一、“双碳”背景

在全球应对气候变化与推动绿色低碳转型的背景下，中国将煤层气（煤矿瓦斯）开发利用作为实现碳达峰与碳中和目标的重要抓手，构建了以《甲烷排放控制行动方案》为核心的政策体系，形成多维度治理路径。能源领域甲烷排放占全国总量46%，其中煤炭行业占比超35%，成为政策核心关注对象。

除上述方案外，《温室气体自愿减排项目方法学》首次将低浓度瓦斯（甲烷体积浓度<8%）和风排瓦斯（<0.75%）利用纳入CCER机制，通过碳市场收益激励企业减排。

二、项目概况

某煤矿低浓度瓦斯的抽采流量约24,000Nm3/h,浓度约5.0%Vol.,多年来低浓度瓦斯的抽采流量和浓度均比较稳定。我司通过温室气体自愿减排项目方法学（甲烷体积浓度低于8%的煤矿低浓度瓦斯和风排瓦斯利用（CCER—10—001—V01）），采用无焰氧化技术实现了甲烷减排和废热发电，且将甲烷减排纳入了CCER机制，让客户获取了碳减排收益并产生了良好的环境效应。

三、技术路线

使用风排(乏风)瓦斯或空气将抽采瓦斯的浓度稀释到1.0%～1.2%范围内，通过风机将含瓦斯气体输送到无焰氧化装置(ERTO)进行处理。甲烷在被氧化的过程中会产生大量的热，布置在无焰氧化装置相应温度区域（400～700℃）的换热管把废热部分利用起来加热水，达到目标温度后再经过汽包变成过热蒸汽（P:3.43MPa，T:435℃），再用过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。

四、系统构成

本系统主要由无焰氧化装置(ERTO)、蒸汽发生器及发电系统三部分构成。

1、无焰氧化装置（ERTO）

无焰氧化装置（ERTO）的主要目的是破坏甲烷（CH4），其破坏去除效率 (DRE)是通过比较甲烷（CH4）的入口浓度与出口浓度来确定的。ERTO由钢制壳体、蓄热陶瓷床、位于陶瓷床上下的气流分配室、位于陶瓷床中心的电加热元件和在钢制腔体一侧的提升阀组成。当进入到ERTO的可燃物浓度较高时，可以在电加热元件上下的高温蓄热体中布置换热管将余热利用起来。一部分换热管用来加热水，另一部分用来加热水蒸汽。

工作原理：

可燃气经过预热后进入到高温区域，可燃气在高温区域被氧化并放热，然后再经过放热后排出。

工作流程：

当气体通过流路切换阀（提升阀）进入ERTO炉内的上部气流分布室后形成较好的流场后再进入到上部蓄热体，气体被预热到目标温度后进入到中部蓄热体（无焰氧化区域），气体中的可燃气（甲烷）在此被氧化并释放大量的热，然后高温烟气经过下部蓄热体，高温烟气被陶瓷吸收吸热降温后再经过下部气流分布室排出ERTO炉外；下一周期，气体通过流路切换阀（提升阀）进入ERTO炉内的下部气流分布室，其他流程和上一周期正好相反，如此周而复始。

性能参数：

处理容量：2台60,000 Nm3/h（单个模块）

热交换效率：95.0% - 98.0%

自维持浓度：1.6～2.0 g/Nm3（以甲烷计）

破坏去除效率 (DRE)：98.0% - 99.5%

整体热效率：75%～80.0%

2、蒸汽发生器：

蒸汽发生器是一种将水加热转化为蒸汽的热能转换设备。其核心原理是通过燃料的热能传递，使水吸热蒸发，形成高温高压蒸汽。

性能参数

- 热效率可达99.0%以上，显著降低能耗。

- 蒸汽压力：3.82MPa，温度：450℃。

3、汽轮机发电系统

汽轮机发电系统主要由蒸汽轮机和发电机两部分构成，蒸汽轮机是将蒸汽热能转化为机械能的旋转动力装置。高温高压蒸汽首先通过静叶栅（喷嘴）膨胀加速，形成超音速射流冲击动叶栅，在冲动式设计中实现压力能向动能的转换，转子通过联轴器与发电机轴连接，将旋转机械能传递至发电机，遵循电磁感应原理发电。

性能参数

汽轮机额定功率 2500kW/h

主汽门前蒸汽压力 3.43MPa(g)

主汽门前蒸汽温度 435℃

汽轮机额定进汽量 11t/h

工作转速 6500/3000 r/min

四、投资收益分析

抽采瓦斯（100%纯度甲烷）年排放量计算公式如下：

24,000Nm3/h*5.0%Vol.*24h/d*360d/y/10000=1036.80万方/年

氧化装置二氧化碳减排当量公式如下：

1036.80万Nm3/a*7.1t/万Nm3*28(tCO2)*90%*58.28%/10000=10.81万吨（tCO2）。

注：58.28%是本项目推算后折算系数。

扣除二氧化碳综合排放当量后，实际减排量为：

    10.81万吨（tCO2）-0.18万吨（tCO2）=10.63万吨（tCO2）

CCER碳交易金额按每吨100元计算，年收益为：

10.63万吨（tCO2）/年*100元/吨=1063万元/年。

初始投入费用如下：

初始投入费用如下：

每年收益情况如下：

结论：投资回收期约为3.2年，10年期内部收益率是28.8%。