丁集煤礦超低濃度瓦斯氧化供熱技術應用研究

柏 琳

(煤炭工業合肥設計研究院有限責任公司，安徽 合肥 230041)

根據《煤礦瓦斯發電工程設計規范》(GB 51134—2015)，“高濃度瓦斯”是指“甲烷體積濃度大于或等于30%的經煤礦瓦斯抽采系統抽出或排出的瓦斯”，“低濃度瓦斯”是指“甲烷體積濃度大于或等于7%且小于30%的經煤礦瓦斯抽采系統抽出或排出的瓦斯”。 甲烷體積濃度小于7%的瓦斯由于無法直接用于發電，故在規范中未對其進行明確定義，但因其甲烷濃度比“低濃度瓦斯”還低，可以稱其為“超低濃度瓦斯”[1-6]。

隨著煤礦生產對瓦斯治理的日益重視，以及對治理成本的補償，瓦斯由抽放排空逐漸過渡到抽采利用。《煤礦低濃度瓦斯輸送安全保障系統設計規范》(AQ 1076)、《煤礦瓦斯發電工程設計規范》(GB 51134)等規范的實施，也為高、低濃度瓦斯利用的工程建設提供了法規保障。高、低濃度瓦斯利用日益廣泛，然而超低濃度瓦斯由于受到安全、技術、法規等各因素制約，其利用仍存在巨大空白[7-10]。

統計數據顯示，2016年我國煤礦瓦斯排放量為2.02億t，排放的甲烷超過80%來自通風瓦斯，剩余抽排瓦斯中的70%～80%為低濃度瓦斯，濃度為3%～25%。瓦斯空排在造成能源浪費的同時，也對環境造成污染[11-15]。

1 超低濃度瓦斯中蘊含的能量

1Nm3甲烷的低位熱值為35881kJ，1kg標煤的低位熱值為29271kJ/kg。1Nm3甲烷熱值相當于1.226kg標煤。

淮南丁集煤礦歷年的抽采瓦斯純量平均約為70Nm3/min，其中高濃度瓦斯發電利用量約10Nm3/min，低濃度瓦斯發電利用量約24Nm3/min，剩下的超低濃度瓦斯36Nm3/min得不到利用直接排空。由式(1)可知，丁集煤礦每分鐘排空的超低濃度瓦斯能量折算標煤約44kg。……