煤矿瓦斯综合利用的实践与探索刍议

陈园源

摘 要：瓦斯是一种新型节能能源随着科技的发展，科学研发运用能够为企业带来良好的经济效益，并且在降低温室效应方面具有良好的效果，还能够减少环境污染。通过对瓦斯现状的介绍，融合我国实际运用状况，阐明煤矿瓦斯综合利用的实践与探寻。

关键词：瓦斯 综合利用 实践 探索

中图分类号：TD712.67 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（c）-0030-02

在社会的不断发展中，能源所需不断提高，环保标准也愈发提升。煤层内吸附的煤层气主要成分为CH4，在全球储量较大，我国的煤层气资源尤为丰沛，属于第三大煤层气存储国。我国当前抽排的煤层气大多为采煤时通过动采区与采空区形成的混合煤层气，其中具有较多空气，甲烷浓度具有较大的变化范畴，被称作煤矿瓦斯。煤矿瓦斯属于优良的资源及能源，可当作城市民用、发电、工业、车用的燃料及化工原料。在煤矿瓦斯综合利用方面，通过长时间的研发，已经解决了安全與高效运用的技术问题，构成了煤矿瓦斯能源与化工利用新技能的全新路径。

1 煤矿瓦斯综合利用技术的现状

以全球的角度而言，煤矿瓦斯的使用大多运用于民用、发电、工业燃料乃至化工原材料当中。由于煤矿大部分处于较为偏僻之处，瓦斯民用项目需覆盖于诸多中低压管网及入户管网当中，具有较大的投资成本，而且民用耗费瓦斯的气量不大，无法实现相应的规模，所以瓦斯民用项目在回收成本方面较为艰难。燃气锅炉运用瓦斯当作燃料，虽然耗费了较大的瓦斯气量，可是由于燃气锅炉具有较低的热效率，会被季节性所限定，所以对于锅炉的投资而言，具有较长的回收期，导致较低的经济效益。运用瓦斯生产化工产品，具有较差的经济性，在技术方面也具有一些问题。在瓦斯发电的运用方面则为当前纯熟的内燃机技术，只对内燃机的进气系统以及燃料的供给系统给予改革，技术较为稳定，投资不大，回报率较高，时间较短。瓦斯发电已经变成当前煤矿瓦斯运用的一个重要方面。

因为煤矿瓦斯在开采的方式方面具有一定的差异，煤矿瓦斯的CH4含量则具有一些差别，其使用技术也存在差异。首先，透过地面钻井开采，开采的CH4浓度超过90%的煤矿瓦斯，当前约为煤矿瓦斯总数的1%，在成分特性方面与天然气较为相似。这一气体可通过天然气发电设备给予发电，或当作民用燃料及化工原材料，技术方面较为简便并纯熟。其次，透过井下瓦斯抽采系统与地面输气系统，开采出的CH4浓度范畴大多为3%～80%区间的煤矿瓦斯，当前约为煤矿瓦斯总量的15%左右，而大部分浓度均小于30%，因为会具有爆炸的危险，通常对其运用均控制在浓度为30%以上。浓度为6%～30%的运用则属于一个难点，当前我国一些企业已经具备这一技术，而且已经在我国诸多省、市、自治区的煤矿中给予使用，获得了骄人的经济效益与社会效益。再次，透过煤矿通风排放的煤矿瓦斯，CH4的含量均在1%以下，被称作风排瓦斯，也被称为乏风。这方面煤矿瓦斯因为CH4的浓度较低，运用技术具有较大的难度，大致均被排空。我国相应企业正在对这方面瓦斯加以处理与运用[1]。

当前煤矿瓦斯的综合利用尚处在初级阶段，不论在利用的广度及深度方面均存在诸多需要处理的问题。煤矿瓦斯利用最有效的方式则为发电，以发电为根基完成冷、热、电的结合，通过以人为本的理念，转变煤矿职工与当地百姓生产、生活的环境，具有良好的节能减排的效果。

2 低浓度瓦斯发电技术

通过6%～25%的低浓度煤矿瓦斯进行发电，则应当解决以下问题：其一，发电机组需符合低浓度标准；其二，瓦斯输送系统需确保安全。

（1）瓦斯安全输送系统。低浓度瓦斯通过水位自控水封阻火器与瓦斯专用干式阻火器，执行细水雾变管道和细水雾结合的输送。细水雾通过脱水器进行脱水后不断运用。在细水雾输送管道内可以浇熄因为湿式及干式阻火器失效而产生的火焰，并且清除了输送管道的静电。在输送管道的终端配备瓦斯专用的干式阻火器，确保瓦斯输送的整个过程中能够更加安全。（2）适合用在燃气成分变化的燃气发电、计算机闭环控制及自动跟踪成分变动方面，确保机械能够更加平稳地运转。（3）能够顺应较低压力的燃气，无需增压，降低投资并提升良好的发电量。（4）机组自成体系，辅助设备较小，建站简便，周期较短，见效较快，运行费用较低。机组可以进行单台运用，也可以进行多台结合运用，其热效率约在32%～40%区间。（5）机组使用了先进的技术，将瓦斯发电机组的动力性与稳定性给予提升。（6）运用美国WOODWARD调速系统，这是由于其具备良好的稳定性以及加快的反应能力，符合多台机组并车的状况，在控制速度方面极为精准，能够令机组的调速率更为稳定，具备多发电机组并网发电的能力，可以符合生产用电所需，也可以把剩余的电量输送给电网，达到了国家电力部门在并网技术方面的标准。

3 煤矿瓦斯的综合利用

3.1 瓦斯的生活运用

瓦斯在生活当中的运用途径较广，比如：有些煤矿则为矿区内的百姓在炊事方面乃至矿区中的冬季取暖提供燃气。所有灶头的用气量不大，每年矿区抽采的瓦斯对于居民的日常使用十分充足。

居民在制作饮食中运用的燃气灶也能够使用瓦斯气灶，如此在用途方面则较为便利并节约，比如使用液化气灶，则应调整气孔的大小以及供气压力。

3.2 天然气半补强炭黑

天然气半补强炭黑技术是通过气炉法产生的，其属于生产炭黑的技术，在我国，生产天然气半补强大部分是通过天然气当作原料，约占原料的94%。

天然气半补强炭黑具备特有的原理，在将矿井瓦斯作为燃料时，炭黑反应当中会出现不完全燃烧、分裂、解析等状况，以此制作成相似于软质的炭黑产品，其主要运用在橡胶行业。在研发炭黑时，瓦斯的浓度标准较高，不可低于60%，运用瓦斯当作原料是由于煤矿瓦斯内不具备二氧化硫，如此研发出的产品具有较为稳定的物理性能以及化学性能，从而强化了橡胶的补强性能，降低了腐蚀性。

天然气半补强炭黑在生产时，运输管道内的瓦斯通过阀门控制运行至火嘴箱内和炭黑一同反应，此时，供风机能够将空气预热器传输至风壳内给予反应，在反应炉内，瓦斯与空气燃烧产生反应，一些瓦斯由于高温而裂变为炭黑，透过冷水完成反应，再通过冷却塔与换热设施冷却进行最终收集系统的采集。获取的炭黑通过再加工变成成品，最终将余下的气体燃烧后给予过滤，排放于大气当中，如此则节省了经济及资源[2]。

3.3 最大效益—— 经济与社会

瓦斯的利用率较高，近些年由于采空区的瓦斯抽取浓度不符合标准，令瓦斯的利用率降低，可随着技术的不断提高，令瓦斯的利用率随之提升。只要充分运用瓦斯，则可以解决对环境形成的影响，还可以充分利用瓦斯，有利于瓦斯的抽采，具有良好的经济效益与社会效益。不仅为当地居民提供了生活用气以及取暖用气，还节省了大量的煤炭资源，节约了庞大的资金。创造了较高的经济效益，解决了就业难的问题。随着瓦斯的充分运用，有利于每层资源的研发，并且瓦斯的运用还能够提高生态环境，提升空气质量[3]。

4 结语

总而言之，对我国而言，煤矿瓦斯资源的综合利用成为了可行的方式，也成为可持续发展的重要途径。瓦斯的运用不但会降低对环境的影响，还可以显著减少排放量，因此有利于我国在煤矿方面的研发，给予了较高的经济效益与社会效益。

参考文献

[1] 常云云.煤矿瓦斯综合利用[J].河北煤炭，2012（2）：47-50.

[2] 黄盛初，刘文革，孙庆刚，等.提高煤矿瓦斯抽采浓度和低浓度瓦斯利用技术途径[C]//煤矿瓦斯抽采与通风安全论文集.北京：煤炭工业出版社，2013.

[3] 龙伍见.我国煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状及前景展望[J].矿业安全与环保，2010（4）：74-77.