瓦斯利用技術現狀及其潛力

孫增亮

(貴州連云礦業有限公司，貴州 畢節 551800)

全球氣候變暖已經成為國際最為重視的主題之一，溫室氣體的大量排放對人類生存環境造成了嚴重的威脅，能源的浪費與污染的問題逐漸得到人類關注。為了緩解全球氣候變暖的環境問題以及提高潔凈能源的利用率，我國著力于開發與研究煤礦通風瓦斯的應用工作。煤礦中的通風瓦斯的利用具有著能源節約以及降低污染雙重的效應。在本文中，探討了煤礦通風瓦斯利用技術的應用現狀，并對煤礦通風瓦斯利用技術的可持續發展進行分析。

1.作為輔助燃料的技術及其應用

煤礦通風瓦斯可以作為輔助的燃料進行應用，它的原理就是用乏風代替助燃空氣，這樣可以減少主燃料的使用量。如果在乏風中，通風瓦斯的甲烷濃度低于一定程度的時候，其自燃溫度會升高超過1000攝氏度，因此為了降低投入成本，使用輔助燃料的時候通常要求其濃度要比主燃料的要低。

1.1 燃氣輪機。通過壓縮機可以將煤礦的通風瓦斯直接運送到燃氣輪機的燃燒室中。我們可以把通風瓦斯和主燃料在燃燒室進行點燃，這樣就會節省部分主燃料的費用。在美國曾經對這方面進行了深入的研究。還有西北燃料公司開發了天然氣燃氣輪機，通過乏風的條件對空氣進行燃燒，從而進行發電。

1.2 內燃發動機。內燃發動機有兩種，一種是迪塞爾發動機，另一種是火花塞發動機，都是通過對燃氣的利用來進行發電的。內燃發動機對于礦井而言，有利于使用乏風換取空氣，以減少新鮮空氣的使用。目前，在煤礦瓦斯應用中比較有效的是作為內燃機的輔助型燃料。

1.3 其它輔助應用技術。通常對于輔助燃料而言，其應用的條件要求靠近用風池的位置，因此從某種程度上而言也對煤礦中通風瓦斯的應用范圍進行了限制。

2.作為主燃料的技術及應用

主燃料應用技術主要有2類，一種是熱力雙向流反應器，另一種是催化媒雙向流反應器。

2.1 熱力雙向流反應器 (TI、RR)。該技術的主要功能在于消除有機揮發物，將所排放出來的有機揮發物進行氧化并且產生熱能的一種工藝技術。目前，已經存在了多套關于有機揮發物和有害氣體排放的處理系統。其應用原理是氣體與固體之間實現再生熱交換。

2.2 催化媒雙向流反應器 (CH汛)。該技術是由加拿大礦產與能源技術中心進行設想與開發的，通過該項技術可以對煤礦通風瓦斯進行有效的利用。在該項技術的后續開發中，提出了使用催化媒來進行降溫。經過對這種技術的實踐與應用，取得初步效果。

2.3 稀薄燃氣輪機。稀薄燃氣輪機由澳大利亞的能源開發公司所開發，其要求燃料濃度極其低，僅為1.6%，因此當該汽輪機在燃燒的時候，其外部燃燒器僅僅需要比較低的溫度就可以進行燃燒，相對與常規的汽輪機而言更有優勢，有利于避免NOX的產生。

2.4 帶催化燃燒室的稀薄氣輪機。催化燃燒氣輪機的開發產地是在澳大利亞，這是一種使用極其稀薄的燃料作為進氣的汽輪機，當稀薄的燃料進入汽輪機后，在汽輪機內被壓縮，并在催化燃燒室中燃燒。

2.5 稀薄燃料催化微型氣輪機。微型系列氣輪機由美國氣輪機公司所開發，所利用濃度低于1.0%，容量大于100kW。

3.煤礦通風瓦斯的應用前景

隨著全球變暖越來越嚴重，人類已經意識到地球環境正在受到嚴重的破壞，我們的生存環境正遭遇日益嚴重的威脅。目前，在國際組織以及國家的發展協議中都明顯談及了關于全球氣候變暖這個重大議題。在《京都議定書》中，共有149個國家針對全球氣候變暖這個議題贊同通過協議，以希望通過該協議來在全球范圍內共同對全球氣候變暖這個嚴重的環境問題進行阻止。其核心內容在于對于發達國家與發展中國家之間在減排成本投入方面進行協調，有利于發達國家降低其原本高額的投入成本，也有利于發展中國家利用及安排成本的比較優勢來從發達國家獲取資金，已實現雙贏的目的。

在我國，排放到空氣中的甲烷總量已經高達170億m，如果通過通風瓦斯對這些氣體進行重新的利用，可想而知這可以實現大量的資源節約。從統計數字上看明確的顯示出，通風瓦斯具有理想的環保效應。通常，安全事故的發生原因在于煤礦的通風程度不足所造成，通過通風瓦斯的使用可以很大程度的減少這種情況的發生。從而有利于實現氣體的潔凈排放，這對于全球氣候變暖的環境問題具有極為明顯的緩解作用。煤礦通風瓦斯處理技術的出現不僅改變了由于煤礦通風的支出而出現效益降低甚至沒有效益的局面，而且具有理想的經濟效益。

總結

綜上所述，煤礦通風瓦斯所具有的應用價值極其高，應當對煤礦通風瓦斯的開發與應用予以重視，加強對該項新型技術的宣傳，讓人們深刻認識到煤礦通風瓦斯能夠提高能源利用率的重要作用。然而，目前在我國里對煤礦通風瓦斯的相關研究尚未成熟，缺乏自身的應用理論以及技術，迫切需要相關的科研工作人員，科技研究學者與生產企業應當積極投入該技術的研究當中，聯合開展系統化的研究工作，從我國現階段的基本國情出發，開發出符合我國社會主義市場經濟發展需求的煤礦通風瓦斯的利用技術以及相關的項目。在煤礦中應用通風瓦斯的處理和利用技術，可以加快煤礦通風瓦斯這個新能源的利用，減少煤礦中溫室氣體排放量。所以，這種技術的研發既保護了環境又為煤礦的可持續發展做出了貢獻。

［1］黃盛初.煤礦區煤層氣CDM項目潛力.國家安全生產監管總局信息研究院，2005－10－21～23.

［2］劉佳，郭繼圣.瓦斯利用技術現狀及發展方向分析研究［A］.煤礦瓦斯綜合治理與開發利用論文集［C］.2012

［3］吳向東，周占威.以提高瓦斯利用率為目的電廠發電量全市場化考核在龍山礦的實踐與探索［J］.中國高新技術企業.2012(01)

［4］馬曉鐘.煤礦瓦斯綜合利用技術的探索與實踐［J］.中國煤層氣.2007(03)

［5］常心潔，劉應書，劉文海，張輝，樂愷.變壓吸附法分離低濃度瓦斯的試驗研究［J］.低溫與特氣.2006(06)