瓦斯利用技術(shù)現(xiàn)狀及其潛力

孫增亮

(貴州連云礦業(yè)有限公司，貴州 畢節(jié) 551800)

全球氣候變暖已經(jīng)成為國際最為重視的主題之一，溫室氣體的大量排放對人類生存環(huán)境造成了嚴重的威脅，能源的浪費與污染的問題逐漸得到人類關注。為了緩解全球氣候變暖的環(huán)境問題以及提高潔凈能源的利用率，我國著力于開發(fā)與研究煤礦通風瓦斯的應用工作。煤礦中的通風瓦斯的利用具有著能源節(jié)約以及降低污染雙重的效應。在本文中，探討了煤礦通風瓦斯利用技術(shù)的應用現(xiàn)狀，并對煤礦通風瓦斯利用技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展進行分析。

1.作為輔助燃料的技術(shù)及其應用

煤礦通風瓦斯可以作為輔助的燃料進行應用，它的原理就是用乏風代替助燃空氣，這樣可以減少主燃料的使用量。如果在乏風中，通風瓦斯的甲烷濃度低于一定程度的時候，其自燃溫度會升高超過1000攝氏度，因此為了降低投入成本，使用輔助燃料的時候通常要求其濃度要比主燃料的要低。

1.1 燃氣輪機。通過壓縮機可以將煤礦的通風瓦斯直接運送到燃氣輪機的燃燒室中。我們可以把通風瓦斯和主燃料在燃燒室進行點燃，這樣就會節(jié)省部分主燃料的費用。在美國曾經(jīng)對這方面進行了深入的研究。還有西北燃料公司開發(fā)了天然氣燃氣輪機，通過乏風的條件對空氣進行燃燒，從而進行發(fā)電。

1.2 內(nèi)燃發(fā)動機。內(nèi)燃發(fā)動機有兩種，一種是迪塞爾發(fā)動機，另一種是火花塞發(fā)動機，都是通過對燃氣的利用來進行發(fā)電的。內(nèi)燃發(fā)動機對于礦井而言，有利于使用乏風換取空氣，以減少新鮮空氣的使用。目前，在煤礦瓦斯應用中比較有效的是作為內(nèi)燃機的輔助型燃料。

1.3 其它輔助應用技術(shù)。通常對于輔助燃料而言，其應用的條件要求靠近用風池的位置，因此從某種程度上而言也對煤礦中通風瓦斯的應用范圍進行了限制。

2.作為主燃料的技術(shù)及應用

主燃料應用技術(shù)主要有2類，一種是熱力雙向流反應器，另一種是催化媒雙向流反應器。

2.1 熱力雙向流反應器 (TI、RR)。該技術(shù)的主要功能在于消除有機揮發(fā)物，將所排放出來的有機揮發(fā)物進行氧化并且產(chǎn)生熱能的一種工藝技術(shù)。目前，已經(jīng)存在了多套關于有機揮發(fā)物和有害氣體排放的處理系統(tǒng)。其應用原理是氣體與固體之間實現(xiàn)再生熱交換。

2.2 催化媒雙向流反應器 (CH汛)。該技術(shù)是由加拿大礦產(chǎn)與能源技術(shù)中心進行設想與開發(fā)的，通過該項技術(shù)可以對煤礦通風瓦斯進行有效的利用。在該項技術(shù)的后續(xù)開發(fā)中，提出了使用催化媒來進行降溫。經(jīng)過對這種技術(shù)的實踐與應用，取得初步效果。

2.3 稀薄燃氣輪機。稀薄燃氣輪機由澳大利亞的能源開發(fā)公司所開發(fā)，其要求燃料濃度極其低，僅為1.6%，因此當該汽輪機在燃燒的時候，其外部燃燒器僅僅需要比較低的溫度就可以進行燃燒，相對與常規(guī)的汽輪機而言更有優(yōu)勢，有利于避免NOX的產(chǎn)生。

2.4 帶催化燃燒室的稀薄氣輪機。催化燃燒氣輪機的開發(fā)產(chǎn)地是在澳大利亞，這是一種使用極其稀薄的燃料作為進氣的汽輪機，當稀薄的燃料進入汽輪機后，在汽輪機內(nèi)被壓縮，并在催化燃燒室中燃燒。

2.5 稀薄燃料催化微型氣輪機。微型系列氣輪機由美國氣輪機公司所開發(fā)，所利用濃度低于1.0%，容量大于100kW。

3.煤礦通風瓦斯的應用前景

隨著全球變暖越來越嚴重，人類已經(jīng)意識到地球環(huán)境正在受到嚴重的破壞，我們的生存環(huán)境正遭遇日益嚴重的威脅。目前，在國際組織以及國家的發(fā)展協(xié)議中都明顯談及了關于全球氣候變暖這個重大議題。在《京都議定書》中，共有149個國家針對全球氣候變暖這個議題贊同通過協(xié)議，以希望通過該協(xié)議來在全球范圍內(nèi)共同對全球氣候變暖這個嚴重的環(huán)境問題進行阻止。其核心內(nèi)容在于對于發(fā)達國家與發(fā)展中國家之間在減排成本投入方面進行協(xié)調(diào)，有利于發(fā)達國家降低其原本高額的投入成本，也有利于發(fā)展中國家利用及安排成本的比較優(yōu)勢來從發(fā)達國家獲取資金，已實現(xiàn)雙贏的目的。

在我國，排放到空氣中的甲烷總量已經(jīng)高達170億m，如果通過通風瓦斯對這些氣體進行重新的利用，可想而知這可以實現(xiàn)大量的資源節(jié)約。從統(tǒng)計數(shù)字上看明確的顯示出，通風瓦斯具有理想的環(huán)保效應。通常，安全事故的發(fā)生原因在于煤礦的通風程度不足所造成，通過通風瓦斯的使用可以很大程度的減少這種情況的發(fā)生。從而有利于實現(xiàn)氣體的潔凈排放，這對于全球氣候變暖的環(huán)境問題具有極為明顯的緩解作用。煤礦通風瓦斯處理技術(shù)的出現(xiàn)不僅改變了由于煤礦通風的支出而出現(xiàn)效益降低甚至沒有效益的局面，而且具有理想的經(jīng)濟效益。

總結(jié)

綜上所述，煤礦通風瓦斯所具有的應用價值極其高，應當對煤礦通風瓦斯的開發(fā)與應用予以重視，加強對該項新型技術(shù)的宣傳，讓人們深刻認識到煤礦通風瓦斯能夠提高能源利用率的重要作用。然而，目前在我國里對煤礦通風瓦斯的相關研究尚未成熟，缺乏自身的應用理論以及技術(shù)，迫切需要相關的科研工作人員，科技研究學者與生產(chǎn)企業(yè)應當積極投入該技術(shù)的研究當中，聯(lián)合開展系統(tǒng)化的研究工作，從我國現(xiàn)階段的基本國情出發(fā)，開發(fā)出符合我國社會主義市場經(jīng)濟發(fā)展需求的煤礦通風瓦斯的利用技術(shù)以及相關的項目。在煤礦中應用通風瓦斯的處理和利用技術(shù)，可以加快煤礦通風瓦斯這個新能源的利用，減少煤礦中溫室氣體排放量。所以，這種技術(shù)的研發(fā)既保護了環(huán)境又為煤礦的可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻。

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