论文部分内容阅读
[摘 要]我国是煤炭生产大国，煤矿的安全、合理的开采一直倍受国家的关注。本文通过对矿井通风瓦斯利用潜力和经济性的研究，希望对以后通风瓦斯的研究和利用能有一定的贡献。
[关键词]通风瓦斯 经济性 利用技术 催化 氧化
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）257-0230-01
前言
20世纪40年代，我国就认识到煤矿瓦斯的利用价值，开始民用。随着社会突飞猛进的发展，人们对全球气候变暖和清洁能源越来越重视，促进国家对瓦斯的认识和研究不断深入，开始将瓦斯作为能源发电和作为原料使用。但是，对于煤矿通风瓦斯的利用技术还不够成熟，只能将其排放到大气中。21世纪以来，国内外加大了对通风瓦斯的研究，取得了巨大的成就，不仅可以减少矿井通风瓦斯的排放量，更主要的是变废为宝获取了经济效益，为保护环境和节约资源都起到十分关键的作用。目前技术比较成熟应用比较广泛的有，催化技术、燃烧技术和辅助燃料等技术。利用以上技术可以将矿井通风瓦斯利用或销毁，同时获得减排和收益两方面的经济效益。
1.我国矿井通风瓦斯的利用潜能
1.1 我国矿井通风瓦斯的排放量
随着机械化采煤技术的发展和应用，煤炭产量日益增加，矿区的瓦斯排放量也迅猛增长。调查显示，在我国煤矿开采过程中，每年直接排放到大气中的矿井通风瓦斯量达到150～200亿立方米左右。为了保护环境，避免资源浪费，我国耗巨资对矿井通风瓦斯进行治理和利用，不仅使矿井通风瓦斯的排放量逐渐减小，更从中获取了巨大的经济效益。
1.2 我国矿井通风瓦斯浓度
为了保证煤矿安全生产，国家专门制定《煤矿安全规程》。其中明确指出：工作面进风流中瓦斯浓度不得大于1.5%；采掘工作面和采区的回风流中瓦斯浓度不得大于1.0%；矿井的总回风巷中瓦斯浓度不得大于0.75%。但是我国的低瓦斯矿井和高瓦斯矿井瓦斯浓度有所差异，高瓦斯矿井的瓦斯浓度是低瓦斯矿井浓度的1.5～12倍。虽然高瓦斯矿井的浓度相对较高，但要是利用普通的收集方法和使用方式难度较大，如果直接排放到大气中将会对环境和社会带来诸多不良影响。
1.3 矿井通风瓦斯给我国带来的不良影响
（1）环境影响。众所周知，瓦斯是温室气体的一种，如果直接排放到大气中将会导致温室效应，造成严重的资源浪费和环境污染。
（2）社会和经济影响。由于瓦斯本身具有可燃性和窒息性，因此在煤矿生产过程中，如果瓦斯浓度过高，将会造成严重的爆炸和窒息事故，导致财产损失和人员伤亡，更重要的是直接影响到我国在国际上的声誉。
2.矿井通风瓦斯的利用技术
由上所述可知，我国矿井通风瓦斯排放量总量很大，但排放浓度较低。因此，必须使用专门的通风瓦斯利用技术和专门的技术方案，才能保证矿井通风瓦斯的合理利用，避免瓦斯事故。
2.1 矿井瓦斯利用方式
目前，我国主要采用热氧化方式处理矿井通风瓦斯，已经有项目开始运行，技术相对成熟，但是与国外相比，无论从理论还是应用都相差一段距离。国外对于矿井通风瓦斯的处理，除了热氧化技术以外，催化氧化和作为辅助然料这两种方式也被广泛应用。
2.2 矿井通风瓦斯利用的技术方案
通风瓦斯利用的技术方案主要包括三种：氧化销毁方案；氧化供热方案；氧化发电方案。
（1）氧化销毁方案。此方案主要针对较低浓度的矿井通风瓦斯，利用热力燃烧原理，将回风巷中的瓦斯引入氧化装置中，在高温的作用下，将通风瓦斯分解成二氧化碳和水，避免通风瓦斯直接排向大气，减轻通风瓦斯对大气的污染程度。此种方案工艺过程简单，所需投入的人力物力较少，使用方便，回收周期短，并能够取得期望的效益。
（2）氧化供热方案。氧化供热方案主要利用了瓦斯在氧化过程中产生的高热量，可以为厂区供热，或者为厂区附近的居民区供暖，不仅达到热量回收的目的，主要是避免了资源的浪费。此方案的应用和建设过程也很简单，就是在氧化销毁方案的基础上，另加热量回收系统，利用热量回收系统将通风瓦斯氧化时的热量收集起来分配利用。此种方案不仅保证了通风瓦斯直接排放到空气中，更合理的利用资源减少了能源消耗。
（3）氧化制冷方案。氧化制冷方案与氧化供热方案相对应，同样利用矿井通风瓦斯氧化时产生的热能，为以先设置好的制冷机组提供动力，实现制冷的目的。矿井通风瓦斯制冷方案的实施，可以为采区工作面降温，也可以向地面的基础设施提供降温，同样获得了减排和制冷两方面的收益。
（4）氧化发电方案。氧化发电方案借鉴了蒸汽机的工作原理，将通风瓦斯首先引入氧化室，在高温或在催化剂的条件下，通风瓦斯完全反应，产生的高温蒸汽输送到以先建好的汽轮机，将热能转换为动能，带动发电机发电并予以利用。此种方案需设配套的发电装置，因此投资大，技术性强，对通风瓦斯的排放量和浓度都有严格的要求，施工和投入使用难度大。但此种方案不仅能够起到减排的作用，还能够从中获取电能效益，满足当今社会的发展需要。
3.矿井通风瓦斯利用的经济性分析
如上所述，矿井通风瓦斯的利用不经能够减轻通风瓦斯对环境的污染，更重要的是能够合理的利用资源，保证不污染环境的同时，取得了经济效益。因此矿井通风瓦斯利用项目的经济性主要围绕两个方面：一是减排，二是收益。但是，通风瓦斯排放量、通风瓦斯排放浓度和相应的利用方式是通风瓦斯利用项目经济性的制约因素。
3.1 通风瓦斯浓度和排放量对通风瓦斯利用项目的影响。
通风瓦斯浓度直接影响着通风瓦斯项目的经济性，在同样投资的情况下，通风瓦斯排放量越大，通风瓦斯浓度越高，取得的经济效益也就更显著。而且，在通风瓦斯排放量和浓度增大的条件下，对通风瓦斯利用的技术性要求也会相应降低，现有的通风瓦斯利用技术也能够得到更广泛的应用，能够更大的减少通风瓦斯的排放量，增大对通风瓦斯的利用率。
3.2 清洁发展机制对通风瓦斯利用项目经济性的影响。
清洁发展机制是《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会制定的一种缔约方在境外实现减排承诺的履约机制，其核心是允许发达国家和发展中国家进行项目级的减排量抵销额的转让与获得。清洁发展机制的制定，保证了发展中国家的资金和技术需求，在矿井通风瓦斯利用方面，如果采用氧化销毁方案，通过清洁发展机制则获得百分之百的减排效益；如果采用氧化供热方案，则既可获得减排效益，又可获得反应热利用效益。因此，清洁发展机制在矿井通风瓦斯利用项目中起着无可替代的作用。
3.3 通风瓦斯利用技术方案对矿井通风瓦斯利用项目的经济性影响。
在矿井通风瓦斯浓度和排放量相同的情况下，先进高效的矿井瓦斯利用技术方案，不仅仅能够提高矿井通风瓦斯利用的效率，更能够保证矿井通风瓦斯的排放量。因此要求我们不断对矿井通风瓦斯进行研究，结合我国的实际情况，制定合理的矿井通风瓦斯利用技术方案，合理布置，保证利用率的同时，保证矿井通风瓦斯利用项目的收益。
4.总结
综上所述，我国的煤炭产量不断增加，有效的推动了我国社会经济的发展。但是，与此同时大量低浓度的矿井通风瓦斯无时无刻不在注入我们的空气中，不仅造成了严重的环境污染，更浪费的大量的清洁能源，违背了当今社会的发展主题，直接给我们的生活和经济的发展带来严峻的挑战，加强对通风瓦斯利用技术的研究，提高矿井通风瓦斯的回收和利用率，保证煤矿的安全生产是新时代赋予我们神圣的任务和不可推卸的责任。
参考文献
[1] 赵尚荣.充分利用矿井废气实现安全生产效益最大化[J].价值工程，2011，（26）：85-86.
[2] 王国际，柴铁锤，岑培山.现代化矿井瓦斯综合治理技术探讨[J].能源技术与管理，2010，（5）：107-108.
作者简介
张志强（1984.10— ），男，汉族，山西大同市阳高人，于2005年毕业于山西煤炭职业技术学院，所学专业矿井通风与安全，通风助理工程师，现在从事通风专业，论文方向：矿井通风。
[关键词]通风瓦斯 经济性 利用技术 催化 氧化
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）257-0230-01
前言
20世纪40年代，我国就认识到煤矿瓦斯的利用价值，开始民用。随着社会突飞猛进的发展，人们对全球气候变暖和清洁能源越来越重视，促进国家对瓦斯的认识和研究不断深入，开始将瓦斯作为能源发电和作为原料使用。但是，对于煤矿通风瓦斯的利用技术还不够成熟，只能将其排放到大气中。21世纪以来，国内外加大了对通风瓦斯的研究，取得了巨大的成就，不仅可以减少矿井通风瓦斯的排放量，更主要的是变废为宝获取了经济效益，为保护环境和节约资源都起到十分关键的作用。目前技术比较成熟应用比较广泛的有，催化技术、燃烧技术和辅助燃料等技术。利用以上技术可以将矿井通风瓦斯利用或销毁，同时获得减排和收益两方面的经济效益。
1.我国矿井通风瓦斯的利用潜能
1.1 我国矿井通风瓦斯的排放量
随着机械化采煤技术的发展和应用，煤炭产量日益增加，矿区的瓦斯排放量也迅猛增长。调查显示，在我国煤矿开采过程中，每年直接排放到大气中的矿井通风瓦斯量达到150～200亿立方米左右。为了保护环境，避免资源浪费，我国耗巨资对矿井通风瓦斯进行治理和利用，不仅使矿井通风瓦斯的排放量逐渐减小，更从中获取了巨大的经济效益。
1.2 我国矿井通风瓦斯浓度
为了保证煤矿安全生产，国家专门制定《煤矿安全规程》。其中明确指出：工作面进风流中瓦斯浓度不得大于1.5%；采掘工作面和采区的回风流中瓦斯浓度不得大于1.0%；矿井的总回风巷中瓦斯浓度不得大于0.75%。但是我国的低瓦斯矿井和高瓦斯矿井瓦斯浓度有所差异，高瓦斯矿井的瓦斯浓度是低瓦斯矿井浓度的1.5～12倍。虽然高瓦斯矿井的浓度相对较高，但要是利用普通的收集方法和使用方式难度较大，如果直接排放到大气中将会对环境和社会带来诸多不良影响。
1.3 矿井通风瓦斯给我国带来的不良影响
（1）环境影响。众所周知，瓦斯是温室气体的一种，如果直接排放到大气中将会导致温室效应，造成严重的资源浪费和环境污染。
（2）社会和经济影响。由于瓦斯本身具有可燃性和窒息性，因此在煤矿生产过程中，如果瓦斯浓度过高，将会造成严重的爆炸和窒息事故，导致财产损失和人员伤亡，更重要的是直接影响到我国在国际上的声誉。
2.矿井通风瓦斯的利用技术
由上所述可知，我国矿井通风瓦斯排放量总量很大，但排放浓度较低。因此，必须使用专门的通风瓦斯利用技术和专门的技术方案，才能保证矿井通风瓦斯的合理利用，避免瓦斯事故。
2.1 矿井瓦斯利用方式
目前，我国主要采用热氧化方式处理矿井通风瓦斯，已经有项目开始运行，技术相对成熟，但是与国外相比，无论从理论还是应用都相差一段距离。国外对于矿井通风瓦斯的处理，除了热氧化技术以外，催化氧化和作为辅助然料这两种方式也被广泛应用。
2.2 矿井通风瓦斯利用的技术方案
通风瓦斯利用的技术方案主要包括三种：氧化销毁方案；氧化供热方案；氧化发电方案。
（1）氧化销毁方案。此方案主要针对较低浓度的矿井通风瓦斯，利用热力燃烧原理，将回风巷中的瓦斯引入氧化装置中，在高温的作用下，将通风瓦斯分解成二氧化碳和水，避免通风瓦斯直接排向大气，减轻通风瓦斯对大气的污染程度。此种方案工艺过程简单，所需投入的人力物力较少，使用方便，回收周期短，并能够取得期望的效益。
（2）氧化供热方案。氧化供热方案主要利用了瓦斯在氧化过程中产生的高热量，可以为厂区供热，或者为厂区附近的居民区供暖，不仅达到热量回收的目的，主要是避免了资源的浪费。此方案的应用和建设过程也很简单，就是在氧化销毁方案的基础上，另加热量回收系统，利用热量回收系统将通风瓦斯氧化时的热量收集起来分配利用。此种方案不仅保证了通风瓦斯直接排放到空气中，更合理的利用资源减少了能源消耗。
（3）氧化制冷方案。氧化制冷方案与氧化供热方案相对应，同样利用矿井通风瓦斯氧化时产生的热能，为以先设置好的制冷机组提供动力，实现制冷的目的。矿井通风瓦斯制冷方案的实施，可以为采区工作面降温，也可以向地面的基础设施提供降温，同样获得了减排和制冷两方面的收益。
（4）氧化发电方案。氧化发电方案借鉴了蒸汽机的工作原理，将通风瓦斯首先引入氧化室，在高温或在催化剂的条件下，通风瓦斯完全反应，产生的高温蒸汽输送到以先建好的汽轮机，将热能转换为动能，带动发电机发电并予以利用。此种方案需设配套的发电装置，因此投资大，技术性强，对通风瓦斯的排放量和浓度都有严格的要求，施工和投入使用难度大。但此种方案不仅能够起到减排的作用，还能够从中获取电能效益，满足当今社会的发展需要。
3.矿井通风瓦斯利用的经济性分析
如上所述，矿井通风瓦斯的利用不经能够减轻通风瓦斯对环境的污染，更重要的是能够合理的利用资源，保证不污染环境的同时，取得了经济效益。因此矿井通风瓦斯利用项目的经济性主要围绕两个方面：一是减排，二是收益。但是，通风瓦斯排放量、通风瓦斯排放浓度和相应的利用方式是通风瓦斯利用项目经济性的制约因素。
3.1 通风瓦斯浓度和排放量对通风瓦斯利用项目的影响。
通风瓦斯浓度直接影响着通风瓦斯项目的经济性，在同样投资的情况下，通风瓦斯排放量越大，通风瓦斯浓度越高，取得的经济效益也就更显著。而且，在通风瓦斯排放量和浓度增大的条件下，对通风瓦斯利用的技术性要求也会相应降低，现有的通风瓦斯利用技术也能够得到更广泛的应用，能够更大的减少通风瓦斯的排放量，增大对通风瓦斯的利用率。
3.2 清洁发展机制对通风瓦斯利用项目经济性的影响。
清洁发展机制是《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会制定的一种缔约方在境外实现减排承诺的履约机制，其核心是允许发达国家和发展中国家进行项目级的减排量抵销额的转让与获得。清洁发展机制的制定，保证了发展中国家的资金和技术需求，在矿井通风瓦斯利用方面，如果采用氧化销毁方案，通过清洁发展机制则获得百分之百的减排效益；如果采用氧化供热方案，则既可获得减排效益，又可获得反应热利用效益。因此，清洁发展机制在矿井通风瓦斯利用项目中起着无可替代的作用。
3.3 通风瓦斯利用技术方案对矿井通风瓦斯利用项目的经济性影响。
在矿井通风瓦斯浓度和排放量相同的情况下，先进高效的矿井瓦斯利用技术方案，不仅仅能够提高矿井通风瓦斯利用的效率，更能够保证矿井通风瓦斯的排放量。因此要求我们不断对矿井通风瓦斯进行研究，结合我国的实际情况，制定合理的矿井通风瓦斯利用技术方案，合理布置，保证利用率的同时，保证矿井通风瓦斯利用项目的收益。
4.总结
综上所述，我国的煤炭产量不断增加，有效的推动了我国社会经济的发展。但是，与此同时大量低浓度的矿井通风瓦斯无时无刻不在注入我们的空气中，不仅造成了严重的环境污染，更浪费的大量的清洁能源，违背了当今社会的发展主题，直接给我们的生活和经济的发展带来严峻的挑战，加强对通风瓦斯利用技术的研究，提高矿井通风瓦斯的回收和利用率，保证煤矿的安全生产是新时代赋予我们神圣的任务和不可推卸的责任。
参考文献
[1] 赵尚荣.充分利用矿井废气实现安全生产效益最大化[J].价值工程，2011，（26）：85-86.
[2] 王国际，柴铁锤，岑培山.现代化矿井瓦斯综合治理技术探讨[J].能源技术与管理，2010，（5）：107-108.
作者简介
张志强（1984.10— ），男，汉族，山西大同市阳高人，于2005年毕业于山西煤炭职业技术学院，所学专业矿井通风与安全，通风助理工程师，现在从事通风专业，论文方向：矿井通风。