2009.1中国煤矿企业低浓度瓦斯的安全利用_图文.doc

★专题论坛瓦斯抽采及利用★ 中国煤矿企业低浓度瓦斯的安全利用 李 洪 平顶山煤业集团技术中心,河南平顶山市,467000 摘 要 着重介绍了煤矿企业低浓度瓦斯的安全利用,并用实例说明我国风排瓦斯的利 用已进入工业化开发阶段。 关键词 低浓度瓦斯安全利用 煤矿乏风瓦斯利用 工业化 中国 中图分类号TD712.67文献标识码 B CMM in Chinastatus--quo of utilization and technical solutions to zero emission Li Hong Technology Center,Pingdingshan Coal Group,KuanKgong Lu,Xinhua District,Pingdingshan, Henan Province 467000,China Abstract The article lays emphasis on the safe utilization of low concentration coal mine methane.Actual ex amples are also given tO indicate that the utilization of ventilated coal mine methane has entered into the phase of de-velopment of commercial scale. Key words safe utilization of low concentration mine gas,utilization of ventilated mine methane,commercial ization,China 1煤矿企业低浓度瓦斯的安全利用 1.1低浓度瓦斯利用安全问题 1.1.1低浓度瓦斯输送安全 低浓度瓦斯输送工艺流程为抽放瓦斯与细水雾 混合,在输送管路上设置湿式水位自控阻火器和金 属波纹带瓦斯管道专用阻火器,瓦斯脱水后进入瓦 斯发电机组。全部过程由计算机监控运行,并确保 输送系统压力正常,实现安全放散。 1.1.2机组的安全 采用瓦斯专用阻火器,实现4道7处点阻火。 阻火器自主研发,并通过国家消防总局的鉴定。采 用电控、燃烧自动控制、稀燃等技术,减少爆震。 机组过电流、欠压、逆功率、油压低等常规保护齐 全。 1.2低浓度瓦斯应用实例 水城矿务局瓦斯发电项目。贵州六盘水水城矿 务局以下简称水矿大湾煤矿每年要向空中排放 瓦斯20002300万m3,2003年前瓦斯仅为民用。 】4 2003年底该矿从胜利油田胜利动力机械集团有限 公司购进6台500GFl一RW瓦斯发电机组,建成 贵州第一个瓦斯发电站。电站从2004年1月投入 运行至今,已发电近2000万kWh。 水城矿务局通过运行低瓦斯发电机组,经济效 益显著,2004年又增加了2期16台500GFI一 3RW低浓度瓦斯发电机组,于2004年10月投入 运行,现2个瓦斯电站容量达到1.1万kW。该矿 利用瓦斯发电后,瓦斯利用量占到瓦斯抽放量的 80,使得矿上用电70来自瓦斯发电。 1.3煤矿乏风瓦斯即通风瓦斯利用 1.3.1排空 800A“--90以上煤矿瓦斯含量低于5,风排 瓦斯一般在0.20A0.75范围内。目前主要采取 的措施是直接排空,对大气形成严重污染。 1.3.2乏风瓦斯利用途径 1提纯分离。即变压/变温吸附。含量巨大 的空气和相对微小的甲烷含量,需要巨大的加压/加温耗能,远远超过获取甲烷的能量,因此,提纯 中国煤炭第35卷第1期2009年1月 分离方法的市场推广价值低。 2直接燃烧。通风瓦斯中的甲烷含量远远超 出了甲烷的空燃比范围,用直接燃烧的办法排放或 利用热能也是行不通的。 极低的甲烷含量与极大的利用难度,决定了传 统办法无法解决通风瓦斯的利用问题,所以目前通 风瓦斯被直接排放掉。因此,谋求煤矿通风瓦斯处 理和利用的有效技术手段在目前“节能减排”的新 形势下显得特别重要、特别急迫。 3乏风瓦斯氧化技术。乏风瓦斯氧化装置主 要由固定式逆流氧化床和控制系统两部分构成。排 气蓄热,进气预热,进排气交换逆循环,实现乏风 瓦斯周期性自热氧化反应。其工作过程如下所述。 氧化床先用外部能源如电能加热,创造一 个甲烷氧化反应的环境1000℃,乏风瓦斯由引 风机引入氧化床,氧化产热,排气侧固体蓄热,进 气侧气体预热,由换向阀实现乏风瓦斯逆流换向。 乏风瓦斯中的甲烷在氧化床氧化后,一部分热量维 持氧化反应的环境,多余部分的热量排出氧化床。 氧化反应自动维持后,停掉外加热。 1.3.3煤矿乏风氧化装置应用方式见图1 CERs核证的减排量收益 将CH4转化为C02。减少温帑气体排放 VAM乏风转化为热能用丁采暖制 冷、替代燃煤、燃气,减排温室气体 ‰更鱼 馔餐I一煎一蓐茧 VAM氧化热用于发电 用于 发电 减少 温室 气体 排放 图1煤矿乏风氧化装置应用方式 1.3.4煤矿乏风氧化装置利用效益分析见表1 裹1煤矿乏风氧化装置利用效益分析 注通风瓦斯浓度越高,效益越好。当浓度大于0.6时用于发电有较好的效益;浓度较低时,进行氧化处理获取CERs 收益是较好的选择。 1.3.5煤矿乏风氧化装置实例 一个年产煤炭loo万t的煤矿,如通风瓦斯浓 度0.5,流量为60万Nm3/h,投资约6600万 RMB,发电2000万kWh,年减排C0230万t,相 当于1个装机15万kW容量的燃煤电厂或20万辆 小汽车的C0。排放量。 2中国煤矿乏风瓦斯进入工业化开发阶段 2008年9月27日,张家口矿业集团、枣庄矿 业集团、美国绿色能源公司、胜利油田胜利动力机 械集团有限公司就共同组建煤矿风排瓦斯销毁合资 公司由外资企业美国绿色能源公司出资,占 中国煤矿企业低浓度瓦斯的安全利用 49股份;胜动集团出技术参股,占9股份,煤 矿提供场地和减排瓦斯,占48股份,成立的合 资公司有关事宜进行了洽谈,并达成一致意向, 合作方在胜动集团举行了签约仪式,标志着我国煤 矿乏风瓦斯开始进入工业化开发、利用阶段。 据不完全统计,我国现在每年生产20多亿t原 煤,要排放200亿m3纯瓦斯,和西气东输的年输气 总量相当。这些清洁能源的排放,不仅浪费能源, 还对大气造成了污染。如果这些瓦斯不及时抽放, 又会危及煤矿的安全生产。合理利用风排瓦斯,能 实现节能、环保、促进安全生产的一举三得。 2000年以前,除少量浓度 下转第18页 15、l I l f I / 的储煤基地和应急储备机制,完善动态管理,以加 强应变能力。 4.2推进煤炭大集团建设 灾害面前再次显示国有煤炭企业是抗灾救灾保 证电煤供应的主力,因此,必须进一步提高大型煤 炭企业的实力和发展能力,培育一批能担当煤炭产 业大梁的企业。我国今后相当长时期仍将以煤炭为 主要能源,保证国家对煤炭工业的控制力,提高调 控、调配资源能力刻不容缓。只有提高能源安全保 障程度,才能确保煤炭稳定供应。 4.3提高地方煤炭供应保证能力 进一步改变地方煤炭企业规模小、结构不合 理、产业集中度低、产量不稳定的状况,对符合生 产条件的地方煤矿应加大调控管理,保证其长期稳 定生产能力,并使其发挥应有的保障作用。 4.4合理调整煤炭市场结构和运力布局 加快“煤电一体化”建设,增加电煤专用通道 和铁路直达列车,加大合同的执行监管力度。新上 电厂要合理布局,避开运输瓶颈的制约。 4.5继续推进电煤供求市场机制 要充分发挥好煤炭资源的市场基础性配置作 用,运用市场手段规范供需行为,逐步完善电煤供 上接第15页 在30以上的瓦斯作为燃料被利用,大部分只能 空排,直到中国第一座瓦斯发电站在山西沁水五里 庙煤矿建立,这个历史才被改写。2005年12月25日,具有里程碑意义的世界首座低浓度瓦斯发电站 在安徽淮南煤矿开机运营,将瓦斯的利用范围扩大 到6以上,只要瓦斯含量高于这个浓度,就可以 安全的用来发电。2007年8月,国内首台通风瓦 斯氧化装置顺利通过国家发展改革委组织的专家团 评议。 这3项记录的创造者共同指向胜动集团。迄今 胜动集团仍然保持着高浓度瓦斯发电市场占有率最 高、低浓度瓦斯发电技术世界最早掌握、通风瓦斯 氧化技术世界最先进这3项记录。 尤其是通风瓦斯氧化技术,被业界称为“节能 减排的‘核武器”’。因为它不但拓宽了煤矿瓦斯的 利用率,实现煤矿瓦斯的零排放,还将改变乏风瓦 斯没法利用、无利可图的历史,并为我国开辟一条 节能减排新路子。 】8 应经济机制。建立煤炭交易市场,适度发展煤炭期 货市场,构建“汇集信息、发现价格并充当调控平 台”的煤炭市场体系。 4.6建立长期煤炭供需互保机制 在现有一年一度订货衔接的基础上,鼓励大型 电企和煤企建立长效供应机制,签订长期供煤合 同,共抗市场风险。 4.7进一步加强煤炭上下游资本融合,实现产业 链联合 形成资本与股权为纽带的关系,在利益上形成 统一体。电力企业通过战略合作锁定电煤的稳定供 应基地,进一步掌握上游资源,通过能源价格提升 享有升值潜力;煤炭企业通过资本融合稳定煤炭销 路,并向下游延伸形成真正的能源企业,全面提高 市场竞争力和抗风险能力,以备今后的转产转型。 作者简介吴世庆,男,1985年于秦皇岛煤炭工业管 理学校煤炭运销管理专业毕业后,在河南省煤管局从事全 省煤炭销售管理工作至今。现任河南省煤炭销售集团有限 责任公司董事会秘书,河南省煤炭运销协会综合部主任o 责任编辑张大鹏 3结论 做好煤矿瓦斯利用工作,是实现“保护生命、 保护资源、保护环境”多重目标的重要举措,是一 件利国利民的大事。应该坚持“以抽保用、以用促 抽”的原则,下最大决心,采用超常规的手段,实 现跨越式发展,力争瓦斯利用最大化。 煤矿瓦斯发电在一定程度上改善能源结构,实 现“以利用促抽采、以抽采促安全”的煤矿良性循 环发展。而推广低浓度煤矿通风瓦斯的利用技术更 具有重要的现实意义,并能为促进我国能源的综合 利用、为减少环境污染和缓解电力能源紧张、为煤 矿企业的循环经济建设做出更大的贡献 作者简介李洪1961一,教授级高级工程师,现任 平煤集团技术中心总工程师,长期从事煤矿安全技术装备 研究工作,同时对瓦斯抽采利用有很丰富的实践经验,在 瓦斯减排方面有多项成果。 责任编辑康淑云 中国煤炭第35卷第1期2009年1月