煤矿乏风甲烷增浓技术研究进展

煤矿乏风中甲烷富集增浓技术是制约低浓度煤层气利用的关键技术。在分析国内外学者从不同工艺、材料、方法对煤矿乏风中甲烷富集增浓研究的基础上,总结了低温精馏法、膜分离法、溶液吸收分离法、吸附分离法、水合物合成法的优缺点和研究进展。通过分析对今后煤矿乏风中甲烷的利用前景进行了客观展望。     

低浓度瓦斯真空变压吸附提浓示范项目研究

该示范工程采用了真空变压吸附(VPSA)方案对煤矿低浓度瓦斯气进行提浓,将甲烷含量13%左右的瓦斯气提浓到35%左右。实现了真空变压吸附工艺在低浓度瓦斯气提纯方面的工业化应用,成功探索了在甲烷爆炸极限范围内低浓度瓦斯气的安全利用问题,开辟了低浓度瓦斯安全利用的新途径和新工艺。该示范工程是目前国内规模最大的真空变压吸附瓦斯提浓装置,避免了瓦斯资源浪费,减少了温室气体排放,有良好的经济效益和环境效益,具有一定的示范性。     

煤矿乏风瓦斯利用技术概况

叙述了国内外乏风瓦斯的利用现状及技术开发进展,以及低浓度甲烷催化燃烧催化剂的研究现状。同时对乏风瓦斯催化燃烧催化剂进行了探索性筛选实验,通过实验发现,Mn-Co/Al2O3复合氧化物催化剂对乏风瓦斯催化燃烧效果较好,可以作为重点进行研究。     

氮和磷对生物滴滤塔净化煤矿乏风瓦斯的影响

研究了氮源类型和浓度以及磷元素浓度对生物滴滤塔净化极低浓度CH4的影响。利用空气和高纯CH4混合气模拟煤矿乏风瓦斯,生物滴滤塔填料为陶瓷鲍尔环,以实验室分离筛选到的甲烷氧化菌进行接种挂膜。结果表明,进气流量为2 L?min?1,喷淋液流量为0.1 L?min?1,进气CH4浓度在0.1%~1.1%,以Na NO3为氮源时,生物滴滤塔净化CH4的效果最好,优于(NH4)2SO4和NH4NO3为氮源时的表现。喷淋液中Na NO3浓度为70 mmol?L?1,进气CH4浓度为0.1%~1.1%时,生物滴滤塔的CH4去除负荷为10.67~39.72 g?m?3?h?1,去除负荷随CH4浓度增加而增加;CH4净化率为97.92%~39.70%,净化率随CH4浓度增加而下降。在最佳氮源条件下,进气CH4浓度为0.9%,P元素浓度为100 mmol?L?1时,滴滤塔CH4去除负荷最大为49.69 g?m?3?h?1,CH4净化率60.90%。     

煤矿乏风蓄热氧化过程数值模拟

建立蓄热氧化炉的三维单通道简化模型，利用FLUENT软件对煤矿乏风蓄热氧化过程进行数值模拟，分析甲烷体积分数、燃烧室温度、蓄热体温度、排烟温度及蓄热室温度效率等参数的动态变化规律。结果表明，在甲烷体积分数0.8%,进口温度27℃,进口流速1 m/s,两侧蓄热室高1.5 m,燃烧室长1.8 m,换向周期60 s的条件下，随着运行时间的增加，蓄热体温度、排烟温度及蓄热室温度效率都呈现出先缓慢后剧烈最后趋于稳定的变化规律；甲烷开始反应的位置不断地向蓄热体内移动。蓄热氧化炉稳定运行时，燃烧室的温度约1 063℃,排烟温度约375℃,蓄热室温度效率约65.1%。在蓄热氧化炉设计时应充分考虑甲烷在蓄热体内反应放热对蓄热室传热性能和设备安全的影响，并采取高温烟气旁通等可靠的调温措施。     

乏风瓦斯流向变换催化燃烧试验研究

为实现低浓度瓦斯气体的高转化率,满足实际工程低温排气的要求,设计制作一套新型流向变换蓄热催化燃烧反应器,并利用模拟气体进行催化燃烧实验研究。结果表明,气体流量为70 L·min^-1、燃烧反应温度控制在500 ℃和甲烷体积分数为0.2%时,甲烷催化燃烧转化率超过80%,出口气体温度低于60 ℃。该系统能满足工程低温排气要求。     

含氧煤层气脱氧提浓技术研究

对含氧煤层气脱氧后分离技术方法的优缺点及适用性进行了简要概括,提出了低浓度煤层气(CH4体积分数≤30%)的脱氧提浓将是未来需要解决的主要问题。     

电吸附法处理炼化反渗透浓水脱盐研究

采用电吸附法对反渗透浓水进行处理,先研究了不同盐含量、电压、流量、初始pH等因素对NaCl模拟水去除效果的影响,得出适宜参数,再分别通过单级和多级电吸附法处理反渗透浓水,分析脱盐效果。结果表明,NaCl模拟水在初始电导率为2 mS/cm时,pH为7.56、电压1.8 V、体积流量10 mL/min时处理效果最优,单级脱盐率达到17.18%;反渗透浓水在初始电导率为2 mS/cm时,以pH为7.17、电压为1.8 V、体积流量为10 mL/min时处理,单级脱盐率达到15.86%,经过3级处理后脱盐率达到了46.02%。     

真空变压吸附法在煤矿低浓度瓦斯提浓回收中的应用与研究

根据真空变压吸附法原理,研究原料气的甲烷浓度低于12%时,通过6个真空变压吸附塔,使用了高效低压的甲烷专用AS吸附剂和HX-CH4吸附剂,可使产品气的甲烷浓度一步就达到30%以上。同时吸附塔内采用了多层复杂的静电消除设施,以使带电面积不大于25cm2,确保安全。     

粉末活性炭对焦化反渗透浓水的吸附选择性研究

以活性炭为主的吸附材料在面对工业尾水时对不同种类有机污染物的吸附存在一定的差异并难以彻底去除。实验通过粉末活性炭（PAC）对焦化反渗透浓水（ROC）的吸附过程进行解析，结果表明，PAC的吸附选择性主要基于两个方面的因素：一方面，十四烷、角鲨烯等部分长链有机物的分子直径大于PAC的最佳吸附孔径（0.5～1 nm），因此难以得到有效去除；另一方面，有机物对PAC表面大量含氧官能团的相互竞争以及PAC表面含氮官能团的缺少，使得苯酚类有机物与PAC之间的相互作用降低。从PAC对ROC的吸附过程来看，吸附启动阶段PAC主要依靠孔道通过物理作用吸附芳香类有机物，而在吸附中期则依靠表面官能团与有机物的相互作用吸附烷烃、烯烃等非芳香族有机物，整体吸附过程更符合拟二级动力学和Freundlich等温模型。     

煤矿瓦斯治理理论与技术质量研究

随着煤矿生产作业的开展,瓦斯爆炸事件频频出现,这在很大程度上都限制了我国煤矿产业的发展,同时也影响了社会的安定。对于煤矿产业而言,企业如果不具备完善的瓦斯危害防控意识,又或者企业所开展的安全生产管理未科学落实,都会对煤矿产业的运营、发展形成不良的影响,而且还会对作业人员的生命财产安全造成极大的威胁。基于此,本文围绕煤矿瓦斯治理理论与技术进行了分析和探讨。     

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。     

给水污泥酸提液改性活性炭纤维吸附磷性能的研究

随着社会的高速发展,水体富营养化问题日趋严重,磷的过量排放是导致水体富营养化的关键诱因。采用给水厂污泥为主要原材料制备污泥酸提液(Sae),以活性炭纤维(ACF)为载体、Sae为改性溶液,制备吸附材料Sae-ACF。结果表明,Sae-ACF在水中具有良好的稳定性;当温度为25℃、磷初始质量浓度为10 mg/L、Sae-ACF投加量为1 g/L、pH=7、反应时间为60 min时,Sae-ACF对磷的去除率为95.11%,比ACF提高了52.92%;经过4次循环再生后,Sae-ACF对磷的去除率仍可达56.25%。吸附机理研究表明：Sae-ACF对磷的吸附过程符合准二级动力学模型、Elovich模型及Freundlich等温吸附模型,吸附过程为自发进行的多分子层化学吸附,升高温度有利于反应的发生。SEM与XRD结果表明,Sae-ACF表面紧密包裹着一层Al₂O₃、Fe₂O₃和FeO(OH)晶体,吸附过程中这些晶体与磷发生反应生成了AlPO₄与FePO₄沉淀。