瓦斯利用技術(shù)現(xiàn)狀及其潛力

孫增亮

(貴州連云礦業(yè)有限公司，貴州 畢節(jié) 551800)

全球氣候變暖已經(jīng)成為國際最為重視的主題之一，溫室氣體的大量排放對(duì)人類生存環(huán)境造成了嚴(yán)重的威脅，能源的浪費(fèi)與污染的問題逐漸得到人類關(guān)注。為了緩解全球氣候變暖的環(huán)境問題以及提高潔凈能源的利用率，我國著力于開發(fā)與研究煤礦通風(fēng)瓦斯的應(yīng)用工作。煤礦中的通風(fēng)瓦斯的利用具有著能源節(jié)約以及降低污染雙重的效應(yīng)。在本文中，探討了煤礦通風(fēng)瓦斯利用技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)煤礦通風(fēng)瓦斯利用技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行分析。

1.作為輔助燃料的技術(shù)及其應(yīng)用

煤礦通風(fēng)瓦斯可以作為輔助的燃料進(jìn)行應(yīng)用，它的原理就是用乏風(fēng)代替助燃空氣，這樣可以減少主燃料的使用量。如果在乏風(fēng)中，通風(fēng)瓦斯的甲烷濃度低于一定程度的時(shí)候，其自燃溫度會(huì)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(shí)候通常要求其濃度要比主燃料的要低。

1.1 燃?xì)廨啓C(jī)。通過壓縮機(jī)可以將煤礦的通風(fēng)瓦斯直接運(yùn)送到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中。我們可以把通風(fēng)瓦斯和主燃料在燃燒室進(jìn)行點(diǎn)燃，這樣就會(huì)節(jié)省部分主燃料的費(fèi)用。在美國曾經(jīng)對(duì)這方面進(jìn)行了深入的研究。還有西北燃料公司開發(fā)了天然氣燃?xì)廨啓C(jī)，通過乏風(fēng)的條件對(duì)空氣進(jìn)行燃燒，從而進(jìn)行發(fā)電。

1.2 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種，一種是迪塞爾發(fā)動(dòng)機(jī)，另一種是火花塞發(fā)動(dòng)機(jī)，都是通過對(duì)燃?xì)獾睦脕磉M(jìn)行發(fā)電的。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于礦井而言，有利于使用乏風(fēng)換取空氣，以減少新鮮空氣的使用。目前，在煤礦瓦斯應(yīng)用中比較有效的是作為內(nèi)燃機(jī)的輔助型燃料。

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

2.作為主燃料的技術(shù)及應(yīng)用

主燃料應(yīng)用技術(shù)主要有2類，一種是熱力雙向流反應(yīng)器，另一種是催化媒雙向流反應(yīng)器。

2.1 熱力雙向流反應(yīng)器 (TI、RR)。該技術(shù)的主要功能在于消除有機(jī)揮發(fā)物，將所排放出來的有機(jī)揮發(fā)物進(jìn)行氧化并且產(chǎn)生熱能的一種工藝技術(shù)。目前，已經(jīng)存在了多套關(guān)于有機(jī)揮發(fā)物和有害氣體排放的處理系統(tǒng)。其應(yīng)用原理是氣體與固體之間實(shí)現(xiàn)再生熱交換。

2.2 催化媒雙向流反應(yīng)器 (CH汛)。該技術(shù)是由加拿大礦產(chǎn)與能源技術(shù)中心進(jìn)行設(shè)想與開發(fā)的，通過該項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)煤礦通風(fēng)瓦斯進(jìn)行有效的利用。在該項(xiàng)技術(shù)的后續(xù)開發(fā)中，提出了使用催化媒來進(jìn)行降溫。經(jīng)過對(duì)這種技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用，取得初步效果。

2.3 稀薄燃?xì)廨啓C(jī)。稀薄燃?xì)廨啓C(jī)由澳大利亞的能源開發(fā)公司所開發(fā)，其要求燃料濃度極其低，僅為1.6%，因此當(dāng)該汽輪機(jī)在燃燒的時(shí)候，其外部燃燒器僅僅需要比較低的溫度就可以進(jìn)行燃燒，相對(duì)與常規(guī)的汽輪機(jī)而言更有優(yōu)勢(shì)，有利于避免NOX的產(chǎn)生。

2.4 帶催化燃燒室的稀薄氣輪機(jī)。催化燃燒氣輪機(jī)的開發(fā)產(chǎn)地是在澳大利亞，這是一種使用極其稀薄的燃料作為進(jìn)氣的汽輪機(jī)，當(dāng)稀薄的燃料進(jìn)入汽輪機(jī)后，在汽輪機(jī)內(nèi)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(jī)。微型系列氣輪機(jī)由美國氣輪機(jī)公司所開發(fā)，所利用濃度低于1.0%，容量大于100kW。

3.煤礦通風(fēng)瓦斯的應(yīng)用前景

隨著全球變暖越來越嚴(yán)重，人類已經(jīng)意識(shí)到地球環(huán)境正在受到嚴(yán)重的破壞，我們的生存環(huán)境正遭遇日益嚴(yán)重的威脅。目前，在國際組織以及國家的發(fā)展協(xié)議中都明顯談及了關(guān)于全球氣候變暖這個(gè)重大議題。在《京都議定書》中，共有149個(gè)國家針對(duì)全球氣候變暖這個(gè)議題贊同通過協(xié)議，以希望通過該協(xié)議來在全球范圍內(nèi)共同對(duì)全球氣候變暖這個(gè)嚴(yán)重的環(huán)境問題進(jìn)行阻止。其核心內(nèi)容在于對(duì)于發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家之間在減排成本投入方面進(jìn)行協(xié)調(diào)，有利于發(fā)達(dá)國家降低其原本高額的投入成本，也有利于發(fā)展中國家利用及安排成本的比較優(yōu)勢(shì)來從發(fā)達(dá)國家獲取資金，已實(shí)現(xiàn)雙贏的目的。

在我國，排放到空氣中的甲烷總量已經(jīng)高達(dá)170億m，如果通過通風(fēng)瓦斯對(duì)這些氣體進(jìn)行重新的利用，可想而知這可以實(shí)現(xiàn)大量的資源節(jié)約。從統(tǒng)計(jì)數(shù)字上看明確的顯示出，通風(fēng)瓦斯具有理想的環(huán)保效應(yīng)。通常，安全事故的發(fā)生原因在于煤礦的通風(fēng)程度不足所造成，通過通風(fēng)瓦斯的使用可以很大程度的減少這種情況的發(fā)生。從而有利于實(shí)現(xiàn)氣體的潔凈排放，這對(duì)于全球氣候變暖的環(huán)境問題具有極為明顯的緩解作用。煤礦通風(fēng)瓦斯處理技術(shù)的出現(xiàn)不僅改變了由于煤礦通風(fēng)的支出而出現(xiàn)效益降低甚至沒有效益的局面，而且具有理想的經(jīng)濟(jì)效益。

總結(jié)

綜上所述，煤礦通風(fēng)瓦斯所具有的應(yīng)用價(jià)值極其高，應(yīng)當(dāng)對(duì)煤礦通風(fēng)瓦斯的開發(fā)與應(yīng)用予以重視，加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)新型技術(shù)的宣傳，讓人們深刻認(rèn)識(shí)到煤礦通風(fēng)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(duì)煤礦通風(fēng)瓦斯的相關(guān)研究尚未成熟，缺乏自身的應(yīng)用理論以及技術(shù)，迫切需要相關(guān)的科研工作人員，科技研究學(xué)者與生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)積極投入該技術(shù)的研究當(dāng)中，聯(lián)合開展系統(tǒng)化的研究工作，從我國現(xiàn)階段的基本國情出發(fā)，開發(fā)出符合我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的煤礦通風(fēng)瓦斯的利用技術(shù)以及相關(guān)的項(xiàng)目。在煤礦中應(yīng)用通風(fēng)瓦斯的處理和利用技術(shù)，可以加快煤礦通風(fēng)瓦斯這個(gè)新能源的利用，減少煤礦中溫室氣體排放量。所以，這種技術(shù)的研發(fā)既保護(hù)了環(huán)境又為煤礦的可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

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