燃烧供热科研示范项目

PART.05

升阶增效：提纯技术与环保攻坚

瓦斯提纯技术为低浓度瓦斯升阶利用提供支撑。新能源院团队针对不同浓度瓦斯采用差异化方案。10%左右低浓度瓦斯通过膜分离、PSA、VPSA等工艺提纯至30%以上，满足发电、供热需求；30%以上高浓度瓦斯经VPSA法提纯至90%以上，加工为CNG、LNG或接入天然气管网，大幅提升经济价值。同时团队聚焦环保治理领域持续攻坚，牵头完成国际首次煤矿瓦斯电厂 SCR 脱硝工艺开发，攻克内燃机组 “冒黄烟” 行业痛点，实现氮氧化物超低排放，实际浓度稳定控制在 30mg/Nm³ 以下，优于国家天然气燃气轮机排放标准。不仅为瓦斯发电行业树立起环保新标杆，推动相关行业标准的制定与落地，更为瓦斯综合利用产业的绿色可持续健康发展筑牢环保屏障、注入强劲动力。

△寺河120MW煤层气发电厂烟气脱硝改造项目

作为国内最早从事煤矿瓦斯综合利用设计的单位，集团始终在该领域保持国内领先地位，累计完成瓦斯电站设计100余座，机型涵盖全品类，总装机容量超1200MW；完成瓦斯综合利用项目数百项，编制国家及地方标准10余项，荣获省（部）级优秀奖项50余项，获得国家专利授权45余项。其中，《煤矿瓦斯安全高效环保利用发电工程关键技术及应用》荣获2019年度中国施工企业管理协会工程建设科学进步一等奖、山西省科技进步二等奖，技术实力获得权威认可。

立足现有成果，煤炭设计院集团未来将锚定“双碳”目标持续发力。一方面完善瓦斯综合利用技术体系，聚焦低浓度瓦斯利用、智能化升级等方向创新；另一方面深化CCER项目布局，对接全国碳市场需求，输出行业引领性技术方案与实践经验，为煤矿行业绿色低碳高质量发展、实现“双碳”目标贡献更大力量。

来源：煤炭工业太原设计研究院新能源设计研究院

撰稿：段   钰