瓦斯抽采与利用技术的现状分析

对瓦斯抽采与利用技术的现状进行了归纳总结,分析了目前在瓦斯抽采和利用方面存在的问题,认为在瓦斯综合抽采中需要注意抽采方法的优化设计组合,以及钻孔参数和封孔技术的优化,加强低渗透煤层瓦斯抽采技术的研究与投入;在瓦斯利用中应该加快低浓度瓦斯气利用技术的示范与推广,引进和研究超低浓度瓦斯气利用新技术,拓展瓦斯的利用范围,才能达到煤矿灾害防治、伴生资源利用与生态环境保护的最终目标。     

低浓度瓦斯燃料电池发电技术研究

为了解决我国矿井风排瓦斯因浓度低、不易利用而直接排放,污染空气这一难题,提出了低浓度、超低浓度瓦斯燃料电池中发生氧化还原反应产生电能的瓦斯利用新技术。该技术是将低浓度瓦斯与氧气分别从燃料电池的不同电极充入池内,发生得失电子的化学反应,将化学能转化为电能,可以将这部分电能加以储存利用。分析表明:瓦斯在燃料电池中氧化产生的电能比其经过其他形式产生的电能高50%。此外,瓦斯燃料电池发电利用技术还具有不受瓦斯浓度、湿度、杂质等因素制约的优点,有效地克服了低浓度瓦斯在内燃机中燃爆发电等技术的弊端。     

煤矿瓦斯综合利用技术开发进展

介绍了我国煤层气利用现状,分别阐述了煤矿瓦斯脱氧与分离提浓、煤矿瓦斯自热转化制氢与液氨技术开发进展。重点介绍了煤矿瓦斯耐硫催化脱氧关键技术,并提出了以该技术为核心的煤矿瓦斯脱氧制CNG/LNG的技术方案。     

瓦斯蓄热氧化井筒加热系统智能化研究

针对瓦斯蓄热氧化井筒加热系统存在的智能化水平落后于实际生产需求,影响生产效率和生产安全的问题,在原瓦斯蓄热氧化井筒加热控制系统初步具备远程控制的基础上,开展了智能化相关研究。介绍了瓦斯蓄热氧化井筒加热系统的工艺单元结构,重点分析了系统监控远程化、调控智能化、故障诊断智能化等方面的研究。某煤矿瓦斯蓄热氧化井筒加热系统智能化改造的应用案例表明：改造后的系统实现了远程监测及控制、故障智能化诊断及智能化调控功能,提高了装置运行安全性和经济性。     

矿井乏风低浓度瓦斯氧化数值模拟研究

针对矿井回风流中的低浓度瓦斯进行回收技术的研究,利用FLUENT软件,建立物理模型和数学模型,针对陶瓷蜂窝蓄热氧化装置的情况,对乏风中的甲烷浓度,蜂窝陶瓷的孔隙率,乏风的风量对低浓度瓦斯氧化效果的影响进行研究,研究结果表明：乏风中甲烷浓度要适中才能更好的氧化效果,浓度过大影响CH4的转化率;蜂窝陶瓷的孔隙率越大越有利于乏风中甲烷的转化;乏风量对CH4的转化有着重要的影响,风量应当适中,不宜太大或者太小。     

超低排放改造后燃煤电厂周边大气污染时空分布特征仿真分析

研究了超低排放改造后燃煤电厂周边大气污染时空分布特征仿真分析方法,分析了超低排放改造技术对燃煤电厂周边大气污染的改善情况。选取某大型燃煤电厂的5^#燃煤机组作为仿真对象,从燃煤机组污染控制单元的除尘装置、脱硝装置和脱硫装置三个方面完成燃煤机组的超低排放改造。选取Fluent软件作为大气污染时空分布特征分析的仿真软件,在燃煤电厂的东、南、西、北四个方向分别设置采样点,对比不同月份采样的大气颗粒物样品中,总悬浮颗粒物、PM_2.5、PM₁₀等污染物浓度变化。仿真分析结果表明：超低排放改造后,燃煤电厂周边采样的大气颗粒物样品中,总悬浮颗粒物、PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x的浓度明显下降,验证了超低排放改造对燃煤电厂周边大气污染具有改善作用。     

煤矿瓦斯气中低浓度CH4吸附富集研究

煤矿通风口处瓦斯气的CH₄浓度太低无法回收利用，只能排往大气中，既浪费能源，又污染环境。在活性炭吸附存储CH₄的基础上，对活性炭选择性吸附富集CH₄进行了初步研究。考察了多种吸附材料在常温和常压下对瓦斯气中低浓度CH₄的选择吸附能力，并关联了吸附材料结构参数和吸附性能之间的关系。实验结果表明，活性炭对低浓度CH₄有较强的吸附性能，孔径是决定活性炭能否选择性吸附CH₄的主导因素，而微孔比表面积及微孔孔容是次要因素。氧化改性不利于活性炭对CH₄的吸附，高温处理过程是获得高吸附性能活性炭的有效手段。     

长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术及应用标准

通过长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术,可有效解决突出煤层群瓦斯抽采难度大、煤层不便于维护以及大工作面空白带等问题,从而大区域和大工作面瓦斯得到了有效的治理。在某煤矿的实验性应用中得到了以下结果,可设置深度为 600 m 的长距离钻孔,每个钻孔抽采瓦斯量最低可达 0.8 m³/ m i n ,最高可达每分钟 2.53 m³。相较于常规钻孔,利用长距离定向钻孔可提高约 16 倍瓦斯抽采量和 50% 抽采体积分数,且在松软煤层的维护方面也具有良好效果。因此,为了将这项技术的作用充分发挥,本文简要阐述了长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术及应用。     

探讨煤矿瓦斯的综合利用

瓦斯是新生的清洁能源,对其进行合理的开发利用,不但可以为企业带来巨大的经济效益,还能有效减少温室效应。本文先对国内与国外瓦斯的利用现状进行了阐述,并根据我国煤矿瓦斯的具体情况,介绍了不同浓度瓦斯的综合利用方案,以期实现煤矿瓦斯的零排放,改善煤矿职工的生活条件及当地人民的生产、居住条件。     

深井近距离薄-中厚煤层综采工作面瓦斯治理技术研究

针对原相煤矿深部工作面高瓦斯问题,研究了工作面瓦斯涌出来源及工作面的瓦斯涌出量,来压期间采空区瓦斯涌出量导致工作面瓦斯涌出总量增大。在此基础上提出了工作面瓦斯治理技术并用Fluent模拟了采用治理技术后的瓦斯浓度,数值模拟结果表明底板附近低瓦斯浓度区域面积增加,工作面上隅角瓦斯浓度下降。同时现场工程实践也表明回采期间上隅角和回风巷瓦斯浓度无超限现象。     

A review on transport of coal seam gas and its impact on coalbed methane recovery

This paper presents a summary review on mass transport of coal seam gas (CSG) in coal associated with the coalbed methane (CBM) and CO₂ geo-sequestration enhanced CBM (CO₂-ECBM) recovery and current research advances in order to provide general knowledge and fundamental understanding of the CBM/ECBM processes for improved CBM recovery. It will discuss the major aspects of theory and technology for evaluation and development of CBM resources, including the gas storage and flow mechanism in CBM reservoirs in terms of their differences with conventional natural gas reservoirs, and their impact on CBM production behavior. The paper summarizes the evaluation procedure and methodologies used for CBM exploration and exploitation with some recommendations.     

Effect of longwall face advance rate on spontaneous heating process in the gob area - CFD modelling

A commercial CFD software programme, FLUENT, was used to study the oxidation process of coal in the mined-out longwall (gob) area. A three-dimensional, single-phase model with a continuously advancing longwall face has been developed. For the model, the gob longwall area was designed on the basis of the actual longwall panel operating in the Ostrava-Karviná Coal Mines (OKD, Czech Republic). The behaviour of the coal to oxygen was modelled using the results arising mainly from the former laboratory-scale experiments with Czech bituminous coals. Basically, the technique of pulse flow calorimetry and measurements at a continuous airflow reactor were applied during the laboratory investigations. In the contribution, the main focus was to understand the effect of the longwall face advancing speed on the oxidation heat production as well as evolution of the gases in the gob area. Simultaneously, the effect of coal crushing in the mined-out area on the spontaneous heating process was examined.Numerical simulations confirmed the existence of a “favourable” zone for the onset and development of the spontaneous heating process in the gob area. The location and the maximal temperature reached in the “favourable” zone were found to be significantly affected by the advancing rate of the coalface. The slower the advancing rate is, the higher the maximal temperature and smaller the depth of the “favourable” zone in the gob area are. When the rate drops to a certain “critical” value, spontaneous heating turns to flammable combustion of the coal. The value of the “critical” advancing rate was confirmed to increase if the grain size of the coal left in the gob decreases. Numerical examinations of carbon monoxide concentrations then proved that small incidents of spontaneous heating could occur in the gob area that need not be detected in the airflow of the longwall tail gate.     

用差热分析法确定煤发热量的研究

煤的发热量是煤重要的工艺性能指标。选用四种代表不同变质程度的煤和石墨通过差热分析确定的发热量值,与自动量热仪以及通过半经验公式计算的结果进行比较,得到相似的结果。     

高硫煤泥燃烧过程中的汞排放特性

通过固定床程序升温汞脱附试验系统对所选高硫煤泥中汞排放特性进行在线监测,并利用热重分析仪对煤泥热解和燃烧特性进行研究,结合试验所得热解和燃烧特性参数,采用分布活化能模型,进行动力学分析。结果表明：煤泥的热解和燃烧过程可分为3个阶段,非等温条件下,随着升温速率增加,热解过程在高温区发生,最大失重率提升,对应峰值温度偏移,产生热滞后,利于挥发分析出;在煤泥热解过程中少量氧气的参与,抑制挥发分的析出,在7% O₂条件下综合热解特性参数值D最大。热解性能随CO₂浓度升高而得到改善;煤泥燃烧性能随升温速率的增加而得到加强,其活化能随转化率变化呈现“U”型趋势分布;煤泥中无机汞化合物主要为HgCl₂、α-HgS、HgSO₄以及硅铝酸盐类结合汞,总汞释放主要范围对应200~600℃;煤泥中汞释放量随O₂浓度增大,CO₂气氛条件下,随着CO₂浓度增加,总汞释放量逐渐增大。     

Electrolytic pretreatment of Illinois No. 6 coal

Electrolysis of Illinois No. 6 coal in acidic as well as basic electrolytes accomplishes significant amount of sulfur and ash removal under moderate reaction conditions. Electrolysis at 1.4 V vs. SCE (saturated calomel electrode) in 2 M NaCl + 9% HCl electrolyte accomplishes 62% sulfur removal and leaves behind a clean coal with the sulfur to heating value ratio of 1.44 lb S/million Btu (0.619 kg S/GJ) while coal slurry oxidation at 3.0 V vs. SCE results in 72% ash removal. Coal electrolysis in basic electrolytes accomplishes a clean residue with relatively low oxygen content. The sulfur to heating value ratio of 2.11 lb S/million Btu (0.907 kg S/GJ) is observed for coal electrolyzed in 2 M NaOH at 3.0 V vs. SCE. Impurity removal from coal is simultaneously accompanied by clean hydrogen gas production at the cathode at Faradaic coulometric efficiencies of over 95%. Hydrogen gas is produced by the depolarization of water by mineral impurities present in coal. A relatively small amount of H₂ is produced due to water splitting caused by the carbonaceous part of the coal. Model reaction pathways for coal cleaning are discussed. More work is in progress on the types of sulfur forms removed from coal.     

船舶制造业VOCs末端治理技术分析与应用

通过对船舶制造业所排放VOCs的风量、浓度与成分等因素的分析,结合江南船厂VOCs治理的实际案例,发现沸石分子筛吸附法与蓄热式氧化燃烧的组合方案既具有经济性又有高去除效率。在钢预处理与室内涂装2条生产线上所产生废气风量分别为20 000 m ³/h与140 000 m ³/h,废气浓度分别为1 500 mg/m ³与300 mg/m ³,符合吸附-燃烧处理范围。治理后的废气中的苯、甲苯、二甲苯以及非甲烷总烃的单项浓度皆在标准限值以内,废气去除效率高达99%,且年节省排污费用2 888.66万元。     

浅谈煤层气井固井存在及技术措施

煤层气是近20年世界上崛起的新型能源,也是最有希望开发和利用的清洁能源之一,近年来我国已经认识到煤层气是一种重要的能源,可以对其进行开发和利用,开发利用煤层气不但可以改善煤矿开采安全条件,提高经济效益,而且还可以补充我国常规天然气资源的不足。然而煤层气的开发和利用面临着诸多技术上的问题,本文对煤层气的固井技术做了简要的阐述。     

煤沥青球的氧化不熔化过程特性

氧化不熔化过程是煤沥青基球状活性炭制备中的核心工艺,对其过程特性和动力学机理的认识是实现氧化过程工艺优化的关键。本文以煤沥青萃取球为原料,通过实验研究,重点探讨了粒径范围、升温速率和氧化温度对其氧化不熔化过程的影响,并确定氧化动力学参数及其反应机理函数。结果表明：氧化不熔化过程可分为轻组分热解、初步氧化、氧化增重和恒温氧化失重4个阶段。煤沥青球经过氧化不熔化后,C、H含量减少,O含量增加,表面光滑平整。减小粒径并选取合适的升温速率（0.25～0.5℃·min^-1）以及氧化温度（275～325℃）,更有利于氧化不熔化快速稳定地进行。粒径范围为0.3～0.6 mm的煤沥青球在升温速率为0.5℃·min^-1、氧化温度为300℃的条件下活化能最小,各个阶段的值分别为83.34、293.19、302.25和357.05 kJ·mol^-1。     

含氧煤层气脱氧制LNG工艺研发

设计了一种利用氮-甲烷膨胀制冷低温精馏含氧煤层气制LNG的工艺,并对其进行了模拟分析。结果表明,该工艺可较彻底除去氮气、氧气等,获得较高浓度的LNG产品。同时分析了回流比、塔板数以及入塔温度对塔底产品含氧量和甲烷含量的影响,并且对该低温精馏工艺中的各设备进行了能耗分析。结果表明,在精馏塔进料温度为-163℃、压力为0.2 MPa时,最佳工艺操作条件为回流比1.5,塔板数24,在此条件下,甲烷回收率可达99.64%,塔底甲烷产品纯度高达99.98%,氧气体积分数仅为0.016%,系统单位能耗0.573 kWh/m3。     

温升速率对混合煤样热解的影响及动力学分析

为了节约动力煤,降低电力成本,为锅炉燃烧提供理论指导。采用热重分析法和热差分析法对褐煤和煤矸石的混合物进行热解实验。通过改变实验条件(温升速率)可以得到不同情况下的TG曲线、DSC曲线和转化率曲线。实验选用褐煤和煤矸石的质量比为2∶3,温升速率分别为10、30、50℃/min。10℃/min和50℃/min的煤样总的放热面积相近,但30℃/min的放热面积较小,说明30℃/min的温升速率不利于放热。由动力学分析得知,由于温升速率不同,活化能、频率因子均不同,热解动力学参数均发生一定变化。