每個石煤層都存在天然的甲烷和空氣的混合物,這就是人們俗稱的“瓦斯”。礦井瓦斯是有機物在約2.5億年的碳化過程中形成的。這種無色無味的混合物雖然無毒,但當濃度在4%和16%之間時卻具有高度爆炸性。一提到瓦斯人們自然會想到礦井爆炸,人員傷亡。德國老煤炭基地魯爾區的一家德國企業生產的設備能有效地把礦井內的瓦斯抽到地面,而且還能利用礦井瓦斯生產再生能源。
“這是一種減少環境污染,保護礦工生命安全的技術”,德國魯爾區一家瓦斯利用公司有關負責人卡明斯基在接受記者采訪時反復強調。他介紹說,瓦斯雖然是可怕的礦井殺手,但同時也是一種非常潔凈的能源,能帶來可觀的利潤。將瓦斯變為再生能源首先需要礦井瓦斯開采設備、礦井瓦斯預加工設備、燃氣發動機及聯合熱電站。煤礦瓦斯大部分從通風系統隨主風機排出,瓦斯與風混在一起,其甲烷含量一般都低于1%,很難直接用作燃料。因此人們通過一臺可調速的空氣壓縮機對瓦斯進行壓縮,然后使瓦斯在通常的氣體內燃機中進行燃燒,內燃機帶動發電機發出電能。在燃燒過程中內燃機的熱量還被再次利用。輸入的燃料能量中41%轉變為電能,45%轉變為熱能。
德國的經驗證明,利用瓦斯發電大有作為。煤炭中的甲烷含量不是在所有煤層都一樣,原則上氣煤和肥煤的甲烷含量高于貧煤和無煙煤,其甲烷含量可達25立方米/噸,而30%含量的1立方米瓦斯就可以發出1千瓦小時電。僅德國北威州的采煤區每年利用瓦斯發電就達4億千瓦小時。在薩爾州有110公里長的礦井瓦斯網絡,每年提供大量電能和熱能。煤礦瓦斯發電除了可以解決瓦斯安全以外,還提供了雙電源,當總電網出現問題時,瓦斯發電的電源還可以起作用。
瓦斯發電的另一個好處是減少環境污染。在很多國家,礦井的瓦斯被排出后直接釋放到大氣中去,對環境造成嚴重污染。礦井瓦斯中天然形成的甲烷與二氧化碳相比,形成溫室效應的潛力高23倍。所以對它的合理利用對保護礦區地表,防止大氣中產生導致溫室效應的氣體尤其重要。一臺發電功率為1.35兆瓦的礦井瓦斯設備每年能減少約5.2萬噸二氧化碳的排放,同時每年可節省超過10萬噸的石煤,降低了對化石能源儲備的消耗。
為鼓勵開發再生能源,德國出臺了一系列優惠政策。早在5年前,德國政府通過了《可再生能源法》。該法的核心內容是規定電網運營商在較長時期內必須以固定價格(至今均高于市場電價)收購所有可再生能源生產的電能。可再生能源不僅指風力和太陽能,也包括礦井瓦斯能源。利用煤礦瓦斯的供暖發電廠家還可享受退稅優惠政策,這既能促使這類電廠的電力并入公共電網,也促進了瓦斯發動機的推廣。另外,這種有利于環保的項目還能得到德國環保研究基金會的資助。
卡明斯基先生不久前剛剛從中國考察回來,他談到,中國各大煤礦對礦井瓦斯發電設備很感興趣,礦井瓦斯再生能源的利用在中國將會有很大發展。
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