第 ４７ 卷第 １ 期 　 ２０２２ 年 １月 煤　 　 炭　 　 学　 　 报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＣＯＡＬ ＳＯＣＩＥＴＹ Ｖｏｌ．４７　 Ｎｏ．１　 Ｊａｎ．　 ２０２２　 煤炭加工与利用 碳中和目标下煤矿甲烷减排趋势模型及关键技术 刘文革，徐　 鑫，韩甲业，王　 勃，李　 志，严　 媛 （ 应急管理部信息研究院（ 煤炭信息研究院） ，北京　 １０００２９） 摘　 要：“ 双碳” 目标的提出，要求我国在强化 ＣＯ ２ 排放控制的同时加强对甲烷等非 ＣＯ ２ 温室气体的 控排。 在研究我国煤矿甲烷排放来源及构成的基础上，采用基于矿井实测法 Ｔ３ 方法分析测算我国 煤矿甲烷的历 史 排 放 趋 势， 辨 识 煤 矿 甲 烷 排 放 的 影 响 因 素， 建 立 煤 矿 甲 烷 排 放 主 因 素 分 析 模 型（ ＭＦＡＭＥ） ，并按照基准、发展、新政策 ３ 种情景预测到 ２０６０ 年的煤矿甲烷排放量，提出甲烷减排 的总体路径和减排关键技术。 研究表明：煤矿地下开采过程中的甲烷排放是我国煤矿甲烷最主要 的排放来源，露天开采过程中的甲烷排放和废弃煤矿的甲烷排放量呈现上升趋势。 我国煤矿甲烷 排放总量仍然较大，基于 Ｔ３ 方法测算的煤矿瓦斯统计排放量峰值为 ５９１．６ 万 ｔ。 碳中和目标下煤 炭消费需求侧的加速减少会导致煤炭产量快速下降、煤矿数量减少以及煤炭供应生产结构的进一 步调整，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井等灾害严重矿井比例逐渐减少。 预计不同情景下，到 ２０６０ 年，我国煤矿甲烷的排放量为 ３６５ 万 ～ ５４２ 万 ｔ。 未来需加强煤矿地下开采、矿后活动及废弃煤矿瓦 斯排放等重点排放环节的管控，按照“ 技术 －经济 － 政策” 协同发展路径，深入推动低浓度瓦斯高效 提浓技术、超低浓度通风瓦斯催化氧化销毁和余热利用技术等瓦斯利用关键技术的研发，建立废弃 煤矿瓦斯逸散监测及治理利用技术体系，提高煤矿瓦斯综合利用量和利用率。 关键词：碳中和；煤矿甲烷；排放历史； 排放模型；减排技术 中图分类号：ＴＤ４２１．５　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：０２５３ － ９９９３（２０２２）０１ － ０４７０ － １０ Ｔｒｅｎｄ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｉｍｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ ＬＩＵ Ｗｅｎｇｅ，ＸＵ Ｘｉｎ，ＨＡＮ Ｊｉａｙｅ，ＷＡＮＧ Ｂｏ，ＬＩ Ｚｈｉ，ＹＡＮ Ｙｕａｎ （ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ （ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ） ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　 １０００２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ａｎｄ ｎｏｎ⁃ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｍｅｔｈａｎｅ ａｓ ｗｅｌｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐｅａｋ ＆ ｃａｒｂｏｎ ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ ｇｏａｌ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，Ｔ３ ａｐｐｒｏａｃｈ ｕｓｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｎ ａ ｍｉｎｅ⁃ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｂａｓｉｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｅ ｉｎ⁃ ｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｉｎ ２０６０ ｗａｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｂｙ ＭＦＡＭＥ （ Ｍａｉｎ Ｆａｃｔｏｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｍｅｔｈａｎｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ） ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｒｅｅ ｓｃｅｎａｒｉ⁃ ｏｓ：ＢＡＵ，ｒａｐｉｄ，ａｎｄ ｎｅｗ ｐｏｌｉｃｙ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｐａｔｈ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈａｎｅ 收稿日期：２０２１－ １２－ １２　 　 修回日期：２０２２－ ０１－ ０７　 　 责任编辑：王晓珍　 　 ＤＯＩ：１０．１３２２５ ／ ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｃｃｓ．２０２１．１９６２ 　 　 基金项目：国家自然科学基金资助项目（４１８７２１７９） 　 　 作者简介：刘文革（１９６６—） ，男，河北石家庄人，教授级高级工程师，博士。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｗｅｎｇｅ＠ ｃｏａｌ ｉｎｔｏ．ｎｅｔ．ｃｎ 　 　 引用格式：刘文革， 徐鑫， 韩甲业，等． 碳 中 和 目 标 下 煤 矿 甲 烷 减 排 趋 势 模 型 及 关 键 技 术 ［ Ｊ］ ． 煤 炭 学 报，２０２２， ４７（１） ：４７０－４７９． ＬＩＵ Ｗｅｎｇｅ，ＸＵ Ｘｉｎ，ＨＡＮ Ｊｉａｙｅ，ｅｔ ａｌ． Ｔｒｅｎｄ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｉｍｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎａ Ｃｏａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０２２，４７（１） ：４７０－４７９． 移动阅读 第１期 刘文革等：碳中和目标下煤矿甲烷减排趋势模型及关键技术 ４７１ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｂｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ａｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｓｅ． Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ ｓ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｉｓ ｓｔｉｌｌ ｌａｒｇｅ． Ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｐｅａｋ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔ３ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ５． ９１６ ｍｉｌｌｉｏｎ ｔｏｎｎｅｓ． Ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｄｅｍａｎｄ ｓｉｄｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ ｇｏａｌ ｗｉｌｌ ｌｅａｄ ｔｏ ｒａｐｉｄ ｄｅｃｌｉｎｅ ｉｎ ｃｏａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ， ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ ｎｕｍｂｅｒｓ， ａｎｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｇａｓ ｍｉｎｅｓ，ｃｏａｌ ａｎｄ ｇａｓ ｏｕｔｂｕｒｓｔ ｍｉｎｅｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｄｉｓａｓｔｅｒ⁃ｓｔｒｉｃｋｅｎ ｍｉｎｅｓ ｗｉｌｌ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ． Ｉｔ ｉｓ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ｔｈａｔ ｂｙ ２０６０，Ｃｈｉｎａ’ ｓ ｔｏｔａｌ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｗｉｌｌ ｂｅ ３．６５ ｍｉｌｌｉｏｎ － ５．４２ ｍｉｌｌｉｏｎ ｔｏｎｎｅｓ． Ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ，ｉｔ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｋｅｙ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｐａｒｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｉｎｇ，ｐｏｓｔ⁃ｍｉｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ａｎｄ ｍｅｔｈａｎｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅｓ． Ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ⁃ｅｃｏｎｏｍｙ⁃ｐｏｌｉｃｙ ｓｙｎｅｒｇｅｔｉｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｒｏａｄｍａｐ，ｔｈｅ ｄｅｅｐ Ｒ＆Ｄ ｏｆ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｇａｓ ｕｔｉｌｉｚａ⁃ ｔｉｏｎ ｉｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ⁃ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｇａｓ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈａｎｅ，ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｕｌｔｒａ⁃ｌｏｗ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ＶＡＭ． Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｏ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａｂａｎｄｏｎｅｄ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎ ｎｅｕｔｒａｌｉｔｙ；ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｍｅｔｈａｎｅ；ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｈｉｓｔｏｒｙ；ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ；ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 　 　 应对全球气候变化目前已经成为国际社会广泛 漏量达 ４ ０００ 万 ｔ ［３］ 。 对于我国来说，能源和农业领 共识，根据《 巴黎协定》 提出的到 ２１ 世纪末全球平均 域都是甲烷减排的重点领域，目前油气、农业等领域 制在 １