超低濃度瓦斯蓄熱氧化及余熱利用系統的研究與應用

安小康

1 引言

中國是煤炭生產和消費大國，煤炭開采過程中，往往同時伴生大量瓦斯氣體，其是一種在煤炭地質演變過程中形成的以甲烷為主要可燃成分的易燃易爆氣體。瓦斯中含大量甲烷，其是一種重要的溫室氣體來源。目前，中國在瓦斯含量4%～30%的低濃度瓦斯綜合利用方面已處于世界前列。煤礦每年大量抽排的4%以下超低濃度瓦斯因濃度和流量波動大，氣源條件不穩定，長期以來利用效率很低，造成能源的浪費和大量溫室氣體的排放。

2 超低濃度瓦斯利用研究的必要性

2.1 符合國家科技創新政策

之前低濃度瓦斯氧化技術應用較多的是氧化床內置換熱器熱交換取熱利用型，瓦斯氧化裝置設計開發最初定位于低濃度瓦斯的氧化銷毀及取熱利用。因4%以下瓦斯濃度較低，可供利用的熱量有限，只能取出部分熱量制取熱水。但是經過近十多年的應用及總結，其也存在以下問題：換熱管束出現漏水等問題后，檢修困難，發現不及時，存在鍋爐爆炸的風險；綜合換熱效率低；熱利用方式不同時，換熱器不同，導致氧化裝置本體不能實現標準化；換熱器結構型式特殊，需定制化設計[1]。

2.2 節能減排形勢的需要

中國大部分煤礦為瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井。多年來，中國瓦斯爆炸事故頻發，給煤礦的安全生產帶來了極大的壓力和挑戰。隨著近年來安全監管力度的不斷加強，中國煤礦瓦斯抽采量和利用量逐年攀升。未被利用的抽采瓦斯，主要為濃度低于4%的超低濃度瓦斯。……