陳園源

摘 要：瓦斯是一種新型節(jié)能能源隨著科技的發(fā)展，科學(xué)研發(fā)運(yùn)用能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，并且在降低溫室效應(yīng)方面具有良好的效果，還能夠減少環(huán)境污染。通過對(duì)瓦斯現(xiàn)狀的介紹，融合我國(guó)實(shí)際運(yùn)用狀況，闡明煤礦瓦斯綜合利用的實(shí)踐與探尋。

關(guān)鍵詞：瓦斯 綜合利用 實(shí)踐 探索

中圖分類號(hào)：TD712.67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）10（c）-0030-02

在社會(huì)的不斷發(fā)展中，能源所需不斷提高，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)也愈發(fā)提升。煤層內(nèi)吸附的煤層氣主要成分為CH4，在全球儲(chǔ)量較大，我國(guó)的煤層氣資源尤為豐沛，屬于第三大煤層氣存儲(chǔ)國(guó)。我國(guó)當(dāng)前抽排的煤層氣大多為采煤時(shí)通過動(dòng)采區(qū)與采空區(qū)形成的混合煤層氣，其中具有較多空氣，甲烷濃度具有較大的變化范疇，被稱作煤礦瓦斯。煤礦瓦斯屬于優(yōu)良的資源及能源，可當(dāng)作城市民用、發(fā)電、工業(yè)、車用的燃料及化工原料。在煤礦瓦斯綜合利用方面，通過長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)，已經(jīng)解決了安全與高效運(yùn)用的技術(shù)問題，構(gòu)成了煤礦瓦斯能源與化工利用新技能的全新路徑。

1 煤礦瓦斯綜合利用技術(shù)的現(xiàn)狀

以全球的角度而言，煤礦瓦斯的使用大多運(yùn)用于民用、發(fā)電、工業(yè)燃料乃至化工原材料當(dāng)中。由于煤礦大部分處于較為偏僻之處，瓦斯民用項(xiàng)目需覆蓋于諸多中低壓管網(wǎng)及入戶管網(wǎng)當(dāng)中，具有較大的投資成本，而且民用耗費(fèi)瓦斯的氣量不大，無法實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的規(guī)模，所以瓦斯民用項(xiàng)目在回收成本方面較為艱難。燃?xì)忮仩t運(yùn)用瓦斯當(dāng)作燃料，雖然耗費(fèi)了較大的瓦斯氣量，可是由于燃?xì)忮仩t具有較低的熱效率，會(huì)被季節(jié)性所限定，所以對(duì)于鍋爐的投資而言，具有較長(zhǎng)的回收期，導(dǎo)致較低的經(jīng)濟(jì)效益。運(yùn)用瓦斯生產(chǎn)化工產(chǎn)品，具有較差的經(jīng)濟(jì)性，在技術(shù)方面也具有一些問題。在瓦斯發(fā)電的運(yùn)用方面則為當(dāng)前純熟的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，只對(duì)內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)以及燃料的供給系統(tǒng)給予改革，技術(shù)較為穩(wěn)定，投資不大，回報(bào)率較高，時(shí)間較短。瓦斯發(fā)電已經(jīng)變成當(dāng)前煤礦瓦斯運(yùn)用的一個(gè)重要方面。

因?yàn)槊旱V瓦斯在開采的方式方面具有一定的差異，煤礦瓦斯的CH4含量則具有一些差別，其使用技術(shù)也存在差異。首先，透過地面鉆井開采，開采的CH4濃度超過90%的煤礦瓦斯，當(dāng)前約為煤礦瓦斯總數(shù)的1%，在成分特性方面與天然氣較為相似。這一氣體可通過天然氣發(fā)電設(shè)備給予發(fā)電，或當(dāng)作民用燃料及化工原材料，技術(shù)方面較為簡(jiǎn)便并純熟。其次，透過井下瓦斯抽采系統(tǒng)與地面輸氣系統(tǒng)，開采出的CH4濃度范疇大多為3%～80%區(qū)間的煤礦瓦斯，當(dāng)前約為煤礦瓦斯總量的15%左右，而大部分濃度均小于30%，因?yàn)闀?huì)具有爆炸的危險(xiǎn)，通常對(duì)其運(yùn)用均控制在濃度為30%以上。濃度為6%～30%的運(yùn)用則屬于一個(gè)難點(diǎn)，當(dāng)前我國(guó)一些企業(yè)已經(jīng)具備這一技術(shù)，而且已經(jīng)在我國(guó)諸多省、市、自治區(qū)的煤礦中給予使用，獲得了驕人的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。再次，透過煤礦通風(fēng)排放的煤礦瓦斯，CH4的含量均在1%以下，被稱作風(fēng)排瓦斯，也被稱為乏風(fēng)。這方面煤礦瓦斯因?yàn)镃H4的濃度較低，運(yùn)用技術(shù)具有較大的難度，大致均被排空。我國(guó)相應(yīng)企業(yè)正在對(duì)這方面瓦斯加以處理與運(yùn)用[1]。

當(dāng)前煤礦瓦斯的綜合利用尚處在初級(jí)階段，不論在利用的廣度及深度方面均存在諸多需要處理的問題。煤礦瓦斯利用最有效的方式則為發(fā)電，以發(fā)電為根基完成冷、熱、電的結(jié)合，通過以人為本的理念，轉(zhuǎn)變煤礦職工與當(dāng)?shù)匕傩丈a(chǎn)、生活的環(huán)境，具有良好的節(jié)能減排的效果。

2 低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)

通過6%～25%的低濃度煤礦瓦斯進(jìn)行發(fā)電，則應(yīng)當(dāng)解決以下問題：其一，發(fā)電機(jī)組需符合低濃度標(biāo)準(zhǔn)；其二，瓦斯輸送系統(tǒng)需確保安全。

（1）瓦斯安全輸送系統(tǒng)。低濃度瓦斯通過水位自控水封阻火器與瓦斯專用干式阻火器，執(zhí)行細(xì)水霧變管道和細(xì)水霧結(jié)合的輸送。細(xì)水霧通過脫水器進(jìn)行脫水后不斷運(yùn)用。在細(xì)水霧輸送管道內(nèi)可以澆熄因?yàn)闈袷郊案墒阶杌鹌魇Фa(chǎn)生的火焰，并且清除了輸送管道的靜電。在輸送管道的終端配備瓦斯專用的干式阻火器，確保瓦斯輸送的整個(gè)過程中能夠更加安全。（2）適合用在燃?xì)獬煞肿兓娜細(xì)獍l(fā)電、計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制及自動(dòng)跟蹤成分變動(dòng)方面，確保機(jī)械能夠更加平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）能夠順應(yīng)較低壓力的燃?xì)?，無需增壓，降低投資并提升良好的發(fā)電量。（4）機(jī)組自成體系，輔助設(shè)備較小，建站簡(jiǎn)便，周期較短，見效較快，運(yùn)行費(fèi)用較低。機(jī)組可以進(jìn)行單臺(tái)運(yùn)用，也可以進(jìn)行多臺(tái)結(jié)合運(yùn)用，其熱效率約在32%～40%區(qū)間。（5）機(jī)組使用了先進(jìn)的技術(shù)，將瓦斯發(fā)電機(jī)組的動(dòng)力性與穩(wěn)定性給予提升。（6）運(yùn)用美國(guó)WOODWARD調(diào)速系統(tǒng)，這是由于其具備良好的穩(wěn)定性以及加快的反應(yīng)能力，符合多臺(tái)機(jī)組并車的狀況，在控制速度方面極為精準(zhǔn)，能夠令機(jī)組的調(diào)速率更為穩(wěn)定，具備多發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電的能力，可以符合生產(chǎn)用電所需，也可以把剩余的電量輸送給電網(wǎng)，達(dá)到了國(guó)家電力部門在并網(wǎng)技術(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)。

3 煤礦瓦斯的綜合利用

3.1 瓦斯的生活運(yùn)用

瓦斯在生活當(dāng)中的運(yùn)用途徑較廣，比如：有些煤礦則為礦區(qū)內(nèi)的百姓在炊事方面乃至礦區(qū)中的冬季取暖提供燃?xì)?。所有灶頭的用氣量不大，每年礦區(qū)抽采的瓦斯對(duì)于居民的日常使用十分充足。

居民在制作飲食中運(yùn)用的燃?xì)庠钜材軌蚴褂猛咚箽庠?，如此在用途方面則較為便利并節(jié)約，比如使用液化氣灶，則應(yīng)調(diào)整氣孔的大小以及供氣壓力。

3.2 天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑

天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑技術(shù)是通過氣爐法產(chǎn)生的，其屬于生產(chǎn)炭黑的技術(shù)，在我國(guó)，生產(chǎn)天然氣半補(bǔ)強(qiáng)大部分是通過天然氣當(dāng)作原料，約占原料的94%。

天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑具備特有的原理，在將礦井瓦斯作為燃料時(shí)，炭黑反應(yīng)當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)不完全燃燒、分裂、解析等狀況，以此制作成相似于軟質(zhì)的炭黑產(chǎn)品，其主要運(yùn)用在橡膠行業(yè)。在研發(fā)炭黑時(shí)，瓦斯的濃度標(biāo)準(zhǔn)較高，不可低于60%，運(yùn)用瓦斯當(dāng)作原料是由于煤礦瓦斯內(nèi)不具備二氧化硫，如此研發(fā)出的產(chǎn)品具有較為穩(wěn)定的物理性能以及化學(xué)性能，從而強(qiáng)化了橡膠的補(bǔ)強(qiáng)性能，降低了腐蝕性。

天然氣半補(bǔ)強(qiáng)炭黑在生產(chǎn)時(shí)，運(yùn)輸管道內(nèi)的瓦斯通過閥門控制運(yùn)行至火嘴箱內(nèi)和炭黑一同反應(yīng)，此時(shí)，供風(fēng)機(jī)能夠?qū)⒖諝忸A(yù)熱器傳輸至風(fēng)殼內(nèi)給予反應(yīng)，在反應(yīng)爐內(nèi)，瓦斯與空氣燃燒產(chǎn)生反應(yīng)，一些瓦斯由于高溫而裂變?yōu)樘亢?，透過冷水完成反應(yīng)，再通過冷卻塔與換熱設(shè)施冷卻進(jìn)行最終收集系統(tǒng)的采集。獲取的炭黑通過再加工變成成品，最終將余下的氣體燃燒后給予過濾，排放于大氣當(dāng)中，如此則節(jié)省了經(jīng)濟(jì)及資源[2]。

3.3 最大效益—— 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)

瓦斯的利用率較高，近些年由于采空區(qū)的瓦斯抽取濃度不符合標(biāo)準(zhǔn)，令瓦斯的利用率降低，可隨著技術(shù)的不斷提高，令瓦斯的利用率隨之提升。只要充分運(yùn)用瓦斯，則可以解決對(duì)環(huán)境形成的影響，還可以充分利用瓦斯，有利于瓦斯的抽采，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。不僅為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝松钣脷庖约叭∨脷猓€節(jié)省了大量的煤炭資源，節(jié)約了龐大的資金。創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益，解決了就業(yè)難的問題。隨著瓦斯的充分運(yùn)用，有利于每層資源的研發(fā)，并且瓦斯的運(yùn)用還能夠提高生態(tài)環(huán)境，提升空氣質(zhì)量[3]。

4 結(jié)語

總而言之，對(duì)我國(guó)而言，煤礦瓦斯資源的綜合利用成為了可行的方式，也成為可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。瓦斯的運(yùn)用不但會(huì)降低對(duì)環(huán)境的影響，還可以顯著減少排放量，因此有利于我國(guó)在煤礦方面的研發(fā)，給予了較高的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 常云云.煤礦瓦斯綜合利用[J].河北煤炭，2012（2）：47-50.

[2] 黃盛初，劉文革，孫慶剛，等.提高煤礦瓦斯抽采濃度和低濃度瓦斯利用技術(shù)途徑[C]//煤礦瓦斯抽采與通風(fēng)安全論文集.北京：煤炭工業(yè)出版社，2013.

[3] 龍伍見.我國(guó)煤礦低濃度瓦斯利用技術(shù)研究現(xiàn)狀及前景展望[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2010（4）：74-77.