煤礦瓦斯綜合利用的實踐與探索芻議

陳園源

摘 要：瓦斯是一種新型節能能源隨著科技的發展，科學研發運用能夠為企業帶來良好的經濟效益，并且在降低溫室效應方面具有良好的效果，還能夠減少環境污染。通過對瓦斯現狀的介紹，融合我國實際運用狀況，闡明煤礦瓦斯綜合利用的實踐與探尋。

關鍵詞：瓦斯 綜合利用 實踐 探索

中圖分類號：TD712.67 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（c）-0030-02

在社會的不斷發展中，能源所需不斷提高，環保標準也愈發提升。煤層內吸附的煤層氣主要成分為CH4，在全球儲量較大，我國的煤層氣資源尤為豐沛，屬于第三大煤層氣存儲國。我國當前抽排的煤層氣大多為采煤時通過動采區與采空區形成的混合煤層氣，其中具有較多空氣，甲烷濃度具有較大的變化范疇，被稱作煤礦瓦斯。煤礦瓦斯屬于優良的資源及能源，可當作城市民用、發電、工業、車用的燃料及化工原料。在煤礦瓦斯綜合利用方面，通過長時間的研發，已經解決了安全與高效運用的技術問題，構成了煤礦瓦斯能源與化工利用新技能的全新路徑。

1 煤礦瓦斯綜合利用技術的現狀

以全球的角度而言，煤礦瓦斯的使用大多運用于民用、發電、工業燃料乃至化工原材料當中。由于煤礦大部分處于較為偏僻之處，瓦斯民用項目需覆蓋于諸多中低壓管網及入戶管網當中，具有較大的投資成本，而且民用耗費瓦斯的氣量不大，無法實現相應的規模，所以瓦斯民用項目在回收成本方面較為艱難。燃氣鍋爐運用瓦斯當作燃料，雖然耗費了較大的瓦斯氣量，可是由于燃氣鍋爐具有較低的熱效率，會被季節性所限定，所以對于鍋爐的投資而言，具有較長的回收期，導致較低的經濟效益。運用瓦斯生產化工產品，具有較差的經濟性，在技術方面也具有一些問題。在瓦斯發電的運用方面則為當前純熟的內燃機技術，只對內燃機的進氣系統以及燃料的供給系統給予改革，技術較為穩定，投資不大，回報率較高，時間較短。瓦斯發電已經變成當前煤礦瓦斯運用的一個重要方面。

因為煤礦瓦斯在開采的方式方面具有一定的差異，煤礦瓦斯的CH4含量則具有一些差別，其使用技術也存在差異。首先，透過地面鉆井開采，開采的CH4濃度超過90%的煤礦瓦斯，當前約為煤礦瓦斯總數的1%，在成分特性方面與天然氣較為相似。這一氣體可通過天然氣發電設備給予發電，或當作民用燃料及化工原材料，技術方面較為簡便并純熟。其次，透過井下瓦斯抽采系統與地面輸氣系統，開采出的CH4濃度范疇大多為3%～80%區間的煤礦瓦斯，當前約為煤礦瓦斯總量的15%左右，而大部分濃度均小于30%，因為會具有爆炸的危險，通常對其運用均控制在濃度為30%以上。濃度為6%～30%的運用則屬于一個難點，當前我國一些企業已經具備這一技術，而且已經在我國諸多省、市、自治區的煤礦中給予使用，獲得了驕人的經濟效益與社會效益。再次，透過煤礦通風排放的煤礦瓦斯，CH4的含量均在1%以下，被稱作風排瓦斯，也被稱為乏風。這方面煤礦瓦斯因為CH4的濃度較低，運用技術具有較大的難度，大致均被排空。我國相應企業正在對這方面瓦斯加以處理與運用[1]。

當前煤礦瓦斯的綜合利用尚處在初級階段，不論在利用的廣度及深度方面均存在諸多需要處理的問題。煤礦瓦斯利用最有效的方式則為發電，以發電為根基完成冷、熱、電的結合，通過以人為本的理念，轉變煤礦職工與當地百姓生產、生活的環境，具有良好的節能減排的效果。

2 低濃度瓦斯發電技術

通過6%～25%的低濃度煤礦瓦斯進行發電，則應當解決以下問題：其一，發電機組需符合低濃度標準；其二，瓦斯輸送系統需確保安全。

（1）瓦斯安全輸送系統。低濃度瓦斯通過水位自控水封阻火器與瓦斯專用干式阻火器，執行細水霧變管道和細水霧結合的輸送。細水霧通過脫水器進行脫水后不斷運用。在細水霧輸送管道內可以澆熄因為濕式及干式阻火器失效而產生的火焰，并且清除了輸送管道的靜電。在輸送管道的終端配備瓦斯專用的干式阻火器，確保瓦斯輸送的整個過程中能夠更加安全。（2）適合用在燃氣成分變化的燃氣發電、計算機閉環控制及自動跟蹤成分變動方面，確保機械能夠更加平穩地運轉。（3）能夠順應較低壓力的燃氣，無需增壓，降低投資并提升良好的發電量。（4）機組自成體系，輔助設備較小，建站簡便，周期較短，見效較快，運行費用較低。機組可以進行單臺運用，也可以進行多臺結合運用，其熱效率約在32%～40%區間。（5）機組使用了先進的技術，將瓦斯發電機組的動力性與穩定性給予提升。（6）運用美國WOODWARD調速系統，這是由于其具備良好的穩定性以及加快的反應能力，符合多臺機組并車的狀況，在控制速度方面極為精準，能夠令機組的調速率更為穩定，具備多發電機組并網發電的能力，可以符合生產用電所需，也可以把剩余的電量輸送給電網，達到了國家電力部門在并網技術方面的標準。

3 煤礦瓦斯的綜合利用

3.1 瓦斯的生活運用

瓦斯在生活當中的運用途徑較廣，比如：有些煤礦則為礦區內的百姓在炊事方面乃至礦區中的冬季取暖提供燃氣。所有灶頭的用氣量不大，每年礦區抽采的瓦斯對于居民的日常使用十分充足。

居民在制作飲食中運用的燃氣灶也能夠使用瓦斯氣灶，如此在用途方面則較為便利并節約，比如使用液化氣灶，則應調整氣孔的大小以及供氣壓力。

3.2 天然氣半補強炭黑

天然氣半補強炭黑技術是通過氣爐法產生的，其屬于生產炭黑的技術，在我國，生產天然氣半補強大部分是通過天然氣當作原料，約占原料的94%。

天然氣半補強炭黑具備特有的原理，在將礦井瓦斯作為燃料時，炭黑反應當中會出現不完全燃燒、分裂、解析等狀況，以此制作成相似于軟質的炭黑產品，其主要運用在橡膠行業。在研發炭黑時，瓦斯的濃度標準較高，不可低于60%，運用瓦斯當作原料是由于煤礦瓦斯內不具備二氧化硫，如此研發出的產品具有較為穩定的物理性能以及化學性能，從而強化了橡膠的補強性能，降低了腐蝕性。

天然氣半補強炭黑在生產時，運輸管道內的瓦斯通過閥門控制運行至火嘴箱內和炭黑一同反應，此時，供風機能夠將空氣預熱器傳輸至風殼內給予反應，在反應爐內，瓦斯與空氣燃燒產生反應，一些瓦斯由于高溫而裂變為炭黑，透過冷水完成反應，再通過冷卻塔與換熱設施冷卻進行最終收集系統的采集。獲取的炭黑通過再加工變成成品，最終將余下的氣體燃燒后給予過濾，排放于大氣當中，如此則節省了經濟及資源[2]。

3.3 最大效益—— 經濟與社會

瓦斯的利用率較高，近些年由于采空區的瓦斯抽取濃度不符合標準，令瓦斯的利用率降低，可隨著技術的不斷提高，令瓦斯的利用率隨之提升。只要充分運用瓦斯，則可以解決對環境形成的影響，還可以充分利用瓦斯，有利于瓦斯的抽采，具有良好的經濟效益與社會效益。不僅為當地居民提供了生活用氣以及取暖用氣，還節省了大量的煤炭資源，節約了龐大的資金。創造了較高的經濟效益，解決了就業難的問題。隨著瓦斯的充分運用，有利于每層資源的研發，并且瓦斯的運用還能夠提高生態環境，提升空氣質量[3]。

4 結語

總而言之，對我國而言，煤礦瓦斯資源的綜合利用成為了可行的方式，也成為可持續發展的重要途徑。瓦斯的運用不但會降低對環境的影響，還可以顯著減少排放量，因此有利于我國在煤礦方面的研發，給予了較高的經濟效益與社會效益。

參考文獻

[1] 常云云.煤礦瓦斯綜合利用[J].河北煤炭，2012（2）：47-50.

[2] 黃盛初，劉文革，孫慶剛，等.提高煤礦瓦斯抽采濃度和低濃度瓦斯利用技術途徑[C]//煤礦瓦斯抽采與通風安全論文集.北京：煤炭工業出版社，2013.

[3] 龍伍見.我國煤礦低濃度瓦斯利用技術研究現狀及前景展望[J].礦業安全與環保，2010（4）：74-77.