摘要：瓦斯用途目前主要分為兩大類：一是作燃料，二是作化工原料。瓦斯作燃料按行業(yè)門類分為：民用燃料、發(fā)電用燃料、工業(yè)用燃料、汽車用燃料和氣體工業(yè)用燃料及其它類燃料。瓦斯化工有兩條途徑：一是瓦斯化工，另一條是合成氣化工。本文重點介紹了我國煤礦瓦斯利用技術(shù)研究與創(chuàng)新科技成果,并就煤礦瓦斯綜合利用技術(shù)的現(xiàn)狀做了簡要分析,并指出了目前存在的問題以及對策。

　　關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯; 綜合利用; 技術(shù)研究

　　Abstract: the gas use at present mainly divided into two kinds: one is for fuel, and the second is for chemical raw materials. For fuel gas according to industry is divided into categories: civil fuel for power generation, fuel and industrial use fuel, with fuel and gas industry car with fuel and it kind of fuel. The gas chemical industry there are two paths: one is the gas chemical industry, the other is a synthetic chemical. This paper introduces the mine gas utilization technology in China research and innovation of scientific and technological achievements, and comprehensive utilization of coal gas technology makes a brief analysis of the current situation, and points out the existing problems and countermeasures.

　　Keywords: mine gas; Comprehensive utilization; Technology research

　　中圖分類號： TD713 文獻標識碼：A 文章編號：

　　0、前言

　　煤炭工業(yè)是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展直接關(guān)系著全面建設(shè)小康社會目標的實現(xiàn)和國家能源安全。我國煤礦均為有瓦斯涌出的礦井，全國煤礦的年瓦斯涌出量在100億立方米以上。隨著開采深度的不斷增加，瓦斯涌出量不斷加大，煤與瓦斯突出危險也不斷增加，煤與瓦斯突出已成為我國煤礦災(zāi)害中危害最大的自然災(zāi)害之一。

　　我國目前煤礦瓦斯利用尚處于起步階段，利用量小，利用率低，沒有形成一個規(guī)模。煤礦瓦斯的利用主要集中在瓦斯抽采較高的國有重點煤礦區(qū)，尤其是45戶安全重點監(jiān)控企業(yè)。現(xiàn)有煤礦瓦斯利用以民用和工業(yè)燃氣為主，已達到80%，瓦斯發(fā)電則是主導(dǎo)發(fā)展方向，瓦斯化工也具有廣闊的市場前景。

　　一、瓦斯利用途徑與技術(shù)

　　(一)民用

　　瓦斯民用的基本技術(shù)條件為：①瓦斯?jié)舛却笥?0%;②足夠的氣源、穩(wěn)定的氣壓，當用于炊事時，氣壓應(yīng)大于2000Pa;③氣體混合物中無有害雜質(zhì);④完善的氣體儲貯和輸送設(shè)施。瓦斯民用系統(tǒng)一般由抽放泵、儲氣罐、調(diào)壓站和輸氣管道組成。中國目前有兩類瓦斯供應(yīng)系統(tǒng)：一類為低壓一級供應(yīng)系統(tǒng)，瓦斯壓力維持在2000Pa以上;另一類為中、低壓供應(yīng)系統(tǒng)，中壓為3500Pa，低壓為2000Pa。在一般情況下，儲氣罐內(nèi)的氣壓為5000～6000Pa。

　　(二)發(fā)電

　　瓦斯發(fā)電，技術(shù)成熟的工藝有：燃氣輪機發(fā)電、氣輪機發(fā)電、燃氣發(fā)動機發(fā)電和聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)發(fā)電，以及熱電冷聯(lián)供瓦斯發(fā)電。

　　(三)生產(chǎn)化工用品

　　高濃度的瓦斯以含瓦斯為主，因此，當開采或抽放的瓦斯是含高濃度純凈的瓦斯氣時，把它作為原料氣生產(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，可以獲得較好的經(jīng)濟效益。以高濃度瓦斯為原料可以生產(chǎn)炭黑、甲醛、甲醇和化肥等化工產(chǎn)品。

　　在化工行業(yè)，瓦斯的消費將主要集中在化肥和甲醇等基本化工原料的生產(chǎn)上。目前，在世界合成氨生產(chǎn)中，以天然氣為原料的占80%，而我國僅為2%。瓦斯與天然氣性質(zhì)相似，適用于生產(chǎn)合成氨。用瓦斯生產(chǎn)合成氨具有能耗低，工藝流程簡單，投資省和經(jīng)濟效益好的特點。因此，用瓦斯合成氨相對比較經(jīng)濟。相關(guān)技術(shù)等問題有待解決和發(fā)展。

　　(四)瓦斯作工業(yè)燃料

　　瓦斯可作為潔凈的工業(yè)爐燃料，能夠減少污染，改善工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)爐主要包括金屬加工工業(yè)爐、硅酸鹽窯爐和工業(yè)鍋爐三種。工業(yè)爐以瓦斯為燃料，可以增加傳熱效率，提高工業(yè)爐的生產(chǎn)率。

　　硅酸鹽工業(yè)爐以瓦斯代煤作燃料，不僅能節(jié)能降耗，而且能提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如，燃用瓦斯的陶瓷窯爐，產(chǎn)品合格率和一級品率比燃煤窯爐分別提高10%～15%和10%，熱能利用率提高70%以上;水泥窯爐燃用瓦斯后，可比較容易地控制窯內(nèi)溫度和窯爐的生產(chǎn)率。

　　(五)低濃度瓦斯利用技術(shù)

　　1.瓦斯的提純

　　(1)變壓吸附技術(shù)

　　瓦斯提純技術(shù)，大多還處在開發(fā)研究階段。目前主要采用變壓吸附技術(shù)。變壓吸附技術(shù)是利用吸附劑的平衡吸附量隨組分分壓升高而增加的特性，進行加壓吸附、減壓脫附。

　　變壓吸附技術(shù)目前被認為是比較成熟的技術(shù)，有了成系列的裝置可供選擇，它在瓦斯提純領(lǐng)域里的應(yīng)用主要取決于其經(jīng)濟合理性。對于低濃度甚至極低濃度的瓦斯氣體的提純工序復(fù)雜，經(jīng)濟性步高，實用價值不大。根據(jù)撫順分院的實驗，制取80%濃度的瓦斯，原始氣濃度為30%時，回流比為0.43;原始氣濃度為20%時，則為0.72，效率降低2/3。通風氣流中瓦斯的濃度<5%，因此裝置的實用價值不大。

　　(2)甲烷冰

　　目前實驗發(fā)現(xiàn)瓦斯中的CH4在0～10℃、3～8 MPa下與水能夠生成固態(tài)氣體水合物，這種氣體水合物在常壓下具有較好的穩(wěn)定性，分解時能釋放出180～200倍體積的瓦斯，其巨大的儲氣能力和相對溫和的儲氣條件備受重視，甲烷水合物制備過程同時又是對CH4的提純過程，可以用來處理甲烷含量較低的瓦斯。

　　2.利用低濃度瓦斯發(fā)電

　　目前由山東勝動集團研制的我國首臺500千瓦低濃度瓦斯發(fā)電機組日前通過專家鑒定。這次研制成功的發(fā)電機組利用的是低濃度瓦斯。通常情況下，只有濃度高于25%的瓦斯才能夠用來發(fā)電，而低于這個下限，就容易引起爆炸。勝動集團通過在瓦斯變送系統(tǒng)中加裝多道防爆裝置，將瓦斯的利用范圍擴大了20個百分點，即只要瓦斯?jié)舛雀哂?%，就可以安全發(fā)電。

　　3.礦井乏風利用

　　礦井乏風的濃度很低，可以用于燃煤鍋爐和燃氣輪機，作為混合燃料的一部分。燃氣輪機、內(nèi)燃機、大型鍋爐或窯爐是輔助燃料應(yīng)用技術(shù)的主要對象;同時國外已開發(fā)出礦井乏風作主燃料的應(yīng)用系統(tǒng)，如熱力雙向流反應(yīng)器(TFRR)，催化媒雙向反應(yīng)器(CFRR)和可以利用低濃度的稀薄燃氣氣輪機。礦井乏風的排放量大，一旦這方面的應(yīng)用經(jīng)濟性得到驗證，則通風瓦斯的利用也有著十分廣闊的前景。而中國的部分礦區(qū)也對通風瓦斯回收利用技術(shù)表現(xiàn)出濃厚的興趣，并表示如果經(jīng)濟上可行，可以考慮開發(fā)利用。

　　二、存在的問題與對策

　　我國現(xiàn)階段的煤礦瓦斯抽采和瓦斯利用是一個矛盾的統(tǒng)一體。一方面瓦斯抽采為滿足煤礦安全生產(chǎn)為第一需要，無論瓦斯量大小、瓦斯?jié)舛雀叩投急仨氁椋m然瓦斯抽采量、抽采率較高，但瓦斯抽采量不均衡，瓦斯抽采濃度波動大;另一方面瓦斯利用為確保民用和滿足設(shè)備性能要求，不僅需要穩(wěn)定的瓦斯氣源，且對瓦斯?jié)舛扔幸粋€最低要求(不能低于30%)。要做好井下瓦斯抽采綜合利用工作，要以瓦斯的抽放為基礎(chǔ)，保證礦井的安全生產(chǎn)為前提。建議采取以下對策：

　　(1)轉(zhuǎn)變對瓦斯抽放的觀念。不僅要把瓦斯抽放看作是防治瓦斯的方法，而且瓦斯抽放還是瓦斯開發(fā)利用的重要組成部分。瓦斯抽放應(yīng)納入礦井開采程序來管理,要把抽出瓦斯同煤炭和其它共伴生礦產(chǎn)一樣作為煤礦產(chǎn)品來經(jīng)營。

　　(2)研究瓦斯抽放技術(shù),提高瓦斯抽放水平。為了充分合理利用瓦斯,必需研究推廣瓦斯抽放的新技術(shù)、新工藝、新裝備,力爭在較短時間內(nèi)大幅度提高瓦斯的抽放水平，提高抽放濃度，實現(xiàn)穩(wěn)定的抽放量，從而達到瓦斯利用的要求。

　　(3)加強瓦斯?jié)饪s技術(shù)和儲運技術(shù)的研究,消除礦井瓦斯抽放量和抽放濃度不穩(wěn)定、儲存和遠距離輸送成本高等不利因素的影響。為了保證可靠的氣源供應(yīng)服務(wù),最基本的是保證供氣量和供氣濃度。

　　(4)開發(fā)瓦斯利用的新途徑，改變目前大多數(shù)礦井抽放瓦斯主要供民用,利用形式比較單一的現(xiàn)狀，加大用瓦斯發(fā)電、化工、工業(yè)燃料的利用的研究和投入，大力開展低濃度瓦斯的利用，如多孔介質(zhì)燃燒、低濃度瓦斯爆炸發(fā)電和礦井乏風的利用等。擴大了利用范圍，把瓦斯的利用從礦區(qū)內(nèi)部的家屬區(qū)供氣，擴大到城鎮(zhèn)的用電，工業(yè)用燃料等。這樣把瓦斯利用作為煤礦發(fā)展多種經(jīng)營的一個效益型項目來開發(fā)建設(shè)，確保瓦斯的合理利用。

　　三、結(jié)語

　　總的來說我國煤礦井下瓦斯的利用剛剛起步，迫切尋求新技術(shù)開發(fā)新途徑，對煤礦抽放瓦斯進行合理的利用，以用促抽，不僅刺激了抽放技術(shù)的發(fā)展，而且是一種新的純潔能源的利用，既保護了環(huán)境，又可以對我國能源結(jié)構(gòu)進行合理調(diào)整。所以改善我國瓦斯抽放利用現(xiàn)狀，意義重大。

　　參考文獻

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