076 低浓瓦斯综合利用新技术研究------2010全国暖通空调制冷学术年会文集

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1、低浓瓦斯综合利用新技术研究王玉麟王君杰（煤炭工业合肥设计研究院，230041）摘要：针对两淮矿区低浓瓦斯利用和乏风利用的关键技术难题，以提高低浓瓦斯以及乏风的利用率为目的，对低浓瓦斯增浓、低浓瓦斯输送和矿井乏风甲烷氧化技术进行了研究，并调研了国内外相关技术的研究进展情况。关键词：低浓瓦斯；乏风；增浓；输送；甲烷氧化；综合利用2008年3月，煤炭工业合肥设计研究院组织一批技术骨干，针对两淮矿区低浓瓦斯利用和乏风利用的关键技术难题，从建立高产、高效矿井的要求出发，以提高低浓瓦斯以及乏风的利用率为目的，对低浓瓦斯增浓、低浓瓦斯输送和矿井乏风甲烷氧化技术进行了研究。该项目获得安徽

2、省两淮煤矿低浓瓦斯综合利用研究专项资金。1项目研发的背景、目的和意义1.1背景瓦斯的主要成份为甲烷（CH4），是煤的共伴生资源。它既是威胁煤矿安全生产的气体，又是可直接应用的洁净能源和优良的化工原料。煤矿低浓度瓦斯是相对于《煤矿安全规程》第一百四十八条“瓦斯利用时,瓦斯浓度不得低于30%”而言的,指甲烷浓度低于30%的煤矿抽采瓦斯。由于其中涵盖了甲烷浓度处在5%～16%区间范围的爆炸危险性气休,出于安全考虑，一般被禁止利用。2005年全国煤矿瓦斯抽采量达30多亿m3，其中至少2/3为甲烷浓度低于30%的煤矿低浓度瓦斯,由于其不允许利用,导致煤矿瓦斯利用率低。然而,真正能做

3、功的瓦斯浓度就是5%-16%,不管是瓦斯燃烧,还是在汽缸内爆燃尽皆如此。不能爆炸的瓦斯浓度，也就不能有效地燃烧。即使是高浓度瓦斯或是天然气，也必须与空气充分混合或接触才能形成燃烧和爆燃。乏风就是甲烷浓度低于0.75%的煤矿通风瓦斯。我国每年通过乏风排入大气的甲烷约为100-150亿立方米，相当于1140-1700万吨标准煤，而且基本没有利用。随着国家对能源的需求越来越大，不断发展分布式能源成为节约能源、解决当前能源危机的主要途径之一，而丰富廉价、现实存在的乏风资源就是可靠的气源保证。然而由于煤矿乏风甲烷含量极低，如果进行分离提纯，耗能要远远超过获取甲烷的能量，很不经济。另

4、外这种浓度的甲烷不能直接燃烧，所以长期以来只能空排，造成了巨大的能源浪费和环境污染。目前两淮各个矿区瓦斯利用项目所利用的瓦斯基本都为高浓度瓦斯。低浓度瓦斯与乏风因受技术制约，目前利用十分有限，在瓦斯中占绝大多数的低浓度瓦斯全部放空排散。以淮南矿区为例，淮南煤矿瓦斯赋存量高达5928.25亿m3。全煤田有谢李区、潘集深部区、谢桥张集深部区三个高瓦斯含量区。淮南矿业（集团）有限责任公司下属各矿井2007年瓦斯抽采抽放情况见表1。由表可以看出，低浓瓦斯抽采量远大于高浓瓦斯抽采量，而目前其下属矿井共建成瓦斯发电站8座，合计总装机规模为22432kW，其中高浓瓦斯发电机组装机规模为

5、19432kW，低浓瓦斯发电机组装机规模仅为3000kW。由此可见，目前低浓瓦斯利用率极低。同时，各个矿区乏风风量都很大，均未能利用，直接排放，造成严重的资源浪费和环境污染。表12007年淮南矿区瓦斯抽采抽放现状表1.2目的进行低浓瓦斯增浓和输送技术的研究目的在于更加安全方便地利用低浓度瓦斯，乏风甲烷氧化利用技术的研究目的在于充分利用乏风，拓展瓦斯综合利用的方式，有效地利用煤矿乏风。提高矿井瓦斯利用率，增加瓦斯发电量，节约国家电力资源。减少低浓瓦斯及风排瓦斯排放量，降低矿区及周边地区污染程度。1.3意义进行低浓瓦斯增浓和输送技术以及乏风甲烷氧化利用技术的研究主要有以下意义

6、：1.3.1符合国家节能减排政策党中央国务院高度重视节能减排工作，把节约资源和保护环境作为基本国策，实行节能减排是党中央国务院为贯彻落实科学发展观，实现经济增长方式根本性转变而提出的一项重大战略任务。依据国家发改委、环保总局联合下达的发改环资[2007]1456号《关于印发煤炭工业节能减排工作意见的通知》精神，为贯彻和落实科学发展观，加快推进节能减排工作的开展，促进经济增长方式转变，按照《国务院关于加强节能减排工作的决定》（国发[2006]28号文）、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发[2007]15号文）要求,国家发展改革委员会同国家环保总局等有关部门

7、和省级人民政府，在重点行业、重点领域组织开展节能减排工作。1.3.2国际国内环境保护的要求众所周知，温室效应、臭氧层减薄、酸雨是当今世界影响大气的三大问题。为此，1997年12月，149个国家和地区的代表在日本东京召开《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议，通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》，《京都议定书》规定，到2010年，所有发达国家排放的二氧化碳等6种温室气体的数量，要比1990年减少5.2%，发展中国家没有减排义务。2005年2月16日《京都议定书》正式生效。作为《联合国气候变化框架