超低浓度瓦斯氧化热能梯级利用技术分析

超低浓度瓦斯的排空造成的资源浪费和环境污染是煤矿亟待解决的问题,同时,随着煤矿采深增加,热害问题日益严重。如何利用超低浓度瓦斯解决井下热害,对煤矿节能环保、安全高效运行具有重要的现实意义。文章对丁集煤矿采用超低浓度瓦斯蓄热氧化热能梯级利用技术(超低浓度瓦斯在RTO氧化、余热锅炉热能转换、高温蒸汽发电、低温蒸汽井下降温)进行了分析,结果表明,该技术实施后不仅实现了矿区用电量的自给自足,而且井下降温效果良好(空气温度低于27℃)。     

低浓度瓦斯综合供能系统控制方法及运行研究

为了解决煤矿燃煤小锅炉热源替代的问题,以及低浓度瓦斯直接外排导致环境污染以及资源浪费的现象,结合煤矿低浓度瓦斯利用现状与用能需求,提出了在新的环保形势下的煤矿低浓度瓦斯综合供能系统。依据低浓度瓦斯蓄热氧化的运行原理,分析了该综合供能系统的特点。从瓦斯浓度控制以及氧化后热能利用这2个方面,研究了低浓度瓦斯综合供能系统的控制方法。以丁集煤矿低浓度瓦斯利用项目为例,结合运行数据表明,该综合供能系统能有效的进行瓦斯浓度以及热能的调节,达到预期效果。     

煤矿瓦斯利用的低碳与经济效益初步研究

通过对我国地下开采煤矿瓦斯排放现状的分析,结合其排放的主要环节,总结了煤矿甲烷排放的核算公式,并建立了瓦斯排空和瓦斯燃烧利用时的碳排放量计算公式。通过对万立方米瓦斯利用率不同时碳排放量的核算,得到了瓦斯利用率与碳排放量呈负相关性。基于碳排放权建立了瓦斯利用经济效益的核算方法,计算了万立方米瓦斯利用率不同时的经济效益。研究结果表明,万立方米瓦斯利用率由0提高到100%,碳排放量从167.50t减少到18.43t,经济效益从-16750元增加到1757.5元。     

低浓度瓦斯蓄热氧化后的热量调配方法探讨

以煤矿瓦斯气源条件及实际的冷、热及电负荷为基础,设计了一套瓦斯蓄热氧化冷热电联供的系统工艺流程。根据煤矿的供热需求,将全年划分为防冻、供暖、高冷、低冷4个供能期,并根据不同供能期的具体供能特点,按照热能品位由低至高的利用原则,对低浓度瓦斯氧化后蒸汽热能及其他余热热能进行统筹分配,用于制冷、供暖、洗浴和发电等。对该调配方法应用后的实际效果进行了评价,同时对该技术的应用前景进行了展望。     

羊圈港风井采用乏风氧化方式供热应用与研究

根据现行环保政策,严禁使用20 t以下的燃煤锅炉,为此针对新建的煤矿风井必须寻求适合的清洁能源供热方式。本次研究主要是通过煤矿回风井乏风氧化装置,利用低浓度瓦斯氧化放出的热,为进风井供热。在东曲矿羊圈港风井建设处理能力为5 000 Nm3/min的乏风氧化装置,可满足矿井安全生产需要。项目建成后,年利用纯量瓦斯935万m3,折合减排CO213万t,与传统燃煤锅炉相比年节煤3 500 t,每年可获得瓦斯利用补贴233万元,碳减排收益预计130万元,经济、社会效果显著。     

大佛寺煤矿通风瓦斯氧化利用技术

系统阐述了煤矿通风瓦斯氧化基本原理,利用该原理对现场装置进行了分析和性能测试。研究表明,通风瓦斯氧化装置单台处理风量大(6万m3/h),其氧化效率随着瓦斯浓度的增加而升高,装置对风量及瓦斯浓度波动适应性强,当蒸汽压力不变时,过热蒸汽产量和温度随进气瓦斯浓度的升高而显著提高。     

低浓度煤层气蓄热氧化利用关键技术研究与应用

为了解决传统低浓度煤层气蓄热氧化利用技术能耗高、经济性差的难题，促进低浓度煤层气蓄热氧化利用技术推广应用，推动提升煤矿区低浓度煤层气的利用率，为煤矿区“零排放”提供有力技术支撑，通过模拟和试验的方法研究了低浓度煤层气蓄热氧化利用能耗高的原因、阻力的影响因素、稳定运行与热能利用的关系、完善系统安全监控的意义，形成了低浓度煤层气蓄热氧化降耗技术、热能调控技术、综合安全控制技术，并在低浓度煤层气蓄热氧化利用项目中进行了实践应用。结果表明：蓄热氧化装置阻力主要来自装置内的蓄热体，降低蓄热体高度可以减少装置运行阻力，提高蓄热氧化装置进气甲烷浓度可以降低蓄热体高度并减小系统规模，采用凹形结构蓄热体可以提升换热效率；以镍基合金钢为主材的高温阀门可以稳定控制蓄热氧化装置输出的高温烟气流量，多种热能利用方式协同作用时，调节高温烟气流量精准匹配可以稳定蓄热氧化装置炉温，提高热能利用效率；应用完善的综合安全控制系统、远程监控系统和辅助决策故障专家诊断系统，可提高蓄热氧化系统运行的可靠性。试点煤矿每个供暖季利用低浓度煤层气691.2万Nm3，相当于减排二氧化碳当量9.6万t，低浓度煤层气利用率由原来的0提升至...     

矿区瓦斯近零排放分布式能源系统的构建与实践

为解决煤矿不同浓度瓦斯难以高效利用的难题,根据低浓度瓦斯的特点,系统分析了矿区瓦斯资源利用的技术关键,研究了以不同浓度瓦斯阶梯式利用为基础的分布式能源系统工艺,建立了以瓦斯浓度与能量品位为因素的矿区瓦斯双效阶梯式利用的新模式。在彬长矿区大佛寺煤矿投建了总装机容量13 000 kW低浓度瓦斯发电集群和10台6万m3/h风排瓦斯氧化发电系统,能量利用效率约为70%。2009年至今,累积发电量2.0×108kWh,累计减排当量二氧化碳6.3×105t,取得了良好的社会及环保经济效益。     

我国矿井通风瓦斯利用潜力及经济性分析

中国每年煤矿瓦斯排放量的80%～90%是以矿井通风方式排出的,通风瓦斯由于浓度极低、缺乏有效的利用方式而直接排放到大气中,既浪费了大量清洁能源,又造成了严重的环境污染。本文介绍了我国煤矿区通风瓦斯（VAM）排放量、通风瓦斯浓度以及利用潜力,并对当前国内外主要通风瓦斯利用技术进行对比分析,简述了氧化销毁、氧化供热和氧化发电为主的三种通风瓦斯利用方案,最后对通风瓦斯利用项目经济性进行了分析。研究表明,我国通风瓦斯利用市场潜力具大、前景广阔,在CDM机制下,通风瓦斯利用项目可实现环境效益、社会效益和经济效益的多赢。     

我国矿并通风瓦斯利用潜力及经济胜分析

中国每年煤矿瓦斯排放量的80%～90%是以矿井通风方式排出的,通风瓦斯由于浓度极低、缺乏有效的利用方式而直接排放到大气中,既浪费了大量清洁能源,又造成了严重的环境污染.本文介绍了我国煤矿区通风瓦斯(VAM)排放量、通风瓦斯浓度以及利用潜力,并对当前国内外主要通风瓦斯利用技术进行对比分析,简述了氧化销毁、氧化供热和氧化发电为主的三种通风瓦斯利用方案,最后对通风瓦斯利用项目经济性进行了分析.研究表明,我国通风瓦斯利用市场潜力具大、前景广阔,在CDM机制下,通风瓦斯利用项目可实现环境效益、社会效益和经济效益的多赢.     

通风瓦斯氧化装置在煤矿供热中的应用

介绍了煤矿通风瓦斯氧化装置的工作原理,给出了通风瓦斯氧化以后可供回收热量的计算方法,并通过计算得到通风瓦斯氧化热量与通风瓦斯中甲烷体积分数的对应关系。以吕梁地区某煤矿为研究对象,结合通风瓦斯、抽排瓦斯排放的现状,经分析提出了采用煤矿通风瓦斯氧化装置氧化热解决煤矿部分能量需求尤其是热量需求的方案。工程应用实践表明,通风瓦斯氧化装置可以满足煤矿日常生活热水及冬季供暖等用热需求。     

丁集煤矿超低浓度瓦斯氧化供热技术应用研究

针对丁集煤矿抽放排空超低浓度瓦斯造成的能源浪费和环境污染,介绍了超低浓度瓦斯(甲烷浓度7%以下)回收利用技术,经配气掺混后瓦斯浓度降低至1.2%送入蓄热式氧化装置,生成900℃以上高温烟气,通过烟气余热锅炉生成中温中压蒸汽供背压式汽轮发电机组发电和供热,实现热电联产。描述了应用低浓度瓦斯二次掺混输送技术解决浓瓦斯安全输送问题的方法,应用瓦斯氧化低温热风回用技术提高蓄热氧化炉热效率的方法,以及应用背压式汽轮机和后置机组合热电联产技术解决机组平稳运行与丁集煤矿热负荷波动大难适应问题的方法。最后,分析了丁集煤矿超低浓瓦斯氧化利用工程的经济和社会效益。     

低浓度瓦斯氧化后冷热电联供方法

为了提高我国低浓度抽采瓦斯和乏风瓦斯的利用率,提出一种将低浓度瓦斯氧化并利用余热进行冷热电联供方法。该方法利用热逆流氧化技术实现对低浓度瓦斯高效氧化,抽取部分高温烟气生产高品位的蒸汽推动汽轮机发电,同时可从汽轮机抽取低压蒸汽,一部分用于供暖,一部分用于溴化锂吸收式制冷机制冷。分析表明,该方法实现了对低浓度瓦斯的有效氧化,减少了温室气体排放,并对余热实现了梯级利用,大大提高了系统的热能利用率,具有良好的推广应用价值。     

煤矿低浓度瓦斯微生物氧化技术研究

煤层抽采及回风井排放的低浓度瓦斯大多不经处理直接排空或燃烧,针对这一现象所造成的瓦斯资源浪费、生态碳循环结构破坏和温室效应加剧等问题,分析了我国煤矿低浓度瓦斯的排污治理与资源利用技术,提出并验证了利用甲烷氧化菌来降解煤矿低浓度瓦斯的煤矿低浓度瓦斯治理技术,以期提高煤矿瓦斯的利用率,减少资源浪费和污染。     

低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热技术试验研究

为有效解决当前燃煤热风炉的大气污染物超标问题,采用低浓度瓦斯蓄热氧化系统替代燃煤锅炉为煤矿供热,介绍了低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热技术工艺流程及阳煤五矿低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热示范工程。通过现场试验运行,考察环境温度、抽采瓦斯浓度及流量、进风井进风量等参数对井筒加热效果的影响规律,为优化系统工艺提供控制参数选取依据,为提高系统运行安全性和稳定性提供理论支撑。试验结果表明,环境温度和进风井进风量主要影响系统热量需求,应改变低浓度瓦斯蓄热氧化装置的热能输出以适应热量需求的变化;抽采瓦斯浓度和抽采瓦斯流量主要影响系统热量生产,应调整低浓度瓦斯蓄热氧化装置的运行参数,以适应热量生产工况的变化。同时,在调整蓄热氧化装置的运行参数或热能输出时均需满足系统运行的安全性、协调性及稳定性要求。     

阳煤二矿桑掌乏风瓦斯氧化发电工程设计运行

阳煤二矿桑掌乏风瓦斯氧化发电工程引进国际先进的蓄热高温氧化技术将超低浓度瓦斯氧化处理,通过氧化余热回收用于供热和发电,冬季替代桑掌风井燃煤热风炉,实现清洁供暖。项目工程设计结合国家现有的设计规范、规程及相关专利技术,对乏风瓦斯氧化发电总体工艺流程、乏风瓦斯掺混系统及主要设备选型进行了优化设计。工程从2019年6月4日并网试运行,乏风瓦斯甲烷摧毁效率达到99.92%,乏风利用率达到40%,低浓度抽采瓦斯100%利用,实现了抽采瓦斯零排放。第三方检测机构对系统运行的各项环保排放指标进行了测试,结果显示项目氮、硫、尘近零排放。     

煤矿低浓度瓦斯氧化利用系统研究

介绍一种煤矿低浓度瓦斯氧化利用系统。该系统包括浓度调节装置与氧化反应装置2部分,先对瓦斯浓度进行调节使瓦斯浓度控制在合理的浓度区内,然后通入瑞士卷结构燃烧器中氧化利用,通过调节电加热器的供热量与换热器取热量使整个氧化装置处于动态平衡。整个系统处在PLC与组态王联合开发的监控系统下运行,对煤矿低浓度瓦斯的利用具有积极作用。     

高突矿井瓦斯网状抽采与利用技术

为实现煤炭开采过程中通过抽采瓦斯达到安全开采并利用瓦斯发电,实现绿色开采,达到抽、采、用等循环经济发展模式,最大限度地减少碳排放,平煤股份四矿通过建立网状瓦斯抽采系统,利用低体积分数（6%～10%）瓦斯发电,采用非电溴化锂机组矿井降温技术和超低瓦斯体积分数（0.2%～0.4%）乏风氧化技术,使矿井瓦斯抽采率达到70%,回采工作面回风流瓦斯体积分数由0.8%降低到0.3%～0.4%,安全系数提高了2倍,使矿井年利用瓦斯量达到780万m3,发电600万kW.h,相当于每年减少了碳排放9.05万t,实现了煤与瓦斯共采。     

屯兰矿风排低浓度瓦斯氧化利用技术研究

为合理充分利用煤矿风排瓦斯,实现煤矿安全生产、减少温室气体排放、降低环境污染、利用清洁能源,屯兰矿在石家河回风井建设开发了处理能力10万Nm3的风排瓦斯氧化装置,配备相应安全输送系统和额定出力7 MW蒸汽锅炉,回收热量用于产生3.82 MPa/450℃过热蒸汽,年减排纯瓦斯量931.2万Nm3,折合14.02万t,年产蒸汽8万t,经济、社会效益显著。     

微生物治理煤矿瓦斯的研究与应用

煤矿瓦斯防治主要采用通风、抽放等物理方法,该类方法仍不能完全满足防治煤矿瓦斯灾害的安全要求。预防煤矿瓦斯灾害必须从源头上做起,利用微生物降解煤层瓦斯,使治理瓦斯的关口前移,以期在根源上防治并解除瓦斯灾害。为此,对运用微生物技术治理煤矿瓦斯的可行性进行分析,简单介绍了甲烷氧化菌的氧化机理和其关键酶的分子生物学特征以及其在其他领域的应用,对应用甲烷氧化菌治理煤矿瓦斯危害进行了展望。