煤礦通風瓦斯處理技術的比較和應用前景

董海濤 武保亮

肥礦集團礦業管理服務有限公司 山東肥城 271600

在傳統形式的煤礦生產中，為了確保生產安全，往往會利用大量的空氣對礦內的瓦斯進行稀釋和排除，但這種處理方式不僅會對資源造成大量的浪費，還會對周圍環境造成一定的影響，而為了對這種方式進行有效的改善，相關領域對煤礦瓦斯處理技術進行了深入的研究，并應在煤礦的實際生產當中得到了廣泛的應用，對煤礦行業的發展產生了很大的推動作用，因此，有必要針對相關內容加強研究。

1 煤礦通風瓦斯處理技術的比較

1.1 將瓦斯作為主要燃料應用

這是一種直接氧化技術，而該項技術的實施可以借助逆流式催化氧化裝置以及逆流式熱氧化裝置來實現。其中，逆流式熱氧化裝置的工作原理主要是在反應器當中導入溫度為10-30℃的煤礦乏風，而受到1000℃高溫的影響，濃度較低的甲烷會在反應器當中發生氧化反應，同時釋放出熱量，而對這些熱量進行應用，能夠產生熱水或者是蒸汽，可以將蒸汽用于汽輪機進行發電，而熱水以及余熱則可以用于制冷和取暖，該項技術的關鍵就是對反應器當中的氣體流動方向進行不斷的改變，使乏風能夠在蓄熱器當中進行吸熱和升溫，使甲烷氧化過程能夠得到有效的維持。通過對該項技術的有效應用，能夠對大量的煤礦通風瓦斯進行有效的處理，不僅可以減少資源消耗，對于環境的保護也具有非常積極的作用[1]。

而逆流式催化氧化裝置在工作原理方面與熱氧化裝置基本相同，只是該裝置需要將催化劑加裝在熱交換床層當中，從而將通風瓦斯的原來1000℃的自燃溫度降到350℃-800℃。而由于利用催化劑能夠將瓦斯自燃溫度有效降低，不僅放寬了裝置的材質要求，同時還能有效提升裝置的啟動速度，但其中還有許多問題存在，例如，催化燃燒流向變化方面的工藝還有待研究；催化劑存在協同性、穩定性以及活性不高的情況，且成本投入較高，使用壽命不長；而自燃溫度的降低也對熱量的回用率造成了一定的影響[2]。

1.2 將瓦斯作為輔助燃料應用

其技術原理主要是使用乏風對助燃空氣加以代替，從而將主燃料的應用有效減少，并降低瓦斯的排放量。具體應用如下：

第一，燃氣輪機。對燃氣輪機使用壓縮機，將煤礦乏風引入到燃燒室當中，在燃燒室中將主燃料及通風瓦斯點燃，可以將主燃料的成本投入有效降低。

第二，內燃發動機，火花塞式發動機以及狄塞爾發動機都是較為常見的內燃發動機，一般需要對中等質量的燃氣進行使用，并以此來發電，而在其燃燒的過程中，可以使用煤礦乏風來代替部分空氣。利用這種方式，其燃料消耗要比使用空氣進行助燃的方式低10%，同時還能將煤礦當中的瓦斯排放量減少20%。

第三，還可以將煤礦通風瓦斯引入到煤礦附近的制磚窯爐以及火電廠鍋爐的供風系統當中，而想要對輔助燃料的方式進行有效的應用，需要礦井與用風地保持較近的距離，而這也對該項技術的廣泛應用產生了巨大的限制作用。

當然，除了上述技術以外，還有其他類型的處理方法，第一是改造研制微燃機，使其可以對煤礦乏風或者經過提濃以后的乏風進行直接燃用，但這種方法的研究還較為有限，目前的技術還不夠成熟；第二，提濃，通常煤礦當中的通風瓦斯濃度為0．5%，在進行提濃以后，能夠將甲烷濃度提至20%，而乏風在提濃以后，可以作為燃料在交互式引擎和燃氣輪機當中使用，但這種方法具有較高的能耗，經濟性還有待提升[3]。

2 煤礦通風瓦斯處理技術的應用前景

為了對全球氣候變暖問題進行有效的控制，世界各國做出了諸多努力，并共同制定了清潔發展機制，希望能夠在世界范圍內實現可持續發展的目標，而煤礦通風瓦斯處理與清潔發展機制的目標是一致的，而且由于煤礦當中具有較大的通風瓦斯量，能夠保證集中排放，所以，通風瓦斯處理技術的應用，能夠進一步提升清潔發展機制的可操作性。根據調查發現，我國每天經由乏風向大氣排放的甲烷能夠達到170億m3，而如果能夠對通風瓦斯處理技術進行合理的應用，實現瓦斯的有效回用，可以將每年的二氧化碳排放量減少2億t，若碳減排價格是10歐元/t，則獲得清潔收益能夠達到240億元/a，并且可以增加400億度的發電量，相當于減少了2000萬t的標準煤消耗，能夠獲得良好的經濟效益和環境效益。

除此之外，通過通風瓦斯處理技術，能夠使煤礦生產的安全水平得到進一步的提升，而在煤礦開采過程中，通風需要消耗海量的電能，會產生較高的成本投入，因此，部分煤礦企業為了降低生產成本，往往會出現通風量不足的情況，導致煤礦當中的瓦斯超標，在煤礦當中埋下安全隱患問題，從而對工作人員的人身安全產生威脅。而利用通風瓦斯處理技術，不僅能夠對通風瓦斯進行有效的處理，確保瓦斯排放的清潔性，還能幫助企業從中獲得經濟效益，并減少成本投入，避免了煤礦通風只有支出而沒有收益的情況，而這樣能夠將煤礦通風的積極性充分的調動起來，對煤礦生產安全具有很大的推動作用。

3 結語

綜上所述，煤礦通風瓦斯處理技術對于煤炭行業的發展具有非常重要的作用，但在具體應用的過程中，還需要企業結合自身實際，對成熟的處理技術進行科學的選擇和應用，如此才能將相關技術的作用充分的發揮出來。