20章 瓦斯综合利用
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贵州湘能实业有限公司神仙坡煤矿瓦斯抽采及防治煤与瓦斯突出专项设计二OO八年六月二十八日前言贵州湘能实业有限公司神仙坡煤矿是煤与瓦斯突出矿井,瓦斯灾害十分严重,煤层瓦斯压力大、原始瓦斯含量高、煤层透气性系数普遍较低,瓦斯灾害严重威胁着矿井的安全生产。
按照“安全第一、预防为主”和“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理十二字方针,坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略,根据《矿井瓦斯抽放管理规范》、《煤矿瓦斯抽采基本指标》、《防治煤与瓦斯突出细则》,完成神仙坡煤矿瓦斯抽采设计及防治煤与瓦斯突出设计。
第一章矿井基本情况一、矿井概况1、交通及地理位臵神仙坡煤矿位于贵州省水城县木果乡新民村境内,行政上属水城县管辖。
地理坐标:东经104052'12"至104054'45",北纬26045'00"至26047'35",距六盘水站45km,距野马寨电厂20km,六盘水市到矿区的公路有32km省道柏油路,其余正在建设为三级路,交通较为方便。
2、井田面积及煤层赋存情况井田境界是依据黔国土资矿管[2004]09号《准予划定贵州能发电力燃料开发有限公司(水城县木果乡神仙坡煤矿)矿区范围的批复》。
矿区开采深度由1800m至1250m标高。
井田平面上呈一不规则的多边形,南北长2.86km,东西宽2.163km,面积6.1876km2。
设计开采煤层为9#、11#、14#、15#、22#共五层煤。
设计利用储量3325万吨,其中设计水平(+1480m)以上1330万吨,水平以下为1995万吨,可采储量2252万吨。
矿井设计生产能力45万吨/年,矿井服务年限41年。
矿井含煤地层为龙潭煤组,含煤24层,精查报告提供可采及局部可采煤层有8层,即2#、6#、8#、9#、11#、14#、15#、22#煤层,总厚度10.22m。
其中11#、22#煤层为全区主要可采的稳定煤层,总厚度3.76m,占可采煤层总厚的37%。
瓦斯抽采工专业技术工作总结5篇瓦斯抽采工专业技术工作总结1依据朔煤经通字90号文件精神,贯彻同煤经通字251号文件《关于开展“瓦斯治理月”活动的通知》的通知,为进一步推动瓦斯综合治理工作,防止瓦斯事故发生,集团公司将四月定为“瓦斯治理月”,重点强化瓦斯防治装备,落实瓦斯防治措施,提高瓦斯防治效果,突出瓦斯防治现场管理,切断瓦斯事故源头,从而实现瓦斯零超限之目标。
xx煤电公司通风区依据文件要求开展自纠自查工作,依据以上要求于4月25日前对全矿井进行了全掩盖的平安隐患大排查,并于5月前间续治理完善。
具体如下:1、现场检查,井下全部用风地点全部实行分区通风,风量充分,配风合理。
局部通风机全部实行双风机、双电源自动切换,且使用正常。
通风设施符合标准,质量牢靠。
2、本月砌筑调整风窗6道;砌筑永久密闭2道、风门4道;砌筑风桥4座;打设栅栏8道;拆除风门2道、调整风窗2道;修抹调整2道、密闭20道;修理风门6道。
3、方案购置烟雾传感器10台、风筒传感器5套、甲烷传感器20台、CO传感器10台、光干涉甲烷检定器30台、风表15台、便携式甲烷、氧气检测报警仪20台、便携式一氧化碳检测仪30台。
4、对井下员工进行了其次期的压缩氧自救器培训,更好的保障了员工井下作业的平安系数。
5、进一步完善了矿井放炮管理,放炮器的管理、修理,分别由瓦斯队、监测大队和机电科负责,进一步完善了“一炮三检”及“三人联锁放炮制”,为杜绝瓦斯事故,保证矿井平安生产供应了更加牢靠的保障。
6、严格落实集团公司“双基”建设标准,对井下“一通三防”设施、设备进行检查维护,对存在隐患的设施进行加固,对老化设备进行出井检修或更换,强化基础设施及设备的管理。
7、井下监测监控系统运行正常牢靠,数据精确,并按要求联网,保证双回路供电;监控中心站实行24小时双岗职守,流程通畅,应急响应快速,制度完善齐全;井下各地点传感器设置齐全,数据精确、每月分3旬进行调校,一氧化碳传感器保证30%备用,其它传感器保证20%备用,备用充分;系统管理机构完善,系统管理完备、高效,维护人员持证上岗。
第二部分矿井瓦斯防治第一章矿井瓦斯概述一矿井瓦斯的概念二矿井瓦斯的性质1 瓦斯是一种无色、无味的气体,比空气轻,相对空气的密度为0.554。
瓦斯的扩散性很强,扩散速率是空气的1.34倍。
2 瓦斯无毒,但空气中瓦斯浓度增高会导致氧气浓度降低。
当空气中瓦斯浓度增高到43%时,氧气浓度将降低到12%,人会感到呼吸困难;当空气中瓦斯浓度增高到57%时,氧气浓度将降低到9%,人会处于昏迷状态。
3 瓦斯在空气中达到一定浓度后,遇到高温火源能燃烧和爆炸。
三矿井瓦斯的赋存1 游离状态: 瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的孔洞之中,其分子可以自由运动。
2 吸附状态:瓦斯被吸附着在煤体微孔表面或瓦斯被溶解于煤体之中。
四矿井瓦斯的涌出1 、煤层瓦斯含量及影响因素2、矿井瓦斯涌出量:绝对瓦斯涌出量、相对瓦斯涌出量3 、影响矿井瓦斯涌出量的因素4 、矿井瓦斯涌出来源:掘进区、采煤区、已采区.五矿井瓦斯的等级与鉴定1 矿井瓦斯等级的划分:⑴低瓦斯矿井:相对瓦斯涌出量小于等于10 m3/t 且绝对瓦斯涌出量小于等于40m3/min;⑵高瓦斯矿井:相对瓦斯涌出量大于10 m3/t 或绝对瓦斯涌出量大于40m3/min;⑶煤与瓦斯突出矿井:采掘过程中只要发生过一次煤与瓦斯突出。
2 矿井瓦斯等级的鉴定⑴鉴定要求: 凡瓦斯矿井,每年都必须进行一次瓦斯等级的鉴定工作。
⑵鉴定方法步骤:准备工作、井下测定、资料整理、确定矿井瓦斯等级。
第二章矿井瓦斯防治一矿井瓦斯的危害1 、使人窒息死亡2 、燃烧引起井下火灾3 、发生爆炸4、发生煤与瓦斯突出二瓦斯爆炸危害1 、产生1850 —2650℃高温,烧伤人员、烧坏设备、引起井下火灾;2 、产生高压,形成冲击波,致使人员伤亡、冲毁井巷和设备;3 、产生大量CO等有毒有害气体,使井下大量人员中毒死亡。
三瓦斯爆炸的基本条件(一)瓦斯爆炸的基本条件1、瓦斯浓度(体积浓度)达到爆炸界限:5—16 %;2 、一定的引火温度:650—750℃,能量大于0.28mJ 且持续时间大于爆炸感应期。
神东煤炭分公司“一通三防”管理实施细则第一章总则第一条为认真贯彻执行“安全第一,预防为主”的安全生产方针,防止煤矿瓦斯、煤尘、火灾等重大事故发生,保证矿井安全生产,根据《安全生产法》、《矿山安全法》、《职业病防治法》、《煤矿安全规程》(以下简称《规程》)和《通风安全质量标准化标准及考核评定办法》等有关法律法规规定,结合神东煤炭分公司(以下简称公司)实际,制定本细则。
第二条公司所属各煤矿及在公司从事煤矿生产、建设的部门和单位,必须遵守本细则。
第三条公司、矿必须建立和健全各级领导及各业务部门和单位的“一通三防”管理责任制,并严格落实。
第四条公司、矿的主要负责人对本单位的“一通三防”工作全面负责。
必须保证矿井“一通三防”工作所需的人、财、物。
公司每季度、矿每月至少主持召开一次“一通三防”例会,并有通风工作计划和总结。
第五条公司、矿总工程师对“一通三防”技术业务管理工作负责。
第六条公司、矿行政副职对其分管范围内的“一通三防”工作负责。
第七条通风处对公司“一通三防”技术业务管理及监督检查工作负责。
第八条驻矿安监处负责对“一通三防”安全措施的制定和落实情况进行监督检查。
第九条通风(科)队对本矿“一通三防”技术业务管理、监督检查工作负责。
第十条采、掘、机电、运输队、通风队对其管辖范围内的“一通三防”工作负责。
第十一条各职能部门对本职范围内的“一通三防”工作负责。
第十二条矿井应制定“一通三防”作业人员培训计划,定期培训,每次培训应考核,并有记录可查。
通风工、瓦斯检查工、爆破工、安全监测工等必须按国家有关规定培训合格,取得操作资格证书。
第十三条矿井应每年编制通风、防治瓦斯、防治粉尘、防灭火安全技术措施,并报通风处备案。
第十四条矿井应建立下列“一通三防”管理制度:(一)矿井通风管理制度;(二)局部通风管理制度;(三)巷道贯通管理制度;(四)通风设施管理制度;(五)矿井瓦斯检查制度;(六)采空区及盲巷管理制度;(七)排放瓦斯管理制度;(八)瓦斯抽放管理制度;(九)安全监控系统管理制度;(十)井下爆破管理制度;(十一)防灭火管理制度;(十二)综合防尘管理制度;(十三)“一通三防”仪器仪表管理制度。
新丰煤矿防突知识培训教案防治煤与瓦斯突出基本知识2011年6月目录第一章矿井瓦斯基本知识第一节概述第二节瓦斯在煤层中的赋存状态及其相互转化第二章防突基本知识第一节概述第二节煤与瓦斯突出的分类第三节煤与瓦斯突出机理第四节煤与瓦斯突出的过程第五节煤与瓦斯突出预兆第六节防治煤与瓦斯突出的技术与发展第三章“四位一体”综合防突措施第一节概述第二节煤层突出危险性预测分类第三节煤层突出危险性预测方法第四节防治煤与瓦斯突出的技术措施第五节防治煤与瓦斯突出措施效果检验第六节安全防护措施第四章煤与瓦斯突出实例第五章发生煤与瓦斯突出的自救和避灾第一章矿井瓦斯基本知识第一节概述一、矿井瓦斯的概念矿井瓦斯就是在煤矿井下生产过程中,从煤层、煤层围岩、采空区以及生产过程中产生的各种有害气体的总称。
简单说,矿井瓦斯就是井下有害气体的总称。
煤与瓦斯突出过程中喷出的瓦斯是指在煤层和煤层围岩中赋存的有害气体。
二、矿井瓦斯的成分矿井瓦斯的成分组成主要为:甲烷、二氧化碳和氮气等。
在煤与瓦斯突出过程中喷出的瓦斯的主要成份是甲烷。
1、甲烷(俗称沼气,化学式为CH4)。
一般占80%以上。
它比空气轻,常容易在巷道顶部、冒顶高处、上山掘进头等比较高的地方积聚。
沼气本身无毒,但它的浓度增加时,氧含量相对减少,当沼气浓度达到43%以上时,氧含量则降到12%以下,就能使人窒息。
当沼气浓度达到5~16%时,遇火发生爆炸。
2、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)。
一般占1~20%。
CO2超过20%可使人窒息。
《规程》第一百条规定:采掘工作面进风流中,CO2不超过0.5%。
3、有机气体。
主要为乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等,一般含量较少,在1%以下。
4、有毒气体。
主要为CO、SO2、H2S、NH3、NO2,一般含量很少,但危害很大。
《规程》第一百条规定,井下空气中,CO最高允许浓度为0.0024%,SO2最高允许浓度为0.0005%, H2S最高允许浓度为0.00066%,NH3最高允许浓度为0.00025%,、NO2最高允许浓度为0.004%,5、惰性气体。
山西省煤层气勘查开采管理办法(2021年)文章属性•【制定机关】山西省人民政府•【公布日期】2021.08.20•【字号】山西省人民政府令第288号•【施行日期】2020.05.01•【效力等级】地方政府规章•【时效性】现行有效•【主题分类】煤炭及煤炭工业正文山西省人民政府令第288号《山西省人民政府关于修改部分政府规章的决定》业经2021年7月30日省人民政府第114次常务会议通过,现予公布,自公布之日起施行。
省长蓝佛安2021年8月20日山西省煤层气勘查开采管理办法第一章总则第一条为了加强煤层气资源勘查、开采管理,推动资源综合利用和矿区生态保护,维护矿业权人合法权益,促进煤层气产业高质量发展,根据《中华人民共和国矿产资源法》等有关法律、法规和《关于在山西开展能源革命综合改革试点的意见》,结合本省实际,制定本办法。
第二条在本省行政区域内煤层气资源的勘查、开采及其监督管理活动,适用本办法。
第三条煤层气资源的勘查、开采及其监督管理,应当遵循节约资源、保护生态,市场配置、公开公正,综合勘查、合理开采,创新管理、优化服务的原则。
第四条省人民政府应当加强煤层气资源勘查、开采、利用工作的领导,研究决定全省煤层气资源勘查、开采、利用重大事项,推动采气、输气、用气全产业链协调稳定发展。
设区的市、县级人民政府应当支持煤层气资源勘查、开采,维护矿区的生产秩序。
第五条县级以上人民政府自然资源主管部门负责煤层气资源勘查、开采的监督管理工作。
县级以上人民政府相关部门按照各自职责负责做好煤层气资源勘查、开采的相关监督管理工作。
第六条县级以上人民政府相关部门应当完善信息共享、业务协同、信息反馈等机制,优化服务流程,通过山西省一体化在线政务服务平台和部门网站公布办理煤层气行政许可以及其他管理服务事项的依据、条件、程序、结果等信息。
第二章资源配置第七条省自然资源主管部门编制煤层气资源勘查开采规划应当符合国家矿产资源总体规划和煤层气勘查开采规划、国土空间规划、国民经济和社会发展规划。
焦煤集团瓦斯抽采管理规定为了认真贯彻落实《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》,强化焦煤集团瓦斯抽采管理,促进矿井瓦斯区域治理工作稳步发展,实现“抽、掘、采”平衡,特制定本规定。
第一章一般规定第1条高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井必须坚持“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针,认真贯彻执行瓦斯抽采各项规定,采取综合抽采措施,消除瓦斯威胁,防止瓦斯事故发生,保证矿井安全生产。
第2条高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井要以区域不消突不进煤层,抽采不达标不安排采掘为前提,以地面和井上下联合抽采为技术发展方向、以具备可靠岩石屏障的瓦斯区域治理措施为基本手段,以高突矿井低瓦斯开采为目的,强化瓦斯抽采,保证区域瓦斯治理效果。
第3条集团公司、矿行政正职对瓦斯抽采工作负全面责任,解决抽采工作所需人、财、物等;集团公司、矿总工程师对瓦斯抽采工作负技术责任,应定期检查、平衡瓦斯抽采工作,负责组织编制、审批、实施、检查瓦斯抽采工作长远规划、年度计划和安全技术措施,保证瓦斯抽采工作的正常衔接,做到“掘、抽、采”平衡;集团公司、矿行政副职负责落实和检查所分管范围内的有关瓦斯抽采工作;集团公司、矿各职能部门负责人对本职范围内的瓦斯抽采工作负责。
第4条进行瓦斯抽采的矿井必须把瓦斯抽采纳入到矿井、采区、采掘工作面设计中,要不断优化抽采设计,强化抽采管理,实施高、低浓度瓦斯分源抽采,实现抽采规范化、精细化、最大化。
矿井、采区、采掘工作面投产验收时必须同时对瓦斯抽采工程验收,不合格不得投产。
第5条集团公司必须制定年度抽采量、利用量计划并下达各抽采矿井,各矿井必须将下达的瓦斯抽采指标计划逐月分解并进行考核。
第6条为促进矿井瓦斯抽采和利用工作,集团公司、矿要制定相应的奖励办法,对瓦斯抽采工作做出成绩的单位和个人进行表彰奖励。
第7条加强瓦斯抽采和瓦斯利用技术科技攻关,积极推广应用新技术、新工艺、新装备。
第8条瓦斯抽采矿井必须配备专门的瓦斯抽采队伍,负责钻孔施工、参数测定、管路安装回收、抽采系统日常维护管理等工作。
矿井瓦斯防治课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握矿井瓦斯的基本知识,了解瓦斯防治的方法和技巧,培养学生具备矿井瓦斯防治的基本技能,提高学生在实际工作中对瓦斯防治的意识和能力。
具体来说,知识目标包括:了解矿井瓦斯的性质、产生原因、危害及防治措施;掌握瓦斯爆炸的条件和预防方法;了解我国矿井瓦斯防治的现状和趋势。
技能目标包括:能够运用所学知识对矿井瓦斯进行预测和评估;能够制定瓦斯防治方案并实施;能够正确使用瓦斯检测仪器并进行数据分析。
情感态度价值观目标包括:培养学生关爱生命、安全第一的意识;培养学生对矿工职业的尊重和敬意;培养学生积极进取、勇于创新的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括矿井瓦斯的性质、产生原因、危害及防治方法,瓦斯爆炸的条件和预防措施,以及我国矿井瓦斯防治的现状和趋势。
具体安排如下:第1章:矿井瓦斯的基本概念和性质第2章:矿井瓦斯的产生原因和危害第3章:瓦斯防治的基本方法和技术第4章:瓦斯爆炸的条件和预防措施第5章:我国矿井瓦斯防治的现状和趋势三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
通过讲授法,使学生掌握矿井瓦斯的基本知识和防治方法;通过讨论法,激发学生的思考和讨论,提高学生对瓦斯防治的意识和能力;通过案例分析法,使学生了解实际工作中瓦斯防治的困难和挑战,培养学生解决问题的能力;通过实验法,使学生亲手操作,加深对瓦斯防治知识的理解和记忆。
四、教学资源为了支持教学内容的实施和教学方法的应用,我们将准备以下教学资源:1.教材:《矿井瓦斯防治教程》2.参考书:相关学术论文和专著3.多媒体资料:相关视频、图片和图表4.实验设备:瓦斯检测仪器、模型等以上教学资源将有助于丰富学生的学习体验,提高学生的学习效果。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等,以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
平时表现主要考察学生的出勤、课堂参与度、提问回答等情况,占总评的20%。
中华人民共和国煤炭工业部制定防治煤与瓦斯突出细则煤炭工业出版社关于颁发《防治煤与瓦斯突出细则》的通知煤安字[1995]第30号为认真贯彻《煤矿安全规程》中有关防治煤与瓦斯突出的各项规定,部在1988年制定和颁布了《防治煤与瓦斯突出细则》。
在生产实践中对防治煤与瓦斯突出工作起到了积极的指导作用。
随着防治煤与瓦斯突出技术的普及和提高,原《防治煤与瓦斯突出细则》中部分条款已不适应当前煤矿安全生产的需要。
为此部组织了有关专家在广泛征求意见的基础上,对原《防治煤与瓦斯突出细则》进行了修改。
现将修改后的《防治煤与瓦斯突出细则》颁发给你们。
请各单位认真组织贯彻执行。
本《防治煤与瓦斯突出细则》从1995年5月1日起执行,原《防治煤与瓦斯突出细则》同时废止。
中华人民共和国煤炭工业部一九九五年元月二十五日目录第一章总则…………………………………………………………l第二章煤层突出危险性预测和防治突出措施效果检验 (14)第一节煤层突出危险性预测分类和突出危险性划分 (14)第二节区域突出危险性预测 (15)第三节工作面突出危险性预测 (20)一、石门揭煤丁作面突出危险性预测 (20)二、煤苍掘进工作而突出危险性预测 (22)三、采煤工作面突出危险性预测 (26)第四节防治突出措施效果检验 (26)—、远距离和极薄保护层的保护效果检验 (26)二、预抽煤层瓦斯防治突出措施的效果检验 (26)三、石门揭煤工作面防治突出措施的效果检验 (27)四、煤巷掘进上作面防治突出措施的效果检验 (28)五、采煤工作面防治突出措施的效果检验 (28)第三章区域性防治突出措施 (29)第—节开采保护层 (29)第二节预抽煤层瓦斯 (35)第四章局部防治突出措施 (36)第一节石门和其他岩石并巷揭穿突山煤层的防治突出措施 (36)第二节煤层中采掘工作而防治突出措施 (44)一煤巷掘进工作面防治突出措施 (45)二、采煤工作面防治突出措施 (48)第五章防治岩石与二氧化碳(瓦斯)突出措施 (50)第六章安全防护措施…………………………………………5l第七章附则 (58)附录一煤与瓦斯(二氧化碳)突出(突出、压出和倾出)的基本特征 (59)附录二岩石与二氧化碳(瓦斯)突出的基本特征 (60)附录三煤层瓦斯压力测定方法 (60)附录四钻屑指标法 (61)附录五防突措施有效半径的测定方法 (62)附录六煤的坚固性系数(f)的测定方法 (64)附录七瓦斯放散初速度指标(dp)的测定方法 (66)防治煤与瓦斯突出细则(煤安字[1995]第30 号)第一章总则第1 条为切实贯彻《矿山安全法》,坚持安全第一、预防为主、依靠科学、综合治理的方针和管理、装备、培训并重的原则,认真执行《煤矿安全规程》中有关防治煤与瓦斯突出(简称突出)的各项规定,预防突出的发生,防止人身事故,促进煤炭工业的发展,特制定《防治煤与瓦斯突出细则》(以下简称《细则》)。
第二十章瓦斯综合利用第一节矿井瓦斯综合利用方案一、瓦斯利用的必要性1.充分利用矿山资源,保护环境瓦斯是一种优质和卫生的能源,它的主要成分是甲烷(CH4), 1m3纯甲烷(浓度100%的瓦斯)发热量约35.19MJ,可折合1.2kg的标准煤。
如果矿井把抽出的瓦斯加以利用而不直接排空,能大大降低矿井对社会能源(电力等)的需求,减少矿井的资金投入,增加矿井的经济效益。
目前瓦斯气利用主要方式:作为工业或民用燃料直接燃烧、作为化工原料和发电等。
同时,瓦斯中的甲烷是一种仅次于氟利昂占第二位的重要温室气体,会破坏大气的臭氧层,根据气候变迁国际委员会研究报告,其温室效应是CO2的21倍。
如果大量的瓦斯排入大气,使地球表面余热通过大气层向宇宙空间散发的“热阻”增大,从而增强地球表面的温室效应,将导致全球变暖,破坏地球的生态环境。
1997年12月,通过了限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》,《京都议定书》规定,到2010年,所有发达国家排放的二氧化碳等6种温室气体的数量,要比1990年减少5.2%,发展中国家没有减排义务。
2005年《京都议定书》正式生效。
2.优化能源结构,减少对传统能源的依赖煤、石油、天然气等化石能源,目前仍属于人类使用能源的主要形式,但化石能源属不可再生资源,一但使用将不可再生。
且中国化石燃料人均储量不足,尤其是石油,远低于世界平均值。
2005年,中国人均石油可采储量只有1.7t,仅为世界平均值的6.6%;人均天然气可采储量为1797 立方米,仅为世界平均值的6.5%;人均煤炭可采储量为145t,仅为世界平均值的95.4%。
人均化石燃料储量的国际比较见表18-1-1。
瓦斯气资源的开发利用将会为社会创造巨额财富。
我国具有丰富的瓦斯气资源,其开发潜力巨大。
按照目前我国石油天然气资源发现率计算(10%),31.46万亿立方米的瓦斯气资源可获得3万亿立方米的天然气,参照目前天然气的中等价格(即每立方米天然气约1.0元(城市门站价)计算),将会为社会创造3万亿元的财富。
事实上,随着科学技术的飞速发展,资源发现率将会大幅度上升,经济价值将不可估量。
开发瓦斯气,形成瓦斯气产业将对国民经济发展起到巨大的推动作用。
开发瓦斯气是一项庞大的系统工程,建设一个瓦斯气生产基地将带动道路、管道、钢铁、水泥、化工、电力、生活服务等相关产业的发展,增加就业机会,促进当地经济的发展。
瓦斯作为一种优质洁净的能源,如加以合理的利用,可以变害为宝,对以煤等化石燃料为主的能源消费结构可以得到改善和优化,减少对传统能源的依赖。
表18-1-1人均化石燃料储量的国际比较表(2005年)3.贯彻国家相关政策国家为充分利用矿山资源,保护环境,满足国家发展对能源的需求,2005年由国家发展和改革委员会、科学技术部、财政部、劳动和社会保障部、国土资源部、国家环境保护总局、国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局共同印发了《关于印发煤矿瓦斯治理与利用实施意见的通知》(特急发改能源[2005]1119号);由国家发展和改革委员会印发了《关于印发煤矿瓦斯治理与利用总体方案的通知》(发改能源 [2005]1137号)。
2006年由国务院印发了《国务院关于加强节能工作的决定》(国发[2006]28号);由国务院办公厅印发了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》(国办发[2006]47号)。
2007年由国务院印发了《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国办发[2006]47号)。
根据这些政策,瓦斯抽放和利用属于资源的合理利用,除优先享受《可再生资源法》及其它配套法律法规规定的鼓励政策外,并能在税收、采矿权使用费、上网配套费、上网电价等方面享受国家有关优惠政策。
对企业的发展等将产生深远的影响。
4.矿井安全生产的需求随着我国矿井开采深度的增加和开采能力的扩大,瓦斯涌出量已相应增加,煤与瓦斯突出的危险性增高。
矿井瓦斯抽放和瓦斯治理将投入大量的人力和物力,增加了矿井的经济付出,而为了保证矿井安全,这部分投入又是必须的,如果抽出的瓦斯不加以利用而直接排空,瓦斯抽放和治理方面的投资只仅仅受安全生产驱动。
现在利用瓦斯发电,在治理矿井瓦斯灾害的同时,将原煤生产的“废物”变为资源综合利用的贵州五轮山煤业有限公司五轮山煤矿初步设计(变更) 第二十章瓦斯综合利用“宝”,利用瓦斯发电可以使抽放瓦斯成为盈利工程,抽放的瓦斯越多,产生的经济效益越好,可以形成良性循环。
有了经济效益,就能进一步促进抽放瓦斯的积极性,促进煤矿安全生产。
综上所述,瓦斯综合利用,不但充分利用矿山资源,保护环境,有效减少甲烷等温室气体排放,而且还能改善矿井环境及增加社会经济效益,对矿井安全生产增加了内因。
二、瓦斯利用途径分析1.概述矿井瓦斯,是在煤炭形成过程中,在高压和厌氧条件下产生大量气体,其成分主要为甲烷,吸附在煤炭上,在煤炭开采过程中,由于压力降低,瓦斯气从煤炭上释放出来。
作为一种非常规天然气,其成分、用途、加工利用的下游产品和市场均同天然气基本一致。
所以,天然气开发、利用已开拓出的广阔领域和已成功实施,并发挥出良好经济、社会和环境效益的众多工业化范例,均可作为瓦斯气开发利用的借鉴。
瓦斯气既是高热值的清洁能源,更是宝贵的合成化工原料,其加工利用前景极为广阔,是近二十年在世界上崛起的新型能源,其资源总量与常规天然气相当。
下面就瓦斯气作为化工原料、燃料和发电几个方面来作介绍。
2.瓦斯作为化工原料瓦斯气与天然气的利用途径基本相同,大多用在民用和燃气发电,而瓦斯气的化工利用途径也和天然气相仿,用作化工原料开发系列化工产品(见图18-1-1),如甲醇、炭黑、生产乙炔等。
但不管是热解生成炭黑、乙炔;氨氧化生成丙烯烷、有机玻璃单体;硝化生成三氯硝基甲烷;氯化生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷;氧化生成甲醛,还是转化合成油、氨等,都需要一整套繁杂的化工程序,一般的小企业不但难以掌握,且效率不高,浪费资源,容易造成二次污染,而本矿井的瓦斯远远不能满足建立一个大的化工厂的要求。
如果把几个矿井的瓦斯集中起来建立化工厂,但由于矿井瓦斯气甲烷的含量一般都在60%以下,长距离管道输送、液化压缩都需要提纯,这无形中增加了矿井的运行成本。
3.瓦斯作为民用燃料瓦斯是一种优质和卫生的能源,它的主要成分是甲烷(CH4),1m3纯甲烷(浓度100%的瓦斯)发热量约35.19MJ,可折合1.2kg的标准煤。
作为燃料直接为民用、燃气锅炉和燃气发电机的燃料是一个很好的选择。
作为民用燃料直接用管路供给矿井用燃料锅炉、职工和附近城镇居民之用,可以替代其它燃料消耗,这是最好的方法,不但利用效率高,而且近距离输送瓦斯气,不用提纯和液化,减少了输送费用。
瓦斯图18-1-1 瓦斯加工利用方向图4.瓦斯发电就目前科技发展的现状,瓦斯气发电采用的主机设备主要有以下四种形式可供选择:a、蒸汽轮机发电机组;b、燃气轮机发电机组;c、燃气内燃机发电机组;d、燃料电池发电。
燃料电池发电与转换燃料热做功最终产生电力的传统发电系统不同,燃料电池像一般电池那样利用电化学生产电力。
与从储备化学制品中提取电力的蓄电池不同,燃料电池生产电力是用氢燃料通人电池的阴极以及空气中氧气通到阳极的放电过程,是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。
这种装置的最大特点是由于反应过程中不涉及到燃烧,因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制,其能量转换率高达60%~80%,实际使用效率则是普通内燃机的2~3倍。
但因其容量小,只适于小型燃气发电的应用。
矿井的瓦斯气一般都比较大,此种方式作为矿井瓦斯发电不合适,不予考虑。
(1)蒸汽轮机发电机组此种发电形式多用于传统的火电机组形式,工艺技术成熟,运行可靠,但燃气锅炉采用瓦斯气为燃料,目前仅局限在小型的工业锅炉,由于受到瓦斯抽采波动性强的影响,大型电站瓦斯锅炉的应用也受到限制,个别电站锅炉采用煤与瓦斯混烧技术,贵州五轮山煤业有限公司五轮山煤矿初步设计(变更) 第二十章瓦斯综合利用但辅助系统庞大、复杂,占地面积大。
这种装机形式发电效率也较低,启动运行时间长,不灵活,所以目前规划的瓦斯气电站基本不采用这种装机形式。
(2)燃气气轮机发电机组利用燃气轮机发电,具有系统简单,运行灵活,单机功率大,占地面积小的优点。
系统可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电,虽然比较复杂,占地面积大,但可大大提高发电效率。
目前,在以天然气为燃料的燃气电站中较多采用。
对于瓦斯气电站,则只有甲烷含量大于50%,气量较大的而且气源稳定的情况下,才适于采用燃气轮机为主机发电设备。
这是由于燃气轮机要求的进气压力高,当井下抽排的瓦斯气加压到燃气轮机要求的0.9MPa时,温度可升至160℃,根据美国矿山局制定的瓦斯气中甲烷浓度爆炸极限的公式计算表明,此时要求瓦斯气的安全界限应为甲烷浓度大于39%,并且要求浓度稳定、连续。
燃气轮机发电,仅限制在抽采瓦斯浓度高的矿井,由于井下瓦斯抽采系统抽采的瓦斯浓度变化范围大,会随着工作面的推进,煤层的不同和出煤量的变化而变化,但这些机组受瓦斯抽采浓度波动的影响,会经常因为瓦斯浓度达不到安全要求,而不得不时开时停。
因此,近年来这种装机形式较多的应用在具有一定规模,抽采效果较好,气量和浓度比较稳定的矿区。
(3)燃气内燃机发电机组燃气内燃机发电具有系统简单,运行灵活,发电效率高的特点,可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电,虽使系统复杂,但可大大提高发电效率。
尤其是这种机组要求进气压力低,仅为5~35kPa,适用瓦斯浓度范围广,浓度6%以上均可利用,这使得燃气内燃机发电机组在瓦斯气发电方面获得了越来越广泛的应用。
在过去几十年中,特别是在近10年中,容量为100~2000kW范围内的燃气内燃发动机在应用方面,有了很大的增长。
随着产品技术的不断成熟和日趋严格的环境控制要求,往复式发动机必将继续作为一种低成本的发电产品,在瓦斯发电市场占据重要地位。
燃气内燃发动机的用户增长是由于它在成本、效率、可靠性和废气排放方面有了长足的进步,主要表现在输出功率的提高、污染物排放的降低。
在输出功率提高方面,由于提高了相对输出功率,因此减少了与柴油发动机在输出功率及相对价格之间的差距。
在污染物控制方面,燃气发动机采用两种基本的废气排放控制方法,分别应用于化学计量比运行和稀薄燃烧运行。
用化学计量比控制燃烧的发动机使用三元催化污染控制系统来同时降低NOx、CO和未燃碳氢化合物。
例如在稳态工况下运行,若进行严格控制,可以使NOx、CO和未燃碳氢化合物排放控制在0.2~0.42g/kWh。
另一控制燃气发动机污染的主要方法是稀薄燃烧(目前大部分发动机采用这种技术),使用大量过剩的空气系统(超过50%~100%的理论空气量),通过高过剩空气使NOx、排放显著减少,同时使循环效率增加。