煤矿瓦斯综合利用思索

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随着采煤活动的不断发展，有限的不可再生的煤炭资源在加速枯竭。近年来，人们已经开始研究瓦斯的回收、利用方案，但对瓦斯的回收、利用率还不能让人满意。煤矿瓦斯是一种易燃易爆气体，对煤矿安全生产构成了极大威胁；另一方面，瓦斯又是一种很好的能源与化工资源。据相关资料报道，地下采煤有约95％的甲烷散发，我国每年因煤炭开采向大气排放的瓦斯为194亿m，这不仅浪费了宝贵的资源，还污染的环境(据相关资料表明，CH对臭氧层的破坏是CO的16倍)。在煤矿生产中，如果能把生产过程中从煤层中释放出来的瓦斯收集起来加以合理利用，则不仅节约了能源资源，降低了煤矿生产成本，同时又消除了把瓦斯排放到空气中造成的污染。

1国外瓦斯利用状况

目前，世界上煤层气商业化开发比较成功的国家主要有美国、加拿大、澳大利亚、英国等。其中，以美国的煤层气产业化经营最成熟，发展速度也最快。自20世纪70年代末至80年代初美国率先成功开采煤层气以来，经过20多年不断地开发和研究，煤层气已成为美国重要的能源。澳大利亚煤层气产业化发展得也相当快。目前，煤层气的生产已成为昆士兰地区天然气工业的重要组成部分。英国、俄罗斯、乌克兰、波兰等国家煤矿瓦斯抽放和利用已有多年历史。其中，英国主要把煤层气用于发电或汽车燃料；乌克兰主要用于供暖、汽车燃料；日本除把煤层气用作发电和内燃机燃料外，还用来作为廉价的化工原料。

2国内瓦斯利用现状

据不完全统计，我国每年抽排的煤层气资源与开采的常规天然气资源相当，但利用率却很低。大规模的开发利用还在发展中。造成我国煤矿瓦斯利用率偏低的主要原因：①抽排瓦斯浓度较低，按目前的技术水平和相关的安全规程，只能排空而难以利用；②抽采规模小而分散，不便于集中利用；③缺乏政府和相关优惠政策的支持。

3煤矿瓦斯综合利用的技术现状

因煤矿大多分布在较偏远的地方，瓦斯民用项目要敷设大量的中低压管网和入户管网，投资成本较大，而且民用消耗瓦斯气量少，达不到一定规模，因此瓦斯民用项目收回投资比较困难。燃气锅炉利用瓦斯为燃料，虽然消耗瓦斯气量大，但是，使用燃气锅炉热效率较低，还受季节性限制，加之采暖收费低，因此锅炉投资回收期长，经济效益差。利用瓦斯生产化工产品，经济性差，技术上也存在一定的问题。而瓦斯发电是利用目前成熟的内燃机技术，仅对内燃机的进气系统和燃料供给系统加以改造，技术较为可靠。投资少见效快，一般三年内可收回全部投资。瓦斯发电已成为目前煤矿瓦斯利用的一种主要方式。由于煤矿瓦斯开采方式的不同，煤矿瓦斯中CH的含量会有显著不同，其利用技术也有所不同，主要分为三类：①通过地面钻井开采，采出CH浓度多大于90％的煤矿瓦斯(目前约占煤矿瓦斯总量的1％左右)，其成份特性类似天然气。此类气体可利用天然气发电设备进行发电或作为民用燃料、化工原料等，利用技术相对简单且成熟。②通过井下瓦斯抽采系统和地面输气系统，采出c}I4浓度范围多在3-80％之间的煤矿瓦斯(目前约占煤矿瓦斯总量的15％左右，其中的2／3浓度都低于30％)，由于涉及到爆炸危险，一般对其应用都局限于浓度为30％以上部分。浓度在6-30％部分的利用是一个难点，目前我国国内企业已拥有此项安全利用技术，并已在国内16个省、市、自治区的煤矿推广应用，取得良好的经济和社会效果。③通过煤矿通风排出的煤矿瓦斯，CH含量一般低于l％，称之为风排瓦斯(俗称乏风)。这部分煤矿瓦斯由于C}{4浓度太低，利用技术难度较大，基本都被排空。我国相关企业正在准备对这部分瓦斯进行处理和利用。总之，目前煤矿瓦斯综合利用还处于初级阶段，无论是利用广度还是深度都有许多需要解决的问题。煤矿瓦斯利用最合理的方式就是发电，在发电的基础上实现冷、热、电三联供，以人为本，改善煤矿职工和当地居民生产、生活条件，节能减排。

4煤矿瓦斯综合利用技术的研究与成果

我国一直致力于煤矿瓦斯全方位利用的研究，最终目标是实现瓦斯零排放。为此我国企业投入了大量的人力、物力，并始终坚持自主研发，走自主知识产权之路。目前已在这一领域取得了突破性进展，获得了2项重要的国家发明专利、多项实用新型专利，将知识产权把握在自己手中。根据c}L浓度的不同，研究的瓦斯利用方式也有所不同，具体包括以下种：CH浓度在60％以上的特高浓度瓦斯，进行CH提纯利用；CUrt浓度在30～60％之间的高浓度瓦斯，采用高浓度瓦斯发电机组发电；c也浓度在8-30％之间的低浓度瓦斯，通过发明煤矿低浓度瓦斯安全输送及发电技术，实现了低浓度瓦斯发电的目的；；C儿浓度在4～8％之间的特低浓度的瓦斯，采用燃油引燃式瓦斯发电机组发电：抽排瓦斯CH浓度在4％以下的，与煤矿乏风混合后，氧化处理，先发电后制冷，制热，进行热量阶梯利用。

5结语

总之、我国企业煤矿瓦斯综合利用技术已经将可利用瓦斯扩大到各个浓度范围，除乏风氧化技术还在工业现场试验外，其余部分都已经找到了合理科学的利用方式，并已经产生了良好的市场反响和社会效益。而由此带动的巨大环保、经济、社会效益潜力也初步显现。目前依然需要在煤矿瓦斯综合利用的深度(提高热效率)和广度(各个CH4浓度范围)方面，做更多、更细的工作，迈向更高的层次，并最终实现煤矿瓦斯“零”排放的目标。