煤矿通风瓦斯利用技术现状及其潜力

摘要 煤矿中的通风瓦斯的利用不仅可以节约能源,又可以降低污染。本文针对煤矿中的通风瓦斯的利用现状及其应用前景进行了探讨。

关键词 煤矿通风瓦斯;技术现状;应用前景

中图分类号TD72文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)23-0191-02

1 概述

在20世纪末,人们就开始重视温室气体的排放量,为了减少排放量并且利用洁净的能源,国外的一些研究机构就开始对煤矿通风瓦斯的利用进行了研究。由于煤矿的通风瓦斯的数量是非常多的。但是,通风瓦斯在矿井乏风中的浓度是比较低的,往往只有0.7%左右,这是人们开发和利用的难点。

2 作为辅助燃料应用的技术

煤矿通风瓦斯可以作为辅助的燃料进行应用,它的原理就是用乏风代替助燃空气,这样可以减少主燃料的使用量。当乏风中的甲烷浓度在0.75%以下的时候,他的自燃温度会在1 000℃以上,煤矿通风瓦斯作为辅助燃料使用时要求它的浓度低于主燃料燃烧的温度,为了达到减少输送费用的目的,通常是要求用风地靠近矿井通风排放口的。

2.1 燃气轮机

通过压缩机可以将煤矿的通风瓦斯直接运送到燃气轮机的燃烧室中。我们可以把通风瓦斯和主燃料在燃烧室进行点燃,这样就会节省部分主燃料的费用。美国能源部在1995年的时候就专门成立了专家组进行这方面的研究。西北燃料公司也曾经对小型的天然气燃气轮机进行研制开发,目的都是想利用煤矿乏风作为助燃空气。

2.2 内燃发动机

在通常情况下我们使用中等质量的燃气进行发电。由于燃烧而需要的新鲜空气由煤矿通风瓦斯代替。在1995年,BHP公司就在澳大利亚的Appin矿建造了一个抽放瓦斯煤层气发电厂。它的辅助主燃料就是煤矿通风瓦斯。Appin矿的通风瓦斯浓度是0.7%。采用这种方式的发电比采用空气作助燃剂时节约了10%的燃料,同时也减少了20%的瓦斯排放。

2.3 其它辅助应用技术

煤矿通风瓦斯在矿井附近的火电厂锅炉以及制砖窑炉的供风系统中的应用前景也是可以的。但是作为辅助燃料的处理方法来说,它要求是矿井要靠近用风地,这就限制了这类技术的推广。

3 主燃料的技术

3.1 热力双向流反应器

这种技术的使用本来是为了消除有机挥发物的排放而开发使用的,它的原理就是将其氧化并生热的过程。目前,这种MEGTEC系统的应用是十分广泛的,它们在各种有机挥发物及有味气体减排中起到了关键性的作用。这种技术把气体与固体间再生的热交换原理发挥的淋漓尽致,在这里用到的气体是煤矿通风瓦斯。

3.2 催化媒双向流反应器

在1995年,加拿大的矿产与能源技术中心就设想开发出一种催化媒双向流反应器,它的目的就是利用煤矿通风瓦斯。他们成立了专门的小组进行研究,当研究小组掌握了热力双向流反应器的技术之后,就提出可以利用催化媒去降低反应器在运行时的温度,经过不懈的努力,他们找到了一种催化媒,这种催化媒可以使得自燃温度降到几百摄氏度。这种技术经过了多次的测试之后,在加拿大的矿厂中完成了示范。

3.3 稀薄燃气轮机

许多的技术人员都在积极的去研制怎样可以直接的去利用VAM(矿井通风瓦斯)或者是可以利用其它的技术将VAM的浓度提高,之后再去对它进行利用。在澳大利亚,有一个能源开发公司就开发出了一种燃气轮机,它要求的燃料浓度为1.6%,这种技术在外部燃烧器中进行,这种方式可以在比常规气轮机低的温度中进行燃烧,这样就会消除的产生。

3.4 带有催化燃烧室的稀薄气轮机

在澳大利亚,有一个叫做CSIRO勘探与采矿部,人们正在试图开发研制一种催化燃烧气轮机,这种气轮机是使用非常稀薄的燃料作为进气的,它首先要经压缩才可以在催化燃烧室中进行燃烧。它的设计的VAM浓度是1.0%。

4 煤矿通风瓦斯的应用前景

全球变暖的现象日益严重的今天,人们都在想办法去阻止全球变暖,早在1997年的时候,在日本的京都,来自149个国家和地区的代表就通过了一项协议,这项协议的目的就是限制发达国家的温室气体排放量,这样就可以达到抑制全球变暖,这项协议就是《京都议定书》。CDM的核心内容中是允许发达国家和发展中国家进行项目级的减排量抵销额的相互之间的协商和使用的,这样可以帮助发达国家降低由于治理温室气体的排放量而投入的大量的资金,这样的情况下,发展中国家也可以利用减排成本低的优势获得来自发达国家的资金,达到双赢的目的。

CDM机制可以支持煤矿通风瓦斯的处理和利用,由于通风瓦斯的总量是巨大的,它的排放也是十分的集中,在实施CDM项目时就给人们带来了方面。据资料显示,中国在一年当中通过乏风排入到大气中的甲烷是在170亿m3左右,假使这些都可以通过通风瓦斯的处理对它们进行重新的利用,则每年节约的能源的数量将是巨大的,假使每年的减排量是2亿t的话,按照碳的减排价格是10欧元/t计算,则在减排二氧化碳的过程中获得的CDM收益就是240亿度/a。从数字上来看,这样的环保效应是十分可观的。

这种技术可以有力的去推进中国煤矿的生产安全。在煤矿的开采过程中,每一个煤矿采用的通风规模都是十分大的,假使使用这种技术将会减少用于通风的耗电量,这样就会降低成本。许多的煤矿都是因为通风量不足而造成安全事故的,所以这种技术会大大的减少事故的发生。煤矿通风瓦斯处理技术对处理通风瓦斯从而实现气体的清洁排放是十分重要的,它的出现改变了由于煤矿通风的支出而出现效益降低甚至没有效益的局面,在达到通风目的的同时又获得了效益。这种技术的应用前景是相当可观的。

5 结论

在煤矿中,应用通风瓦斯的处理和利用技术,可以加快煤矿通风瓦斯这个新能源的利用,减少煤矿中温室气体排放量。所以,这种技术的研发既保护了环境又为煤矿的可持续发展做出了贡献。

参考文献

[1]黄盛初.煤矿区煤层气CDM项目潜力.国家安全生产监管总局信息研究院,2005-10-21～23.

[2]胡予红.加强通风瓦斯利用,实现减排目的[J].中国煤炭,2009,35(5).

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