低浓度瓦斯输送技术

1、低浓度瓦斯输送技术参考文献:1 邱飞；林雪峰瓦斯输送管道阻爆控制器的研制J.煤炭科学技术.2011.摘要：为了确保瓦斯输送安全，提出在煤矿瓦斯管道输送系统中可能的火源点如发电机组、 地面排空管口、自燃煤层采空区抽瓦斯管入口等附近管道上，安设安全保障设备。基于此介绍了一种用于瓦斯输送管道的阻爆控制器，在分析瓦斯输送管道爆炸传播特性的基础上给出了阻爆控制器设计原理和试验数据。试验结果表明阻爆控制器能配合快速切断阀可有效阻止 瓦斯爆炸传播。2 马晓钟一种煤矿低浓度瓦斯安全输送方法的研究与应用J.矿业安全与环保.2010.摘要：由于煤矿地面抽排的低浓度瓦斯尚无较好的安全输送方法和利用技术而对空排放，浪

2、费资源，污染环境，为此利用冷壁淬熄现象理论和细水雾抑火阻爆原理，试验开发了金属波纹带阻火器和细水雾发生器等关键零部件，通过分项试验验证了其阻火和抑制火源产生的效果。在试验基础上提出了一种低浓度瓦斯安全输送方法，经煤矿现场使用，验证了其可靠性，为低浓度瓦斯利用提供了一种技术保障。3 张延松；李润之；茅晓辉.低浓度瓦斯安全输送系统装备研究c.中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集H摘要：为了提高煤矿抽采瓦斯的利用率和抽采系统的安全性，实现低浓度瓦斯的安全抽采和利用，开发可靠、完善、配套的低浓度瓦斯抽放系统设备，对低浓度瓦斯输送过程中瓦斯爆炸传播机理进行了实验研究，得出了一些规律性的结论；对低

3、浓度瓦斯输送管道上所涉及的隔抑 爆装备进行了对比分析；在此基础上，确定了低浓度瓦斯输送管道的设计承压、各种隔抑爆装 备的设计承压以及输送管道上各种隔抑爆装备的安装距离等参数。为低浓度瓦斯的安全输送提供了理论、技术及标准依据。2009.11煤矿低浓度瓦斯输送安全保障技术康建东一、该项技术研究的背景和目的随着低浓度瓦斯（瓦斯浓度3 0% ）发电技术的应用，低浓度瓦斯，特别是爆燃浓 度（5%16%）瓦斯的安全输送问题凸显，在输送过程中存在着回火隐患。一旦回火， 火焰就有可能沿管网传播，发生燃烧或爆炸，严重危及输送管网，乃至矿井安全。此外，低 浓度瓦斯排空，也有可能被雷击等原因引起燃烧而导致灾害事故的

4、发生。而此前我国煤矿瓦斯利 用的输送设备都是按照最低瓦斯浓度30%设计的，显然完全不能满足低浓度瓦斯气体安全输送的要求。1、管道低浓度瓦斯燃烧爆炸传播规律煤炭科学研究总院重庆研究院建立了一套低浓度瓦斯输送实验研究系统，包括两个部 分：数据采集部分和管道实验系统。其中的数据采集系统主要用于采集爆炸压力和火焰数据 并进行分析；第二部分主要包括管道和搅拌装置，试验管道为66.5m的DN500和93.1的DN700管道，设计压力为2.5MPA.管路中充满浓度在爆炸界限内的瓦斯混合气体，一端封闭，一 端用2层0.12mm聚氯乙烯塑料薄膜封口，采用真空泵搅拌均匀。采用闭端点火方式，通过 不同浓度（8%10

5、%）瓦斯的爆炸试验，测试爆炸所产生的压力及火焰传播速度。通过数据分析其火焰传播规律和爆炸压力传播规律。2、管道低浓度瓦斯输送安全保障装备工作原理 水封阻火卸爆装置 原理：正常输送情况下，瓦斯气体从进气端通过水封阻火泄爆装置流向出气端。当出气端管道瓦斯发生爆炸或燃烧时，爆炸产生的冲击波通过泄爆部件释放爆炸压力；同时，密封水消焰、阻火，使瓦斯爆炸或燃烧不致传到进气端管路，达到保护进气端输送管道及附属设备的目的。易安装在可能起火点1530m范围内为宜，在此范围内装置能有效阻火的最低水封高度为10mm。装置释放压力应该在 90120KPA范围内为宜。为使水圭寸阻火装置实现高效水圭寸高度管道气体输送速度

6、不应高于10m/s，同时水圭寸阻火装置还应具有自动水位控制功能。 自动喷粉抑爆装置 是通过对燃烧或爆炸信息的探测，自动喷出干粉灭火剂将燃烧或爆炸传播过程中的火焰扑灭，抑制燃烧、爆炸火焰传播。由抑爆器、控制元件两部分组成。抑爆装置通过紫外传感接收燃烧与爆炸火焰信号，输入控制器，控制器触发抑爆器， 抑爆器将灭火剂喷射到火焰阵面上，扑灭火焰阻止爆炸传播。自动喷粉抑爆装置其火焰传感器安装位置以距离可能的起火点35113范围 内为宜，抑爆器与火焰传感器的距离以2 04 5 m范围内为宜。抑爆器动作后，抑爆器喷出的干粉灭火剂会被压力冲击波带走往前一 定的距离，因此爆炸火焰还需要传播过一定的距离，才能被抑爆

7、器扑灭。 自动阻爆装置 水平安装在管道里，在有可能发生爆炸的地方装上火焰或压力传感器对火焰或压力进行检测，当管道里的火焰和压力传感器检查到火花及一定的爆炸压力时，控制中心给自动阻爆装置的产气室发出电信号，引爆产气药剂产生大量的气体进入气缸内形成一定的压力推动阀芯移动使其在极快的时间内关闭输送管道切断瓦斯气流，阻止压力及火焰的传播。甲烷气体吸附剂的研究进展1吸附分离技术的概况目前，实现工业化气体吸附分离的技术是变压吸附法以及膜分离法。变压吸附法利用 吸附剂对气体混合物的各族元的吸附强度、在吸附剂颗粒内外扩散的动力效应或吸附剂颗粒内微孔对各组员分子的位阻效应不同，以压力的循环变化为分离推动力，使一

8、种或多种组分得以浓缩或纯化的技术。 它以产品纯度高、产气量大而占据优势。 膜分离技术是以膜两侧气 体的分压差为推动力，通过溶解扩散、脱附等步骤产生组分间传递速率的差异实现分离的一 种技术。膜分离法具有工艺简单、操作方便投资少等优点。但存在着对制模技术依赖性高、 成本高、易发生淤塞、易损等缺陷，而且其产品纯度和产气量不如变压吸附技术。因而，变 压吸附技术的应用领域不断扩大，新型吸附剂的开发成为研究的热点。2甲烷气体吸附剂的研究进程自上世纪40年代以来，特别是70年代末期人们一直致力于煤层气或天然气领域的气体 分离与净化材料的研究，其首要问题就是要选择吸附性好的吸附剂。汕头大学辜敏等采用静态体积法

9、对不同吸附剂进行甲烷氮气吸附试验，选用T103活性炭为吸附剂，其吸附系数为 2.90,分离效果不错。2002年，有研究者对活性炭与其他吸附性 材料对甲烷/氮气的吸附性进行研究比较，实验结果表明显示沸石和硅石等吸附材料的分离 效果都不及高活性的活性炭，其中型号为AX-21活性炭的分离系数为20.13。2004年重庆大学杨明鹂用烷烃对煤基活性炭进行了表面亲烃改性，用于对模拟煤层气进行 PSA浓缩分离，经过两次循环，可将含甲烷 60%的模拟煤层气浓缩为甲烷含量近 91%的模拟煤层气。分子筛 作为传统的吸附材料，因其孔部结构均匀，内部互相联通的发达微孔组织和耐酸、碱等优点而具有相当的开发价值，国内外大

10、公司及科研机构对其均有一定的研究。综上所述，以碳基多空物质为吸附剂的PSA过程主要是利用甲烷、二氧化碳和氮气扩散效率的差异采用动力学的PSA过程进行分离。但是目前国内外的煤层气浓缩技术和净化方面的研究工作尚处于探索阶段，新型甲烷气体吸附剂的研制工作必将成为煤层气和天然气中甲烷气体吸附分离技术的关键和研究热点。瓦斯发电利用1、瓦斯发电利用的意义 煤层气在煤矿称为煤矿瓦斯。我国陆上煤层气资源储量36.8万亿立方米，与陆上常规天然气资源量相当（38万亿立方米）相当，仅次于俄罗斯和加拿大。煤层气的主要成分是甲烷，甲 烷在空气中的浓度达到 5% 16%时，遇见明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。

11、煤层气不加以利用，其直接排放到空气中温室效应约为二氧化碳的21倍。煤矿瓦斯发电，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件，又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放，达到保护生命、保护资源、保护环境的多重目标。能够真正达到“以应用促 进抽放，以抽放保安全”的目的。2低浓度瓦斯发电技术存在的问题 煤矿瓦斯分为低浓度瓦斯和高浓度瓦斯，低浓度瓦斯是指瓦斯浓度小于 25%的瓦斯，高浓度瓦斯是指浓度高于25%的瓦斯。我国60%以上的瓦斯是含甲烷25%的瓦斯。煤矿安全规程 规定对浓度在30%以下用于内燃机发电做出了明确地规定：抽采瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃料直接燃烧；用于内燃机发电或作为其

12、他用途时，瓦斯的输送、利用必须按有关标准的规定。目前瓦斯发电技术成熟的工艺有：燃气轮机发电、汽轮机发电、燃气发电机发电、联合循环系统发电和热电冷联供瓦斯发电。煤层气利用技术研究现状景兴鹏 刘瑛良 郑登峰文献标识码：A（1、煤炭科学研究总院西安研究地质所，陕西西安2、中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院北京）煤层气在国内外使用现状煤层气在民用方面已经打破了过去只限于做居民和锅炉等燃料的状况，目前部分玻璃厂、陶瓷厂、汽车加油站等已经利用煤层气取代了过去传统的燃料。现在煤矿企业利用煤层气主要有几个方面：建设煤层气压缩站，运用运输槽车运输煤层气；向附近居民和城镇用户供应煤气 ：煤层气替代液化石油气或

13、水煤气； 建成煤层气汽车加气站，出 租车和公交车改用煤层气作燃料；改造燃煤锅炉为燃气锅炉。如果煤层气浓度大于95%，均并入长距离天然气管网供给用户，美国和澳大利亚等国家通过气体分离，瓦斯提纯 工艺，增加瓦斯浓度作为燃料。2、煤层气发电研究现状国内煤层气发电研究现状：目前煤层气发电主要应用的是内燃机、燃气轮机和发电站的混燃锅炉；2005年底淮南集团10座瓦斯发电站装机总规模将达到 24322kw。与德国鲁尔集 团合作利用瓦斯发电机组排出的高温尾气制冷，解决井下工作面降温并改善工作环境。 项目计划在2006年投入使用，先期2台2*1360kw的发电机组12月份发电运行。国外煤层气发电研究现状：现在

14、德国大力兴建利用报废煤矿排除的气体发电的电厂。法国煤矿公司回收煤层气，将其用于发电。由该项目产生的温室然气、煤层气体减排量被 核实后，由专门的国际基金收购。俄罗斯最大的煤田一库兹巴斯煤田部分煤层气便于回收，并利用其发电。现在，美国只有少量的CMM发电项目，主要原因是美国相对较低的电力成本。国内外低浓度瓦斯发电技术研究现状：在我国，低浓度瓦斯发电机组生产厂家-胜利油田动力机械集团公司，可以生产利用低浓度瓦斯发电机组。2005年9月淮南矿区谢一矿建设了低浓度瓦斯发电，进行低浓度瓦斯细水雾输送机发电技术工业性试验。所用瓦斯浓度在1 0%左右，试验取得较为圆满的成功。改变了瓦斯浓度在30%以上才能利用

15、，煤矿大量的低于3 0%的瓦斯都排放到大气中的现状。矿井乏风是煤矿瓦斯最难利用的部分，主要障碍为流量大，浓度低（甲烷浓度在06以下）。中国煤炭研究院和 Megtac Systems公司合作开发，共同完成矿井的前期调研， 利用逆流氧化反应器（VOCSIDI-ZER）技术发电,在做项目预可研分析报告。瓦斯发电参考文献1 马文清，鹤煤公司矿井瓦斯综合治理与利用J,中煤炭，2012摘要：鹤煤公司多数矿井属于瓦斯突出矿井，瓦斯治理一直是制约企业安全生产的瓶颈。为有效治理瓦斯，近年来，鹤煤公司通过矿井瓦斯综合治理相关制度建设以及先进技术的应用实 施，带动了企业、技术、经济等各项管理工作再上新台阶，实现了矿区持续稳定安全发展。同时为合理利用资源、减少环境污染，鹤煤公司兴建了瓦斯发电站，利用国内开发的发电设备实现了瓦斯发电及余热利用。2 丁继香，浅谈煤层气综合利用之瓦斯发电J，科技情报开发与经济，2011摘要：介绍了煤层气开发利用的重要战略意义，重点阐述了瓦斯发电的总体技术原则及判定电站装机规模的方法，阐述了瓦斯发电的投资分析和余热效益。3 刘益文，极薄煤层卸压瓦斯抽采与发电利用实践J，中国煤层气，2011摘要：四川胜利煤矿开采极薄煤层，采煤工作面隅角瓦