日前，中國煤科煤科院煤層氣高效利用團隊申報的“低濃度煤層氣變壓吸附濃縮利用技術”，入選生態環境部等5部委聯合發布的《國家重點推廣的低碳技術目錄（第五批）》。這是繼2024年入選國家能源局能源綠色低碳轉型典型案例后，該技術成果再次獲得認可。

該技術可將甲烷濃度為25%至30%的煤層氣提濃,變為甲烷濃度90%以上的CNG（壓縮天然氣），甲烷回收率超90%，產品能耗低于1千瓦時/立方米壓縮天然氣，每年可減排二氧化碳約25萬噸。

該技術的攻關始于2013年。當時，我國煤礦甲烷排放量占工業源溫室氣體比例居高不下，而低濃度（濃度為20%至30%）煤層氣因分離技術瓶頸，長期被視為“雞肋”資源。

煤科院炭材料技術研究所副所長郭昊乾表示，甲烷的溫室效應是二氧化碳的28倍，若能將其提濃至天然氣標準，既能降低我國天然氣資源進口依賴，又能助力企業低碳發展。

“低濃度煤層氣主要成分是甲烷和氮氣，它們的動力學直徑僅差0.016納米，大約是頭發絲的十萬分之一，分離難度極大。開發這種吸附劑堪稱在頭發絲上雕花?！惫磺榻B道。

研發團隊歷經五年攻關和上千次試驗，取得關鍵性突破。在工藝開發階段，研發團隊面臨重大挑戰：煤層氣中含有的少量氧氣，在吸附分離過程中極易使甲烷在濃度爆炸極限范圍內爆炸。研發團隊創新研發除氧提濃一體化工藝，在甲烷和氮氣分離過程中同步將氧氣濃度降低至0.5%以下，提升了裝置安全等級。

2022年8月28日，山西陽泉低濃度瓦斯利用工業化示范項目順利通過性能考核，得到現場專家一致認可。

依托自主開發的核心吸附材料和變壓吸附工藝，研發團隊破解了煤層氣提氦難題。2023年12月，研發團隊在甘肅蘭州窯街煤電集團建成全球首套煤層氣提氦工業示范裝置。

郭昊乾介紹：“從煤層氣中提氦就像從1噸沙子里找出1粒金沙，難度遠遠高于甲烷和氮氣的分離。利用自主研發的變壓吸附、膜分離和純化技術，我們將氦氣純度從0.1%提高到了99.999%。”

2024年，河南平頂山煤層氣梯級利用示范項目再樹標桿，實現不同濃度煤層氣“提濃—發電—供熱”全鏈條資源化利用。

目前，研發團隊正在山東勝利油田百萬噸級CCUS（碳捕集、利用與封存）項目現場調試最新開發的油田氣二氧化碳捕集提純和液化裝置，開啟跨行業綠色減排新征程。下一步，他們將持續推進跨行業二氧化碳減排技術攻關，深化吸附材料與工藝創新，為能源綠色低碳轉型提供堅實技術支撐。

作者：熊銀伍版面編輯：杜明陽

編輯：張瑩

來源：中國煤炭報

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