一等奖！兰科公司低浓度瓦斯燃烧供热项目技改实践与降本增效成果

来源：市场资讯

（来源：兰花集团）

2025年度

《兰花科技·降本增效优秀论文专刊》

一等奖

兰科公司低浓度瓦斯燃烧供热项目技改实践与降本增效成果

张旭刚

（山西兰科煤层气利用科技有限公司）

【摘 要】在煤炭行业聚焦降本增效与绿色转型的宏观背景下，山西兰科煤层气利用科技有限公司（以下简称“兰科公司”）依托伯方煤矿低浓度瓦斯（VAM）燃烧供热项目，针对试运行期间暴露的设备适配性不足、系统稳定性欠缺、运维成本偏高等问题，开展了技术改造。通过实施低浓度瓦斯气LNG掺混系统、瓦斯锅炉导流布风装置优化、热水循环系统过滤优化及锅炉炉头升级等四项关键技改措施，项目实现了运行稳定性、能源利用效率与运维经济性的显著提升。

经实践验证与数据核算，技改后项目年节约直接成本约31.6万元，瓦斯热能利用率（AEE）提升8个百分点，设备综合效率（OEE）提升15个百分点，年减少二氧化碳当量（CO₂e）排放约1248吨。相关成果已申请两项实用新型专利，技术方案具备良好的推广应用前景，为公司及行业的降本增效与绿色转型提供了可复制、可借鉴的实践路径。

【关键词】低浓度瓦斯（VAM）；燃烧供热；技术改造；降本增效；设备综合效率（OEE）

1

引言

低浓度瓦斯作为煤矿生产的伴生资源，长期排空不仅造成能源浪费，还存在显著的安全与环保隐患。根据《煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（GB 21522—2024）》要求，符合标准的低浓度瓦斯需进行限排与资源化利用，这为煤矿企业的技术升级指明了方向。为响应国家政策与公司“降本增效”发展目标，兰科公司以伯方煤矿低浓度瓦斯燃烧供热项目为载体，对项目近一年运行数据展开深入分析，数据显示项目存在非计划停机率8.5%、瓦斯热能利用率（AEE）82%、设备综合效率（OEE）65%等问题，核心症结集中在设备适配性不足、系统稳定性欠缺及运维成本偏高等方面。基于此，公司围绕核心问题制定多项技术改造方案，推动项目从“试运行调试”向“稳定高效运行”转型。

2

项目运行期间核心技术改造实践

2.1低浓度瓦斯气LNG掺混系统

该项目在试运行期间，由于抽采瓦斯浓度的波动，导致燃烧介质浓度低于燃烧条件，使燃烧机频繁出现故障停机，影响工艺的稳定运行。针对这一问题，我们提出适当调配LNG气体，作为燃烧材料的补充，注入瓦斯输送系统，以确保系统稳定运行。经过多次试验和调试，我们成功改造了一种低浓度瓦斯气与LNG掺混系统。该系统包括瓦斯气管、瓦斯配风设备和瓦斯浓度仪，以及LNG管道、减压阀、调节阀和多孔板。LNG管道作为支路接入瓦斯气管，管道上设有减压阀和调节阀，调节阀位于减压阀的下游侧，并与瓦斯浓度仪相连。LNG管道末端设有多孔板，板上分布若干气流孔，多孔板位于探头的上游侧。如图1：

图1 低浓度瓦斯LNG掺混系统附图

本方案主要采用低浓度瓦斯与LNG混合的方式，调整最终的瓦斯气浓度。通过压阀、调节阀、多孔板及原有瓦斯浓度仪的协同配合，实现LNG的均匀稳定配入，并自动调节瓦斯气浓度，使其维持在指标工艺范围内。此举确保了直燃机组的长期、连续、稳定运行，尤其有效避免了突发停机时装置可能出现的潜在安全隐患。

系统的长周期稳定运行不仅减少了开停机频次，还能更充分地利用低浓度瓦斯资源，从而为公司及服务单位创造更多经济价值。此外，参与人员为该方案申请了实用新型专利《一种低浓度瓦斯气LNG掺混系统》（专利号：ZL202420659801.8）。

2.2瓦斯锅炉导流布风装置

瓦斯的高效利用，一方面依赖于瓦斯燃烧的充分性，另一方面则取决于换热设备的高效能。为了更充分地利用瓦斯燃烧所释放的热量，我们对瓦斯锅炉的导流布风装置进行了优化改进，从而进一步提升设备的换热能力，有效减少热损失，缩短设备运行时间，降低系统电力消耗，最终实现运行成本的降低。

具体改造涉及了一种瓦斯锅炉导流布风装置，包括壳体，所述壳体的表面开设有进风口，所述壳体的内侧设置有导流板，所述壳体的内壁连接有放置架，所述放置架的顶部设置有布风板，所述布风板的表面开设有布风孔洞，所述布风板的顶部连接有两个L型固定块，两个所述L型固定块的一端开设有限位插槽，所述壳体的外壁连接有两个安装座，通过旋钮逆时针转动双向丝杆，使其外壁螺纹连接的两个螺纹连接块能够沿着导向杆进行对向移动，而随着两个螺纹连接块对向移动其顶部的L型插块一端则会从限位插槽内脱离，然后向上拉动布风板即可将其拆卸下来，从而方便工作人员清理布风板以及装置内部，如图2：

图2 瓦斯锅炉导流布风装置

高效的换热设备不仅缩短了开机时间，还显著减少了设备损耗。此外，它为工艺装置的稳定运行提供了坚实保障。据粗略统计，该项改造完成后，平均每天可减少供热时间约1.5小时，节约用电30度。按照0.55元的平均电价计算，每年可节省电费约0.5万元。同时，参与人员已为该方案申请了实用新型专利《一种瓦斯锅炉导流布风装置》（专利号：ZL202421839432.7）。

2.3热水循环系统过滤优化：新增Y型过滤器保障系统通畅

项目运行初期，热水循环系统频繁出现泵体故障和管路堵塞问题，这不仅影响了供热的稳定性，还大幅增加了设备维修成本。为精准解决这一问题，我们制定了过滤优化方案：在洗煤厂的4台循环泵前端及热水循环系统主管网回水管路的关键节点，新增了Y型过滤器。

该Y型过滤器采用高目数滤网设计，能够高效拦截水中粒径大于0.5mm的固体杂质，有效防止杂质进入泵体，从而避免机封磨损和叶轮卡滞（如图3）。同时，过滤器采用标准化滤芯结构，运维人员可借助专用工具快速拆卸和清洗，大幅降低了管路疏通与设备维修的操作复杂度。改造完成后，热水循环系统的杂质拦截效率提升了90%以上，因杂质导致的设备故障停机次数减少了85%，有效保障了供热管网水循环的稳定性，为后续能源的高效利用奠定了坚实基础。此外，循环泵机封更换频次由每月2-3次降至每季度1次，每年为公司节省了1.5万元的检修费用。

图3 Y型过滤器工作原理

2.4锅炉炉头全面升级：水冷炉头+一体式软连接

原项目配置的2#锅炉炉头存在适应性弱、启炉困难的问题，且在运行过程中，随着掺混瓦斯流量的变化，会出现明显的震动现象，这不仅影响燃烧效率，还潜藏安全隐患。为此，我公司联合设备制造商展开技术攻关，启动炉头系统的全面升级改造工程，将3台锅炉的传统炉头悉数更换为定制化的水冷炉头，并配套更换炉头阻火器及一体式软连接，从而实现了设备性能与运维效率的双重提升。

水冷炉头有效解决核心运行问题：其内置独立冷水循环通道，能够实时带走炉头燃烧产生的多余热量，确保炉头工作温度稳定在安全区间。这一改造不仅彻底消除了原炉头因高温导致的点火困难现象，还避免了温度波动引发的设备形变。

一体式软连接优化了运维流程：配套更换的炉头阻火器与一体式软连接，采用标准化法兰接口设计，替代了原有的“软连接+硬连接”分段式结构。改造前，炉头与阻火器的拆装需调整管道对齐度、更换多个密封件，全程耗时3-5小时；改造后，运维人员通过法兰快速对接即可完成拆装，时间缩短至1小时内，大幅降低了检修劳动强度。此外，软连接的柔性补偿特性能够吸收锅炉运行产生的振动，减少管道应力对连接部件的磨损，瓦斯泄漏风险降低90%以上，进一步提升系统安全可靠性。

3

技改措施带来的降本增效成果

通过上述四项核心技改措施的落地，项目在成本节约、效率提升、安全保障与环保减排四个维度均取得显著成效，各项措施的效益呈现出“单点突破、整体协同”的特点。

第一，低浓度瓦斯气LNG掺混系统（专利号：ZL202420659801.8）有效避免了非计划停机导致的生产损失，同时推动设备综合效率（OEE）提升15个百分点、瓦斯热能利用率（AEE）提升8个百分点，消除了因燃烧机熄火引发的安全隐患。

第二，瓦斯锅炉导流布风装置（专利号：ZL202421839432.7）实现年节约电费约0.5万元，通过提升换热效率使每日供热时间减少1.5小时，进一步降低了能源消耗。

第三，热水循环系统过滤优化带来年检修费用节约1.5万元，循环泵机封更换频次大幅降低，系统无故障运行时间提升60%，减少了因设备故障引发的次生风险。

第四，锅炉炉头全面升级则实现年节约费用约7.5万元，检修时间大幅缩短，燃烧稳定性提升，瓦斯泄漏风险降低 90% 以上。

综合来看，项目年节约直接成本约31.6万元（含直接与间接成本节约总和），环保效益方面，基于“年运行300天、日均减少非计划停机1小时”的工况测算，年减少二氧化碳当量（CO₂e）排放约1248吨，实现了经济效益与环境效益的双重提升。

表1 技改后综合效益分析表

4

结论与展望

本次技改实践充分表明，针对项目核心问题的精准诊断与靶向施策，是实现“节能降耗、降本增效”的关键，尤其是两项核心实用新型专利技术的应用，在设备适配性与系统稳定性提升提供了装备化解决方案。

未来，兰科公司将进一步深化技改成果的应用与拓展，做好工艺系统的“填平补齐”，将相关经验应用于公司其他低浓度瓦斯利用项目，推动低浓度瓦斯资源化利用技术向更高效率、更低成本、更安全可靠的方向发展，为股份公司绿色转型与高质量发展贡献力量。

参考文献:

[1] 中华人民共和国生态环境部，国家市场监督管理总局。煤层气（煤矿瓦斯）排放标准 (GB 21522—2024)[S]. 2024.

[2] 一种低浓度瓦斯气 LNG 掺混系统 [P]. 中国实用新型专利，ZL202420659801.8, 2024.

[3] 一种瓦斯锅炉导流布风装置 [P]. 中国实用新型专利，ZL202421839432.7, 2024.

供 稿：兰科公司 张旭刚

校 对 :陈 楠

审 核 : 杨泽煜