公司深耕煤矿瓦斯综合利用技术开发与应用二十余载，深入贯彻国家“节能减排”政策号召，精准把握行业发展脉搏，时刻关注瓦斯利用前沿科技与技术迭新方向，着力打通煤矿瓦斯全浓度梯级利用技术壁垒，为我国“绿色矿山”建设贡献中煤力量。
一、煤矿瓦斯开采与利用现状
瓦斯作为主要温室气体之一，其百年尺度温室效应是CO2的27.9倍。2024年，我国煤矿瓦斯抽采量135亿立方米，利用量超过60亿立方米，利用率为44.4%。其中，8%以下抽采浓度瓦斯综合利用率却不足一成，风排瓦斯利用率几乎为零。
（一）煤矿瓦斯来源与占比。目前，我国煤矿甲烷的排放绝大多数来自煤矿地下开采（占比80%），少部分来自矿后活动。在煤矿地下开采甲烷排放中有83%排放来自风排瓦斯（甲烷浓度<1%），11%来自低浓度瓦斯（1%<甲烷浓度<30%），6%来自高浓度瓦斯（甲烷浓度≥30%）。在实际利用层面，甲烷浓度<8%的抽采瓦斯和风排瓦斯也被统称为“超低浓度瓦斯”。
（二）煤矿瓦斯综合利用技术瓶颈。我国煤矿瓦斯综合利用技术已历经二十多年的迭代与更新，目前8%以上浓度抽采瓦斯利用技术已非常成熟，主要有瓦斯内燃机发电技术、瓦斯提纯液化和压缩技术等，其整体利用率也呈逐年上升趋势。然而，随着相关政策的不断调整，煤矿瓦斯排放标准愈发严苛，行业对超低浓度瓦斯综合利用新工艺、新技术的需求也愈发强烈。如何高效合理利用超低浓度瓦斯成为制约煤矿瓦斯综合利用率提升的关键瓶颈。
二、煤矿瓦斯综合利用政策导向
面对越发严峻的国际政治及环境压力，我国大力推进节能减排工作，提出了“2030年前实现碳达峰、努力争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标。生态环境部、自然资源部等部委陆续颁布了《甲烷控制行动方案》《国家能源局关于推进煤炭与新能源融合发展的指导意见》等一系列环境管控政策及标准，其中煤矿瓦斯治理将不可避免的列入首要管控范围。
（一）《甲烷控制行动方案》（环气候〔2023〕67号）：该方案明确提出对高、中、低浓度瓦斯的全面回收利用，重点突破低浓度瓦斯利用技术瓶颈，是我国首个系统性甲烷排放管控顶层设计文件，是落实《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》和“十五五”规划纲要的关键举措，标志着我国将甲烷控制正式纳入国家应对气候变化战略核心框架。
（二）《国家能源局关于推进煤炭与新能源融合发展的指导意见》（国能发煤炭〔2025〕89号）：该意见明确提出要加强煤矿瓦斯全浓度利用，并积极发展瓦斯发电、供热、提纯等利用方式，将“瓦斯利用”与“绿色矿山”建设紧密结合，旨在提升资源综合利用效率，助力构建多元化能源供应体系，是推动我国能源结构优化、实现绿色低碳转型的重要战略举措，标志着“先立后破”能源转型路径的进一步深化。
（三）《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准》（GB 21522-2024）：新标准的实施首次将浓度≥8%的瓦斯纳入强制管控范围，填补了2008版仅管控浓度>30%瓦斯的空白，直接响应《甲烷排放控制行动方案》与“双碳”战略目标。
（四）《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）》：该方法学填补了中国碳市场对8%以下低浓度瓦斯和风排瓦斯减排项目核算的空白，是激励资本参与热情、鼓励相关项目建设实施的重要举措，是实现“双碳”目标中非能源类逸散性甲烷减排的关键机制，与《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准》形成互补，实现了煤矿瓦斯综合利用的全浓度政策覆盖。
三、技术研发成果简介
公司于2019年由集团公司授权成立了“瓦斯梯级利用创新工作室”，组成了人力资源和技术资源强大的科技研发与项目开发团队，并承担了中国中煤2022~2024年重大科技专项中的两个瓦斯综合利用子课题：“煤矿低浓度瓦斯本质安全稳定燃烧技术及装备研发”与“煤矿超低浓度瓦斯专用蓄热氧化技术及装备研发”，致力于超低浓度瓦斯综合利用技术的研发。
（一）根植机理研究，深挖问题本质。公司创新性提出瓦斯爆燃的“临界能势和火焰加速传播”条件理论，与传统的爆炸“三要素理论”构成瓦斯爆炸“四要素理论”，奠定了3%~8%超低浓度瓦斯安全稳定燃烧的理论基础。同时，公司提出的“爆燃临界能势理论”和“全预混、高热焓耦合蓄热体气流通道燃烧理论”也为蓄热氧化装置在0.3%~1.8%瓦斯浓度范围内的安全稳定运行提供了科学依据。
（二）创建数学模型，分析能效影响。公司通过数值模拟试验，采用单变量分析法研究了瓦斯浓度、系统氧化效率、排烟温度、中心氧化温度和进气温度对蓄热氧化系统能效的影响程度。结果表明：除中心氧化床温度外，其他因素对能效均有显著影响。在实际工程应用中，考虑到经济合理性与可行性，蓄热氧化装置中心氧化床温度控制在950℃~1050℃，余热锅炉排烟温度控制在70℃，系统氧化效率控制在99.5%，进/排气端差10℃~20℃，进气瓦斯浓度1.5%~1.8%，此时系统能效可达到85.0%以上。
（三）潜心设备研发，斩获丰硕成果。公司基于上述理论与试验数据，分别针对浓度3.0%以下、3.0%~4.0%、4.0%~5.0%、5.0%~8.0%的超低浓度瓦斯开发了针对性的综合利用工艺包，并在成庄煤矿、寨崖底煤矿、宁夏四股泉煤矿等进行了工业试验，在小回沟煤矿建成了示范验证项目，相关系统运行稳定，达到了预期效果。2025年9月，“煤矿超低浓度瓦斯专用蓄热氧化技术及装备”成果由中国煤炭协会鉴定为“国际先进水平”。目前，公司在煤矿超低浓度瓦斯综合利用领域已获得发明专利2项，实用新型专利8项，正在受理或实质审查专利10余项，软著2篇，核心期刊（含SCI/EI）论文10余篇。
四、自主研发超低浓度瓦斯综合利用项目落地小回沟煤矿
近日，在中煤平朔集团大力支持下，由公司自主研发的超低浓度瓦斯蓄热氧化示范验证项目成功落地小回沟煤矿，项目采用的蓄热氧化及余热回收装置具有完全自主知识产权，是公司首个以“研发-投资-建设-运营”模式开展的瓦斯综合利用项目，是对集团瓦斯重大科技专项成果的验证、应用与延伸。
项目建设前后场地对比图
（一）精益求精，深挖系统效益潜能。项目针对小回沟煤矿抽采瓦斯特性，在吸收国内外同类型蓄热氧化技术特点的基础上，进一步优化炉体结构，研发了高效安全型两室式瓦斯蓄热氧化设备及双参数余热回收装置，其整体热效率可达到80%以上，瓦斯进气浓度可提升至1.5%。而双参数余热回收装置既可以实现饱和蒸汽参数运行，为煤矿提供冬季采暖热负荷；又可以根据需要切换至中温中压参数模式，经由汽轮发电机组实现热电联供。通过上述技术创新与优化，项目做到了一机多用、精益求精，在提高系统效能的同时，大幅度降低了运行费用。
项目主要设备及集控一角
（二）变废为宝，争做煤矿供热先锋。项目完全符合CCER相关政策要求，可实现0.3%~1.5%超低浓度瓦斯的氧化利用，瓦斯摧毁率在95%以上，可充分利用煤矿瓦斯实现冬季供暖，供热量约7万GJ/年，节约供热成本600万元/年，消纳瓦斯量280万Nm3/年，按“方法学”计算二氧化碳减排当量4.38万tCO2e/年，按照当前碳交易价格，项目未来有望通过碳交易获利约340万元/年，真正意义上实现了变废为宝。目前，项目已进入调试运行阶段，各系统运行效果良好，可完全满足煤矿冬季用热负荷需求。
项目建设前后抽采站瓦斯排放对比图
（三）展望未来，践行央企“双碳”使命。未来，公司将牢固树立创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，不断完善超低浓度瓦斯本质安全稳定燃烧及蓄热氧化技术及装备成果，进一步开发大型化、高效化和适用于摧毁通风瓦斯的超低浓度蓄热氧化装置，探索通风瓦斯氧化销毁新工艺，不断超越自我、突破瓶颈，践行央企使命，为我国“双碳”目标贡献中煤力量。（建筑市政院 闫中元）