煤矿低浓度瓦斯发电技术及经济性研究

低浓度瓦斯综合利用技术研究摘要：低浓度瓦斯的综合利用在技术上与经济上均具有可行性，且符合国家能源产业发展方向，提高了矿井抽采积极性，提升了矿井安全性。

关键词：低浓度；瓦斯综合利用；技术一、装机形式的确定某煤矿抽采总量在 25 m3 / m i n 左右，其中高负压抽采瓦斯量约 13 m3 / m i n，浓度约为 15% ；低负压抽采瓦斯量约 12 m3 / m i n，浓度约为 5% ，掺混后瓦斯浓度约为 12% ，考虑到抽采系统瓦斯抽采纯量和抽采浓度变化幅度比较大，采用高、低负压抽采瓦斯，掺混后全部采用国产低浓度瓦斯内燃发电机组。

国内低浓度瓦斯发电机组热耗一般为 11. 0kW· h，甲烷热值约 35. 5 M J/Nm3 ，总装机容量4 357 kW 。

考虑到现阶段瓦斯流量和浓度都不稳定，所以取10% 的富余系数，本次装机按约 4 200 kW 考虑，并适当预留扩建余地。

目前在我国运行或安装的国产瓦斯发电机组，主要有 500、700 和 1 000、1200 kW 几种机型，各种机型均适合本瓦斯发电项目。

根据万峰煤矿瓦斯抽采站抽采量、瓦斯浓度、瓦斯气热值等条件，根据目前国内利用瓦斯气发电技术应用的现状，本设计对单机容量为 700 和1000 kW 两种机型进行方案对比：方案一为 4 台 1000 kW 低浓度瓦斯发电机组；方案二为 6 台 7 00kW 低浓度瓦斯发电机组。

两个方案技术经济比较见表 1。

二、低浓度瓦斯的输送1、输送系统工艺流程根据目前的瓦斯浓度和抽采量以及今后扩建的需要，瓦斯抽采站出口至瓦斯发电站厂区布置 2 根DN500 的瓦斯输送管道，经约 160 m 的距离到达瓦斯发电机组进口，其机组进口压力不小于 2 500 Pa（按瓦斯输送速度不大于 12 m / s），满足机组调压阀前对瓦斯的压力要求。

当抽出的瓦斯浓度高于 9% 时燃气机组能安全稳定运行，为保证输送瓦斯浓度在要求的范围内，在瓦斯发电站进掺混装置后，设置瓦斯浓度检测装置，当掺混瓦斯浓度小于 9% 时自动打开放散管，部分或全部放空低浓度瓦斯，保证机组正常运行。

煤矿瓦斯发电技术的研究与应用计划方案瓦斯是煤矿开采的衍生品，不利于煤矿的安全开采。

瓦斯排放会产生温室效应，污染环境。

煤矿瓦斯发电，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产，又有利于增加洁净能供应、减少温室气体排放，达到保护生命、保护资、保护环境的多重目标。

文章针对不同浓度范围瓦斯的特点，阐述了高浓度和低浓度两种瓦斯输送、处理工艺及内燃机发电、余热利用技术，并论述了瓦斯发电项目设计要点。

煤矿瓦斯；发电技术；内燃机；余热利用；节能减排煤矿瓦斯是指储集在煤层中的一种非常规天然气（主要成分为甲烷），在煤矿开采过程中自动散发出来的一种有害气体，无色、无味、易燃、易爆。

当空气中甲烷的体积分数达到5%一16%时，遇明火就会发生爆炸。

瓦斯是煤矿安全的“杀手”，但同时也是一种洁净能，有较高的利用价值，被称为“第二煤炭资”。

1 煤矿瓦斯发电技术研究目前利用煤矿瓦斯发电的主要方式有：燃气锅炉汽轮机发电、燃气轮机发电、燃气内燃机发电等。

由于煤矿瓦斯气体浓度相对不高，发热量较低，燃气轮机、燃气锅炉带汽轮机发电方式系统复杂、占地面积大、发电效率低，不宜采用；另外燃气轮机对进气质量、压力要求高0.9MPa，压缩温升使瓦斯浓度易于达到爆炸极限。

内燃式瓦斯发电机组具有建站周期短，基建、运行费用低，机组配置灵活等特点，可单台或多台并网发电。

它相对于燃气轮机发电及燃气锅炉一汽轮机发电来说，具有效率高、燃料气人口压力低、单机发电容量小等特点。

适用瓦斯浓度范围为7%～50%、温度范围为5～50℃。

1.1 内燃机瓦斯发电技术内燃式瓦斯发电机组不仅可以燃用高浓度瓦斯，还可以燃用低浓度瓦斯。

它通过机组燃气闭环控制系统，将瓦斯与空气中的氧自动混合，根据燃烧室容积及压缩比，对空燃比进行精确控制，保证稀薄燃烧及高效发电做功。

自动检测燃气进气温度、燃气进气压力、燃气阀后绝对压力、温度、功率、转速、均值排温等参数，自动调整机组运行工况，适应现场瓦斯浓度及压力波动，保证机组平稳运行，具有浓度适应范围广、抗波动能力强、自動化程度高的特点。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用煤矿是煤炭资源的主要开采地，在煤矿开采过程中产生的瓦斯是一种危险的气体，不仅对矿工的生命安全构成威胁，还对环境造成污染。

为了有效利用煤矿瓦斯资源，并减少对环境的影响，煤矿低浓度瓦斯发电技术应运而生。

本文将从技术原理、应用效果和发展前景等方面对煤矿低浓度瓦斯发电技术进行介绍。

一、技术原理煤矿低浓度瓦斯发电技术是指利用煤矿井下低浓度瓦斯进行发电，从而实现瓦斯资源的高效利用。

煤矿瓦斯的主要成分是甲烷，同时还含有少量的乙烷、丙烷、氮气等成分。

瓦斯的浓度一般在1%以下，传统的瓦斯发电技术往往无法有效利用这些低浓度的瓦斯资源。

而低浓度瓦斯发电技术通过先对瓦斯进行预处理，将其中的杂质去除，然后将纯净的甲烷燃烧，驱动发电机发电。

低浓度瓦斯发电技术的核心在于瓦斯预处理和燃气发电。

瓦斯预处理主要包括除尘、除湿、除酸和除硫等工序，确保瓦斯的纯度和稳定性。

燃气发电则是通过燃气发电机将瓦斯气体燃烧产生热能，驱动发电设备发电，从而实现对瓦斯资源的高效利用。

二、应用效果煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用效果主要体现在以下几个方面：1. 瓦斯资源利用率高：传统的煤矿瓦斯排放往往造成了能源资源的浪费，而低浓度瓦斯发电技术可以有效利用煤矿井下的瓦斯资源，提高了瓦斯资源的利用率。

2. 节能减排效果明显：煤矿低浓度瓦斯发电技术将瓦斯资源转化为电能，减少了对传统能源的依赖，达到了节能减排的效果。

3. 环保效益显著：瓦斯是一种温室气体，对环境造成了严重的污染，而煤矿低浓度瓦斯发电技术可以将这些有害气体转化为清洁能源，减少了对环境的不良影响。

4. 经济效益显著：煤矿低浓度瓦斯发电技术可以有效减少煤矿的瓦斯排放，降低了矿井的运行成本，提高了矿山的效益。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用效果非常显著，不仅提高了煤矿的资源利用率，还对环境和经济都有积极的影响。

三、发展前景煤矿低浓度瓦斯发电技术具有广阔的市场前景和发展空间。

随着我国对清洁能源的需求不断增加，煤矿低浓度瓦斯发电技术将会成为未来能源开发的重要方向之一。

低浓度瓦斯发电技术伴随着煤炭资源的勘探和开采，煤矿瓦斯作为伴生资源被大量发现。

煤矿瓦斯按所含甲烷浓度分为四大类：一类是地面抽采煤层气，甲烷浓度大于80%，主要用于民用、汽车燃料、发电等；二类是煤炭开采过程抽排出，甲烷浓度在25%至80%之间的瓦斯，称为高浓度煤矿瓦斯，主要用于民用、化工、发电、燃烧等；三类是煤炭开采过程抽排出，甲烷浓度＜25%的，称为低浓度瓦斯，目前小部分用于发电，大部分直接排空；四类是煤矿通风系统中排出的甲烷浓度低于1%的，称为“通风瓦斯”，直接放散。

1.1低浓度瓦斯发电条件低浓度瓦斯发电必须解决两个问题：一是发电机组要适应瓦斯浓度和压力的变化要求；二是要有安全的瓦斯输送系统，保证安全发电。

1.2.3 500GF1-3RW瓦斯发电机组主要技术特点1.2.3.1空燃比自动调节技术通过计算机实现发动机空燃比闭环控制，对于低浓度瓦斯，设计大口径瓦斯进气通道。

瓦斯与空气分别由电动蝶门进行控制。

当CH4的浓度变化时，发动机自动实时监控燃烧状况，由中央控制单元发出指令，执行器调整燃气通道，从而改变燃气进气量，达到自动调节混合比的目的，使发动机空燃比始终保持在理想状态，整个过程自动实现。

无空燃比自动调节技术的机组理论上不能应用于瓦斯发电，实践也证明没有空燃比自动调节技术的机组国内没有成功使用的案例。

此项技术是我公司的发明专利。

1.2.3.2高压进气技术针对抽排瓦斯压力低的特点，机组采用瓦斯与空气先混合后增压技术适应煤矿瓦斯压力低的特点。

该技术的应用，可实现直接应用煤矿抽排瓦斯发电的目的。

瓦斯压力到调压阀前达到3kPa以上就可以达到使用条件，不需要增加加压装置，减少投资。

未采用此技术的机组需要加压装置，增加了投资;同时低浓度瓦斯压力升高时，爆炸极限迅速变宽，增加了安全隐患，消耗了电力，降低了发电效益。

1.2.3.3稀薄燃烧技术通过合理匹配配气系统，利用自主知识产权的新概念燃烧室技术和缸温控制技术，共同实现稀薄燃烧，降低热负荷，提高了机组对燃气的适应性和机组的热效率，其动力性和可靠性提高。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用煤矿低浓度瓦斯发电技术是指采用专门的瓦斯发电机组，在瓦斯浓度较低的条件下进行发电。

传统的煤矿瓦斯利用需要瓦斯浓度在5%以上才能进行发电，而低浓度瓦斯发电技术可以有效利用浓度在1%以下的瓦斯资源，将之转化为电能，实现资源的最大化利用。

这一技术不仅提高了煤矿瓦斯的开采率，减少了瓦斯的排放，还为矿井提供了可靠的、清洁的电力供应，促进了矿井的安全生产。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用具有重要的意义。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用不仅可以带来经济效益，还能够带来环境效益。

在传统的煤矿瓦斯利用过程中，由于受限于瓦斯浓度的限制，瓦斯往往被排放到大气中，造成了严重的环境污染和温室气体的排放。

而低浓度瓦斯发电技术可以将这些弱瓦斯资源变废为宝，最大限度地减少了瓦斯的排放，降低了环境污染。

通过发电的方式将瓦斯能量转化为电能，实现了资源的再利用，降低了能源的浪费。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用对环保和资源节约方面有着重要的意义。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用还对于煤矿安全生产有着积极的促进作用。

煤矿矿井内的瓦斯属于有害气体，一旦积聚过多，将会对矿井内的人员和设备造成严重的安全隐患。

传统的瓦斯抽采技术往往只能将部分的瓦斯排放到大气中，而低浓度瓦斯发电技术可以将瓦斯直接转化为电能，有效减少了瓦斯的积聚和矿井内的瓦斯爆炸风险。

而且由于瓦斯发电过程本身是一个自洁过程，可以有效去除瓦斯中的有毒物质，降低了对环境和人员的危害。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用对煤矿安全生产具有重要的促进作用。

煤矿低浓度瓦斯发电技术的应用在提高煤矿资源利用率、减少环境污染和促进煤矿安全生产方面具有重要的作用。

目前，我国煤矿低浓度瓦斯发电技术已经取得了一系列的重要进展，具备了很好的应用前景。

但是在实际应用中，还存在一些问题需要解决。

首先是技术的成熟度和可靠性问题，由于低浓度瓦斯发电技术相对较新，相关的技术研发和设备制造尚不够成熟，存在着一定的技术风险。

煤矿瓦斯治理技术的经济性分析及成本控制研究摘要：煤矿瓦斯是煤矿生产过程中产生的一种有害气体，对矿工的生命安全和煤矿设施的稳定运行造成严重威胁。

因此，煤矿瓦斯治理技术的经济性分析和成本控制研究具有重要意义。

本文首先介绍了煤矿瓦斯的生成及其对矿井安全的危害，然后对煤矿瓦斯治理技术进行了分类和原理的阐述，并探讨了其应用范围。

接着，对煤矿瓦斯治理技术的经济性进行了分析，包括成本结构和成本要素的讨论、投资效益的分析以及风险评估。

最后，针对煤矿瓦斯治理技术的成本控制问题，介绍了成本控制的重要性和原则，并提出了一些成本控制方法。

通过本研究的结果，可以为煤矿瓦斯治理技术的实施和经济效益的提高提供参考和指导。

关键词：煤矿瓦斯治理技术、经济性分析、成本控制、煤矿安全、投资效益1.研究背景和意义煤矿瓦斯是煤矿开采过程中释放的可燃气体，具有高度的爆炸性和有毒性。

煤矿瓦斯事故频发，严重威胁着矿工的生命安全和煤矿设施的稳定运行。

因此，煤矿瓦斯治理技术的研究具有重要的现实意义和应用价值。

通过对煤矿瓦斯治理技术的经济性分析和成本控制研究，可以为煤矿企业提供合理的投资决策和成本控制策略，提高煤矿的安全性和经济效益。

1.煤矿瓦斯治理技术的分类和原理2.1 煤矿瓦斯生成及危害煤矿瓦斯是在煤的成熟过程中生成的可燃气体，主要成分为甲烷。

它在煤矿中积聚和累积，具有高度的爆炸性和有毒性。

煤矿瓦斯事故是煤矿安全的主要隐患，对矿工的生命安全和煤矿设施的稳定运行造成严重威胁。

瓦斯爆炸事故能够引发矿井火灾、矿井坍塌等连锁反应，导致重大伤亡和财产损失。

2.2 煤矿瓦斯治理技术的分类和原理煤矿瓦斯治理技术主要分为预防性治理和事后治理两类。

预防性治理主要包括煤层气抽采、瓦斯抽采钻孔、煤层注氮和冲击波抑制等方法，旨在减少瓦斯的生成和积聚。

事后治理主要包括瓦斯抽采、瓦斯灭火和瓦斯利用等方法，用于控制已经积聚的瓦斯的排放和利用。

2.3 煤矿瓦斯治理技术的应用范围煤矿瓦斯治理技术广泛适用于各类煤矿，以控制和减少煤矿瓦斯的危害和风险。

低浓度瓦斯发电的技术实现方式低浓度瓦斯是一种特殊的天然气，主要由甲烷、乙烷、少量氮气、二氧化碳等组成，能源含量相对较低。

然而，低浓度瓦斯资源广泛且易于获取，尤其是在煤矿、油田和垃圾填埋场等地。

因此，开发低浓度瓦斯发电技术具有重要意义，既能解决能源问题，又能减少环境污染。

一、低浓度瓦斯发电技术的背景随着全球能源需求的增加和环境压力的加大，低浓度瓦斯发电技术成为了研究的热点。

低浓度瓦斯发电的技术实现方式主要包括以下几种：燃烧利用、瓦斯梯级利用、生物甲烷利用以及其他新兴技术。

二、燃烧利用燃烧利用是低浓度瓦斯发电技术中最常见且最成熟的方法之一。

这种方法通过瓦斯燃烧产生高温高压燃气，然后将燃气通过燃气轮机或发电机组驱动发电，最后释放出的废气经过除尘、脱硫等处理后排放。

燃烧利用技术具有成本低、系统稳定、排放干净等优点。

然而，燃烧过程中会产生大量的二氧化碳，对环境造成负面影响。

三、瓦斯梯级利用瓦斯梯级利用是一种将低浓度瓦斯在多个阶段进行利用的技术。

首先，通过燃烧利用瓦斯产生的高温高压燃气，驱动发电机组发电。

然后，废气经过热回收设备回收能量，用于加热瓦斯升温，提高瓦斯浓度。

接着，提高后的瓦斯通过其他设备进一步提纯，如压缩、脱硫等工艺，最终获得高纯度的甲烷瓦斯用于其他用途。

瓦斯梯级利用技术不仅能够实现发电，还能最大限度地提高瓦斯利用效率，减少对环境的影响。

四、生物甲烷利用生物甲烷利用是将低浓度瓦斯通过生物转换产生甲烷并利用的一种技术。

通过微生物的作用，将低浓度瓦斯中的甲烷含量提高到可利用的水平。

这种方法在垃圾填埋场等资源丰富的场所应用较为广泛。

由于生物甲烷利用是在自然界中普遍存在的过程，因此其对环境的影响较小，具有较好的环境适应性。

五、其他新兴技术除了传统的燃烧利用、瓦斯梯级利用和生物甲烷利用，还存在一些新兴技术可以实现低浓度瓦斯发电。

例如，利用低浓度瓦斯进行碳捕集和封存技术，即将瓦斯中的二氧化碳、氮气等气体分离并封存，以提高甲烷纯度。

煤矿瓦斯发电技术创新研究煤矿瓦斯是在煤矿开采过程中排放的一种有害气体，它对环境和人类健康都具有很大威胁。

但是，如果能够将这些瓦斯捕集起来并加以利用，就能够将其转化为一种清洁能源，不仅可以减少能源消耗还能减少环境污染。

煤矿瓦斯发电技术就是一种将煤矿中排放的瓦斯转化为电能以供应给当地的电网。

煤矿瓦斯发电技术在许多国家中得到了广泛应用，但是该技术存在一些局限性，主要是一些技术问题。

例如，在煤矿瓦斯发电过程中，瓦斯中的硅烷等杂质会在发电机中沉积下来，大大降低了发电机的效率。

另外，由于瓦斯中含有较高的氯离子，这些氯离子会在冷却系统和烟囱中析出，加速了系统的腐蚀。

为了解决这些技术问题，许多机构和企业都开始对煤矿瓦斯发电技术进行了研究和创新。

例如，煤矿瓦斯发电技术中的发电机可以使用直接驱动发电机。

这种发电机可以通过减少能量传递的过程中的能量损失来提高发电机效率。

同时，由于直接驱动发电机所使用的轴承数量较少，因此也可以减少了轴承故障的发生。

此外，煤矿瓦斯发电技术还可以使用侵蚀抑制涂料技术来减少瓦斯中所含的氯离子对发电机和系统的腐蚀。

这种涂料可以在发电机和系统的表面上比持久地形成一层保护膜，从而可以有效地减少腐蚀的发生。

另外，适当的保护措施也可以减少煤矿瓦斯发电系统中的硅烷等杂质。

例如，可以通过将发电机的冷却器进行修复或更换，并且使用不含硅烷的防冻液等措施来减少系统中这些杂质的积累。

总之，煤矿瓦斯发电技术是一种非常有前途的清洁能源技术。

通过对该技术的创新研究，可以有效地解决煤矿瓦斯发电中所存在的技术问题，提高该技术的效率，并将其广泛应用于全球的煤矿生产中。

这不仅可以减少环境污染和能源消耗，还可以为当地社区提供可靠的电能源。

低浓度瓦斯发电技术及应用摘要：本文对低浓度瓦斯发电方面的技术进行探讨，并提出了如何将这项技术推广使用。

关键词：瓦斯浓度我国地大物博，瓦斯储量非常丰富，如果将瓦斯更加完善的利用起来，会对我国有很大的帮助，瓦斯很有多用途，在这里，着重讲解一下瓦斯的发电技术，目前国内外还没有一种安全可靠的开发利用方式，在这之前，国内外瓦斯发电使用的瓦斯的浓度一般在25％以上，对于浓度低于25％的瓦斯，国内外还没有。

在矿井中，瓦斯含量特别大，如果将这部分瓦斯利用起来，经过提纯，可以利用瓦斯燃烧产生热量，用来发电，不仅减少了矿井作业的安全隐患，还增加的新能源。

一、低浓度瓦斯来源低浓度瓦斯发电这项技术适合用于煤量储存丰富的地方，矿井中瓦斯的含量非常高，需要安装一套瓦斯抽放系统，将煤矿井中的瓦斯收集起来，降低了井道中的瓦斯含量，有利于安全工作，同样瓦斯的输送过程同样重要，如果一旦泄露，危害很大，所以对整个管道施工工艺要求非常高。

煤层气(煤矿瓦斯)主要成分是甲烷，其热值是通用煤的2-5倍。

1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21 kg标准煤，与天然气相当。

因此，煤层气可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是优质的工业、化工、发电和居民生活燃料。

据统计，2009年，全国煤层用户超过87万户，以煤层气为燃料的汽车超过4000辆，瓦斯发电装机容量超过92万千瓦。

然而，这样的规模远远不能将目前采出的煤层气利用起来，一大部分煤层气采出后仍然被排空了。

以目前煤层气上游业务发展的态势看，煤层气下游市场的前景将非常广阔，煤层气终端利用项目的开发亟待推进。

煤层气液化是指煤层气经净化、提纯后，在一定的温度压力下，从气态变成液态的工艺。

通过研究热力均匀控制技术、氧化过程气流换向控制和换向过程中逃逸甲烷气体回收氧化技术以及抽排瓦斯。

二、瓦斯浓度控制若采用深冷精馏的方法，可把浓度为35％-50％的矿井瓦斯提纯液化为浓度为99.8％的LNG(液化天然气)。

2019年8月2019年第8期0引言煤矿瓦斯也叫矿井瓦斯，主要成分为CH 4，是煤的伴生矿产资源。

在煤矿开采过程中，通常会伴随着瓦斯气体的释放。

CH 4是一种强烈的温室气体，温室效应约是CO 2的21倍。

如果将含有大量CH 4的煤矿瓦斯直接排入大气，不仅是巨大的资源浪费，还会造成强烈的温室效应。

1煤矿瓦斯综合利用概况煤矿瓦斯分为高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，它们被广泛应用于发电、居民用气、汽车燃料等领域。

高浓度瓦斯是指CH 4体积分数在30%以上的瓦斯，低浓度瓦斯是指CH 4体积分数在30%以下的瓦斯。

2008年4月，环境保护部、国家质量监督检验检疫总局发布的GB 21522—2008煤层气（煤矿瓦斯）排放标准（暂行）规定，自2010年1月1日起，现有矿井及煤层气地面开发系统，煤矿瓦斯抽放系统的高浓度瓦斯（CH 4体积分数≥30%）禁止排放。

该标准未对低浓度瓦斯的排放做出规定。

2010年以前，根据国家安全生产监督管理局（国家煤矿安全监察局）颁布并于2005年1月1日起实施的《煤矿安全规程》中“利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30％”的规定，CH 4体积分数低于30%的煤矿瓦斯都被直接排空。

2010年1月21日，根据国家安全生产监管总局令（第29号）《关于修改〈煤矿安全规程〉部分条款的决定》，该项规定修改为：“抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧；用于内燃机发电或作其他用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施。

”取消了对低浓度瓦斯利用的限制[1]。

目前，CH 4体积分数在30%以下的煤矿低浓度瓦斯的利用，主要有三种途径：瓦斯浓缩提纯、内燃式发电和蓄热式氧化利用。

近年来，中国煤矿瓦斯抽采量和利用量显著增加，但利用率的增长较为缓慢。

目前，中国煤矿瓦斯利用率仍不足40%。

1.1高浓度瓦斯的利用CH 4体积分数高于80%的较高纯度瓦斯，约占煤矿瓦斯总量的1%，由于CH 4含量很高，可直接用于燃气发电，也可用于城市燃气，还可以作为原料气，用于天然气化工。

大众煤矿低浓度瓦斯发电技术抽采工艺研究摘要:本文针对大众煤矿低浓度瓦斯发电技术及其抽采工艺进行了深入研究。

首先介绍了研究背景和目的，然后对大众煤矿低浓度瓦斯的特性进行了分析。

接着，对现有的低浓度瓦斯工艺进行了综述。

在此基础上，提出了优化和改进策略，并对其应用效果进行了评估。

最后，总结了研究成果，并指出了未来研究方向。

关键词：大众煤矿；低浓度瓦斯；发电技术；抽采工艺1 引言随着煤炭资源的持续开采，煤矿瓦斯问题逐渐凸显，成为煤炭工业面临的重大挑战。

低浓度瓦斯作为煤矿瓦斯的一种常见类型，其处理和利用对于保障煤矿安全、减少环境污染具有重要意义。

本文将重点研究大众煤矿低浓度瓦斯抽采工艺，以期为煤矿瓦斯治理提供新的思路和方法。

2 大众煤矿低浓度瓦斯的特性分析2.1 低浓度瓦斯的组成和性质低浓度瓦斯主要由甲烷组成，其浓度通常低于5%。

与其他瓦斯相比，低浓度瓦斯的燃烧值较低，但其储量丰富，分布广泛。

因此，低浓度瓦斯具有较高的开发利用价值。

2.2 瓦斯的产生与分布煤矿瓦斯主要来源于煤层中的有机质在地下受热分解产生的气体。

在煤矿开采过程中，随着煤层的开采，瓦斯会逐渐释放出来。

低浓度瓦斯的分布受到多种因素的影响，如煤层厚度、煤层埋藏深度、地质构造等。

因此，在煤矿开采过程中，需要对低浓度瓦斯的产生和分布进行深入研究，以便更好地利用和治理低浓度瓦斯。

3 现有低浓度瓦斯发电技术及其工艺3.1 发电技术综述目前，低浓度瓦斯发电技术主要包括内燃机和燃气轮机两种。

内燃机利用低浓度瓦斯的燃烧产生动力，驱动发电机发电，其优点在于设备简单、易于维护，适用于中小型煤矿。

然而，内燃机燃烧效率相对较低，且可能产生一定的污染。

燃气轮机则利用低浓度瓦斯的压缩膨胀过程产生动力，驱动发电机发电，其优点在于能源转换效率较高，且污染物排放较少。

然而，燃气轮机设备较为复杂，维护成本较高，适用于大型煤矿或电力需求较大的场合。

因此，在选择低浓度瓦斯发电技术时，需要根据实际情况进行综合考虑。

超低浓度瓦斯（矿井乏气）合同能源管理发电项目一、项目背景中国埋深在２０００米以内的煤层中含煤层气资源量达３０－３５万亿立方米，是世界上第三大煤层气储量国，煤层气开发前景非常可观。

然而，２００４年全国井下开发煤层气约１６亿立方米，国有高瓦斯突出矿井平均煤层气的开发率仅为１０％左右。

2006年以来，国家出台了一系列加快煤层气抽采利用的政策和意见，充分体现了国家对煤矿瓦斯综合利用的高度重视及指导方向。

从世界范围看，煤矿瓦斯利用主要集中在民用、发电、工业燃料及化工原料等方面。

煤矿瓦斯利用最合理的方式就是发电，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3－5年内可收回全部投资。

在发电基础上实现“冷、热、电”三联供，改善煤矿职工和当地居民生产、生活条件，节能减排，保持可持续发展、实现优化产业结构、安全环保生产。

煤矿通风排出的煤矿瓦斯，CH4含量一般低于1%，称之为风排瓦斯（俗称“乏风”）。

全世界因煤矿开采每年排入大气中的甲烷总量为2500万吨，随着煤炭产量的增加，预计到2010年甲烷排放量将增至2800万吨，其中70%来自甲烷浓度低于1%的风排瓦斯中。

这部分煤矿瓦斯由于CH4浓度太低，利用技术难度较大。

目前，世界上几乎所有煤矿的风排瓦斯都未进行回收处理，直接排放到大气中。

将甲烷直接排放到大气中，一方面造成了有限的不可再生资源的严重浪费，仅每年从煤矿风排瓦斯中释放的瓦斯其低位发热量相当于3370万吨标准煤的低位发热量；另一方面造成了大气污染，加剧了温室效应，单位质量的CH4对大气温室效应影响GWP(GlobalWarm-ingPotential)是CO2的21倍。

因此，合理回收利用乏风中瓦斯具有节能和环保双重意义。

二、低浓度瓦斯利用技术与CDM项目开发清洁发展机制，简称CDM(Clean Development Mechanism)，是《京都议定书》中引入的三个灵活履约机制之一。

低浓度瓦斯发电技术研究现状与展望摘要：近些年来，国家对于煤层气开发项目的关注度提升了许多，据此进行了相关优惠政策的制定与实施，瓦斯的综合利用也因此得到了广泛的开发与发展，而这其中低浓度瓦斯发电技术与其它技术相比较具有着安全、高效的特点与优势。

本文就针对低浓度瓦斯发电技术的研究现状进行了深入、细致的研究与分析，现阶段我国的低浓度瓦斯发电技术的应用与发展上还存在着问题，为此提出了相关对策，并针对这一技术的前景进行了展望。

关键词：低浓度瓦斯发电；内燃机发电；技术1 引言煤矿瓦斯是一种清洁能源，对其如果能够合理充分的运用起来，我国不管是在经济发展上，还是环境保护的推进上都起到了积极的作用。

首先在极大的程度上对温室气体的排放减少了，有利于我国环境保护质量的提升；同时当满足了我国内部的用点需求时，剩余内部消耗不到的电量可以用于交易，以此来推动我国的经济进一步的发展和促进。

以此来看，瓦斯的利用途径其中最为重要的一方面就是利用瓦斯发电。

有相关数据表明，截止到目前为止，我国的瓦斯发电总装机容量的发展速度十分的迅速，增长的速度仍在不断的增加中，说明了我国瓦斯发电的利用率在显著提高，而低浓度瓦斯发电则是目前最常见的瓦斯利用途径。

利用抽采来确保瓦斯的使用，利用瓦斯的不断利用来促进抽采技术的不断发展，这样的一个良性循环对瓦斯抽采技术与瓦斯发电技术不断改进与创新具有着促进作用。

而以此为瓦斯利用与开采提供了良性的发展，更对技术的不断提高提供了更有力的支持。

2 低浓度瓦斯发电技术研究现状2.1 内燃机发电技术内燃机发电技术首先具有一个优势，那就是其中的空燃比自动调节技术对于低浓度、大流量的瓦斯与空气混合进行低浓度瓦斯发电是十分有利、便捷的。

煤矿抽采瓦斯技术受到浓度、压力不稳定的限制，需要调节燃气和空气进气量，由中央控制器向执行器控制发布命令，使其自动调节混合比，将浓度控制在6%，这样的话，发动机空燃比就能够始终保持在理想的状态下进行。

低浓度瓦斯利用技术在的应用及现状The latest revision on November 22, 2020低浓度瓦斯利用技术在我国的应用及现状安全07—2王延廷摘要:介绍了我国煤矿抽采瓦斯利用存在的问题和煤矿低浓度瓦斯利用的主要技术途径,详细分析了煤矿低浓度瓦斯利用技术的研究现状,并对今后的利用前景进行了客观展望。

关键词:低浓度瓦斯利用;现状;前景1、煤矿瓦斯利用现状我国是一个产煤大国,矿井瓦斯是煤矿安全生产的最大隐患。

国家对煤矿瓦斯抽采工作非常重视,将其作为治理瓦斯的根本措施,提出了“先抽后采、能抽尽抽、以用促抽”的12字方针,并制订了《煤矿瓦斯抽采基本指标》等一系列标准和法规,加大了瓦斯抽采工作的力度,煤矿瓦斯抽采量逐年大幅度增加。

2006年全国煤矿瓦斯抽采量为32.4亿/m3;2007年全国瓦斯抽采量为47.35亿/m3,其中井下瓦斯抽采量为44亿/m3;2008年全国瓦斯抽采量达到55亿/m3,其中淮南、阳泉、松藻、水城和宁煤10家重点煤矿瓦斯抽采量超过1亿/m3。

我国煤矿瓦斯利用起步较早,从20世纪50年代就开始利用,但瓦斯利用率非常低,目前只占瓦斯抽采量的1/3左右。

2006年瓦斯利用量为11.5亿/m3,利用率为35.49%;2007年瓦斯利用量为14.46亿/m3,占30.54%(其中井下抽出瓦斯利用量为13亿/m3,占30.2%);2008年瓦斯利用量为16亿/m3,占29.09%,瓦斯利用率还略有下降。

另据统计资料分析,2006年全国重点煤矿抽出的瓦斯累计利用量为6.15亿/m3,利用率为23.53%,其中民用瓦斯4.74亿/m3,占77.07%;发电用瓦斯1.41亿m3,占22.93%。

我国瓦斯利用仍以民用为主。

造成我国煤矿瓦斯利用率低的主要原因:一是大部分煤矿远离城镇,民用瓦斯规模难以扩大;二是煤矿抽采瓦斯浓度普遍较低((CH4)<30%,称为低浓度瓦斯),且浓度不稳定,难以满足工业利用和化工产品的要求。

国内低浓度煤矿瓦斯利用技术和前景探析摘要：有关专家指出，曾身背煤矿“第一杀手”罪名的瓦斯，摇身一变成为清洁能源，不仅使煤矿提高了安全生产系数，也为全国煤炭行业的节能减排开辟了广阔空间。

关键词：低浓度瓦斯；煤矿瓦斯；利用中图分类号：P5文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）11-0264-011 煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状1.1 煤矿低浓度瓦斯发电技术瓦斯发电是煤矿低浓度瓦斯利用的最佳途径，目前瓦斯发电主要有3种方式：大功率燃气轮机发电、蒸汽轮机发电和往复活塞式内燃机组发电。

利用燃气轮机和蒸汽轮机发电一次性投入大，建站周期长，要求燃气流量充足，只适合瓦斯抽采量大且气体成分较稳定的大型矿井。

燃气轮机的热效率不超过30%，蒸汽轮机的热效率更低，仅为10%左右。

利用内燃机组发电，一次性投入低，建站周期短，内燃机组台数和功率范围可根据瓦斯气量的大小进行确定，电站移动方便，非常适合大、中、小型煤矿。

因此，内燃机组发电是目前解决瓦斯利用最佳途径。

1.2 煤矿低浓度瓦斯浓缩技术我国有多家科研单位和大专院校一直在进行矿井低浓度瓦斯浓缩提纯技术及装备的研究，主要采用两方面的技术途径:①变压吸附浓缩技术;②低温液化分离技术。

1.2.1 变压吸附浓缩技术变压吸附技术是利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压升高而增加的特性，进行加压吸附、减压脱附。

变压吸附技术目前被认为是比较成熟的技术，在天然气领域有系列的装置可供选择。

将该技术用在瓦斯提纯领域里，主要取决于其经济合理性和安全可靠性。

低浓度瓦斯气体的提纯工序复杂，经济性成本较高。

根据煤炭科学研究总院抚顺分院的实验，制取体积分数80%的瓦斯，原始气体积分数为30%时，回流比为0.43;原始气体积分数为20%时，则回流比为0.72，效率降低2/3。

此外，低浓度瓦斯中含有O2，在变压吸附过程存在一定安全隐患。

1.2.2 低温液化分离技术低浓度煤层气含氧液化工艺是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分蒸发温度的不同，在精馏塔内将它们分离。

低浓度瓦斯安全燃烧技术应用研究摘要：首先对低浓度瓦斯安全燃烧技术难点、核心技术和热能岛原理进行了阐述，其次介绍下石节煤矿气源及供暖需求情况，最后，对项目建成后节能减排情况和经济效益情况进行了分析。

对今后瓦斯向更低浓度发展有良好的示范意义。

关键词：瓦斯；安全燃烧；供暖0 引言在低浓度瓦斯发电技术没有成功应用之前，煤矿安全规程规定，不得利用浓度＜30%的低浓度瓦斯。

低浓瓦斯发电技术成熟后，改写了煤矿安全规程，低浓度瓦斯可以用于瓦斯发电。

低浓度瓦斯发电机组的浓度适应范围9%～30%。

浓度3%～8%的低浓度瓦斯占煤矿瓦斯总量的36%，没有成熟的直接利用技术，通常有两种间接利用方法：一是掺混到浓度更高的瓦斯气中，使掺混后的浓度大于9%，再进行低浓度瓦斯发电利用，其掺混量有限；二是利用煤矿乏风进行稀释，将浓度稀释到1.2%以下进行乏风氧化利用，其热效率低。

下石节煤矿位于陕西铜川市西北部，距市区54km。

年产能160万t，服务年限10年。

共有4套瓦斯抽排系统，其中有3套系统浓度均在3%～8%，甲烷纯量约为15 m3/min，直接排放瓦斯不但浪费资源，还会造成温室效应，为此，陕西新泰能源有限公司与北京君发可燃气体技术开发有限公司合作，采用低浓度瓦斯安全燃烧技术，并利用3%～8%低浓度瓦斯安全燃烧产生的高温烟气经过余热锅炉转化为低压微过热蒸汽，供煤矿的地面建筑冬季采暖和洗浴热水。

1 低浓度瓦斯安全燃烧技术介绍1.1 低浓度瓦安全燃烧存在的难点以前，没有低浓度瓦斯安全燃烧的成熟技术，是因为它有以下特性：（1）点火困难；（2）点火容易爆炸；（3）容易熄火，并容易在熄火时发生聚集爆炸；（4）容易回火，并容易在回火时发生爆炸；（5）点火延迟，燃烧不充分。

1.2 低浓度瓦斯安全燃烧核心技术低浓度瓦斯安全燃烧的核心技术是：系统的专利技术硬件设施和完善的自动控制系统，设置了点火保护、熄火保护、回火保护、尾气可燃物含量超限保护、阀门泄漏保护、停电保护、快速切断气源等多种保护功能，确保系统安全稳定可靠，解决了点火困难、点火爆炸、回火爆炸、熄火以及点火延迟的技术难题，实现了顺利点火、防止回火、熄火后安全再点燃、防止爆炸、充分燃烧等功能。

小型煤矿超低浓度瓦斯蓄热氧化供热技术研究摘要：为了推进城市化进程发展以及能源的节约，煤矿企业作为能源消耗和生产单位，需要逐步提升低碳生产以及能源节约的重视，本文结合我国相关政策，论述了小型煤矿超低浓度瓦斯蓄热氧化供热技术的研究工作，力求不断推进煤矿生产效益的提升。

关键词：煤矿；超低浓度瓦斯；畜热氧化；供热引言近年来，我国大气污染形势严峻，区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。

随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。

为切实改善空气质量，国务院印发了《大气污染防治行动计划》（国发[2013]37号）。

该计划中明确提到，加快推进集中供热、“煤改气”“煤改电”工程建设，到2017年，除必要保留的以外，地级及以上城市建成区基本淘汰每小时10蒸吨（10t/h）及以下的燃煤锅炉，禁止新建每小时20蒸吨（20t/h）以下的燃煤锅炉；其他地区原则上不再新建每小时10蒸吨（10t/h）以下的燃煤锅炉。

全国用于采暖期煤矿井筒加热的燃煤热风炉数量庞大，而我国煤矿大量的抽采瓦斯因浓度极低、不便利用直接排放[3]。

2018年排放的抽采瓦斯量达到77亿m3，其热值相当于943万t标煤的发热量，产生的温室效应相当于1.05亿t二氧化碳，造成较大的能源浪费和环保压力。

在此背景下，结合煤与瓦斯共采共用技术，利用低浓度瓦斯蓄热氧化技术替代燃煤热风炉进行井筒加热，并为办公楼供暖，不仅能够有效解决当前燃煤热风炉的大气污染物超标问题，减少大气污染物排放，避免废水和固废物的排放，具有良好的节能环保效益；同时充分利用了排空的低浓度瓦斯，节省了燃煤消耗，还可获得抽采瓦斯利用补贴，为矿方带来经济效益。

1、低浓度瓦斯蓄热氧化技术我国每年有大量的井下抽采瓦斯直接排空，仅2016年直接排空的抽采瓦斯就有近80亿立方米，特别是低浓度瓦斯由于利用途径有限，成为排空大户。

因此利用排空的低浓度瓦斯为原料，通过技术转化为井筒加热，并满足站场建筑物的供暖需求，既解决了燃煤锅炉排放不达标的问题，又减轻了由于瓦斯排放造成的温室效应。

超低浓瓦斯蓄热氧化技术在丁集煤矿供热中的经济性分析◎党晓社一、概述煤层气俗称煤矿瓦斯，作为一种新兴的清洁、高效能源，随着我国能源需求的不断增长和人们节能减排意识的增强，越来越受到人们青睐和关注。

近10年来，煤矿瓦斯综合利用项目遍地开花，已逐步形成煤层气梯级利用模式：1.对于地面井预抽甲烷体积分数>90%的瓦斯，以PNG、CNG、LNG 方式运用于工业和民用；2.对于甲烷体积分数在[30%-90%]也叫高浓瓦斯，主要用于民用和工业燃料或高浓瓦斯发电；3.对于甲烷体积分数在（7%-30%）也叫低浓瓦斯，主要用于低浓瓦斯发电，截止到2018底，我国低浓度煤层气发电总装机容量约为200万kW，发电站400余座，是现阶段我国煤层气利用主要形式；4.对于甲烷体积分数在（1%-7%）也叫超低浓瓦斯，将其与空气或者矿井乏风掺混后进入氧化炉蓄热氧化通过余热锅炉后产生过过热蒸汽发电或者向矿区供热，目前在我国处于起步发展阶段；5.对于甲烷体积分数《0.75%矿井通风排风（矿井乏风）蓄热氧化设备还处于技术研发储备阶段，没有成功应用案例。

相信在不久的将来，将会实现煤矿瓦斯全浓度利用，极大提升煤层气的利用率。

二、超低浓瓦斯利用项目案例1.项目背景。

根据安徽省、淮南市关于大气污染防治行动计划及整治城区燃煤锅炉方案的总体部署，淮南潘谢矿区多数生产矿井均需对矿内的燃煤锅炉房进行关停，而丁集煤矿在用的燃煤锅炉也在淘汰范围内。

一旦将燃煤锅炉淘汰，必须有新的热源来替代，同时新的热源还需满足最新的环保要求。

2.丁集矿替代热源的分析。

在研究选择丁集矿替代能源之前，通过实地调研可知丁集煤矿的现状热负荷主要为夏季矿井降温用汽热负荷和冬季井筒防冻蒸汽热负荷，占总负荷的54%~72%，其余热水负荷约占总负荷的28%~46%。

因此新替代热源须以生产高品位蒸汽热能为主，通过汽水换热器辅助生产采暖热水，或者多种热源组合。

下面就丁集矿可利用的能源做一一分析。