论文部分内容阅读
[摘 要]近年来，我国煤矿生产规模逐年扩大，而且矿井的瓦斯蕴藏量很是巨大，因此，积极利用瓦斯能源具有十分重要的战略意义。为此，本文就瓦斯利用的节能减排角度进行了讨论，首先分析了瓦斯利用的重要性及其主要途径，而后又分析了瓦斯利用的节能减排效益。
[关键词]瓦斯；重要性；主要途径；节能减排效益
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0102-01
引言
现如今，我国煤炭开采的主要方式就是井工开采，而这种开采方式却为矿井瓦斯的产生创造了条件，这种瓦斯气体不仅给井下生产带来一定的安全隐患，而且排出矿井后将会加剧温室效应。同时，我们应认识到瓦斯的另一面，即它作为一种清洁能源，具有良好的前景和开发意义。本文就是基于这一认识来研究其节能减排的效益。
1 瓦斯利用的重要性
仅从煤炭开采的角度而言，瓦斯是一种有害气体，它的存在给煤矿安全生产带来了严重的威胁。而从生态环境角度而言，瓦斯所造成的温室效应要比二氧化碳严重得多，它的存在加剧了全球气候变暖的进程。而从能源角度而言，瓦斯属于一种高效的清洁能源，实现对瓦斯的充分利用，可给煤矿企业带来可观的经济效益。
此外，近年来，国家的政策逐渐向瓦斯利用方面倾斜，给予了一些瓦斯开采的有力政策，因此，瓦斯的合理利用不但响应了国家的政策，而且也是建设资源节约型和环境友好型社会的应有之义和内在要求，同时，也大大促进了煤矿的安全生产，增加企业的经济收入，在一定程度上减少了企业的运行成本。最重要的是，瓦斯的合理利用减少了对环境的扰动，保护了生态环境。
2 瓦斯利用的主要途径
瓦斯利用的方式多种多样，目前主要有以下两种：
2.1 简单处理后直接利用
如果瓦斯浓度较高，且高于30%，可作为民用或供暖或发电；如果瓦斯浓度较低，可用来发电。瓦斯发电的本质是将瓦斯燃烧后释放出的热能转变为电能，瓦斯发电的优势主要有以下几点：第一，对瓦斯质量要求较低；第二，整个过程投资少；第三，效益显著，技术成熟。正是基于这些优势，更多的瓦斯将会用于发电。
2.2 提浓后利用
瓦斯经过提浓后，其性能与天然气类似，可作为天然气的替代品，直接用于化工产品的生产。
3 瓦斯利用的节能减排效益分析
3.1 瓦斯利用的节能效益
瓦斯的主要成分就是甲烷，这也是瓦斯能够利用的原因。在标准状况下，甲烷的低热值为35807kJ/Nm3，如果忽略其他可燃气体的发热量，且甲烷的浓度为30%的情况下，其低热值为10742 kJ/Nm3，1 Nm3且浓度为30%的瓦斯在充分燃烧时产生的热量约为0.37kg标准煤充分燃烧产生的热量。若充分利用瓦斯能源，如用于发电或其他方面，或者作为燃气民用（日常供暖等），这在一定程度上可大大减少标准煤的使用，节约了煤炭资源。下面以某一工程实例为背景，对瓦斯利用的节能效益进行分析。
该煤矿在某一采区布置了瓦斯抽放站，该抽放站包含两个瓦斯抽放系统，即高负压抽采系统和低负压抽采系统，两个系统的瓦斯抽采纯量分别为23.46 Nm3/min和11.48 Nm3/min，各自的抽采瓦斯浓度分别为35%和15%，两个系统抽采的瓦斯气体混合后，瓦斯的浓度变为24%，纯度量为35.3 Nm3/min。为充分利用这些瓦斯能源，该煤矿决定用于发电，电站总装机容量为5400kW，共9台发电机组。电站产生的高温尾气由余热锅炉利用，可用于供暖。
该电站运营后，年发电量为3078万kWh，相当于每年节约1.08万吨的标准煤。锅炉供热量为9.03GJ/小时，相当于每年节约0.23万吨标准煤。
由此观之，瓦斯的合理利用会带来显著的节能效果。
3.2 瓦斯利用的减排效益
煤矿开采过程中产生的瓦斯是多种气体的混合物，主要成分为甲烷（不考虑氮气），其他还有氢气、一氧化碳等气体，这些气体的含量较少，因此，本文主要讨论甲烷的利用情况，以分析二氧化碳的减排量。
众所周知，二氧化碳作为一种温室气体在全球变暖过程中扮演着重要的角色，但是甲烷在这一过程中扮演的角色也不容小觑，其引起的温室效应要比二氧化碳大得多，约为21倍。而目前，我国甲烷利用率较低，大部分均直接排放掉，家玩的排放程度远高于西方国家的水平。此外，甲烷在大气中存在的时间较长，约为15年，远低于二氧化碳气体的存留时间。由于甲烷的减排对温室效应的减轻具有显著影响，因此， 瓦斯减排具有重要的意义。
就文中上述煤矿的瓦斯利用而言，将瓦斯用于发电，瓦斯年消耗量为4245.37万Nm3，换算成纯量约为1018.89万 Nm3，瓦斯发电和供热可节约1.31万吨标准煤。下面计算该工程项目的二氧化碳的减排量。
（1）瓦斯减排的当量二氧化碳减排量
瓦斯减排的当量二氧化碳减排量=1018.89×0.714×21÷1000=15.28万tCO2e
（2）瓦斯利用产生的二氧化碳量
瓦斯利用产生的二氧化碳量=1018.89×0.714×44÷16÷1000=2 万tCO2e
（3）瓦斯利用的实际减排量
瓦斯利用的实际减排量=15.28-2=13.28万tCO2e
（4）节约标准煤的当量减排量
节约标准煤的当量减排量=1.31×8.73×10-5t/MJ×29270=3.35万tCO2e
（5）二氧化碳总减排量
经计算，二氧化碳总减排量为16.63万tCO2e。
经过上述计算分析，该煤矿电站工程可实现二氧化碳16.63万t的减排目标，大大减轻了瓦斯直接排放对环境造成的影响。同时，根据国家的政策，企业还能获得一部分资金奖励。
结束语
瓦斯的功效是双重的，它既是一种有害气体，又是一种高效的清洁能源。实现瓦斯能源的充分利用，具有十分重要的意义，不但可为企业创造更多的经济效益，还能为矿井安全生产创造有利的条件，减轻对生态环境的扰动。
参考文献
[1] 张福凯，徐龙君.甲烷对全球气候变暖的影响及减排措施[J].矿业安全与环保，2004（05）.
[2] 吴吟.全面推进煤矿瓦斯防治与开发利用工作再上新台阶[J].中国煤层气，2007（02）.
[3] 赵生华，李中华.宁夏煤业集团“十一五”期间瓦斯开发利用前景[J].西北煤炭，2006（01）.
[关键词]瓦斯；重要性；主要途径；节能减排效益
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）44-0102-01
引言
现如今，我国煤炭开采的主要方式就是井工开采，而这种开采方式却为矿井瓦斯的产生创造了条件，这种瓦斯气体不仅给井下生产带来一定的安全隐患，而且排出矿井后将会加剧温室效应。同时，我们应认识到瓦斯的另一面，即它作为一种清洁能源，具有良好的前景和开发意义。本文就是基于这一认识来研究其节能减排的效益。
1 瓦斯利用的重要性
仅从煤炭开采的角度而言，瓦斯是一种有害气体，它的存在给煤矿安全生产带来了严重的威胁。而从生态环境角度而言，瓦斯所造成的温室效应要比二氧化碳严重得多，它的存在加剧了全球气候变暖的进程。而从能源角度而言，瓦斯属于一种高效的清洁能源，实现对瓦斯的充分利用，可给煤矿企业带来可观的经济效益。
此外，近年来，国家的政策逐渐向瓦斯利用方面倾斜，给予了一些瓦斯开采的有力政策，因此，瓦斯的合理利用不但响应了国家的政策，而且也是建设资源节约型和环境友好型社会的应有之义和内在要求，同时，也大大促进了煤矿的安全生产，增加企业的经济收入，在一定程度上减少了企业的运行成本。最重要的是，瓦斯的合理利用减少了对环境的扰动，保护了生态环境。
2 瓦斯利用的主要途径
瓦斯利用的方式多种多样，目前主要有以下两种：
2.1 简单处理后直接利用
如果瓦斯浓度较高，且高于30%，可作为民用或供暖或发电；如果瓦斯浓度较低，可用来发电。瓦斯发电的本质是将瓦斯燃烧后释放出的热能转变为电能，瓦斯发电的优势主要有以下几点：第一，对瓦斯质量要求较低；第二，整个过程投资少；第三，效益显著，技术成熟。正是基于这些优势，更多的瓦斯将会用于发电。
2.2 提浓后利用
瓦斯经过提浓后，其性能与天然气类似，可作为天然气的替代品，直接用于化工产品的生产。
3 瓦斯利用的节能减排效益分析
3.1 瓦斯利用的节能效益
瓦斯的主要成分就是甲烷，这也是瓦斯能够利用的原因。在标准状况下，甲烷的低热值为35807kJ/Nm3，如果忽略其他可燃气体的发热量，且甲烷的浓度为30%的情况下，其低热值为10742 kJ/Nm3，1 Nm3且浓度为30%的瓦斯在充分燃烧时产生的热量约为0.37kg标准煤充分燃烧产生的热量。若充分利用瓦斯能源，如用于发电或其他方面，或者作为燃气民用（日常供暖等），这在一定程度上可大大减少标准煤的使用，节约了煤炭资源。下面以某一工程实例为背景，对瓦斯利用的节能效益进行分析。
该煤矿在某一采区布置了瓦斯抽放站，该抽放站包含两个瓦斯抽放系统，即高负压抽采系统和低负压抽采系统，两个系统的瓦斯抽采纯量分别为23.46 Nm3/min和11.48 Nm3/min，各自的抽采瓦斯浓度分别为35%和15%，两个系统抽采的瓦斯气体混合后，瓦斯的浓度变为24%，纯度量为35.3 Nm3/min。为充分利用这些瓦斯能源，该煤矿决定用于发电，电站总装机容量为5400kW，共9台发电机组。电站产生的高温尾气由余热锅炉利用，可用于供暖。
该电站运营后，年发电量为3078万kWh，相当于每年节约1.08万吨的标准煤。锅炉供热量为9.03GJ/小时，相当于每年节约0.23万吨标准煤。
由此观之，瓦斯的合理利用会带来显著的节能效果。
3.2 瓦斯利用的减排效益
煤矿开采过程中产生的瓦斯是多种气体的混合物，主要成分为甲烷（不考虑氮气），其他还有氢气、一氧化碳等气体，这些气体的含量较少，因此，本文主要讨论甲烷的利用情况，以分析二氧化碳的减排量。
众所周知，二氧化碳作为一种温室气体在全球变暖过程中扮演着重要的角色，但是甲烷在这一过程中扮演的角色也不容小觑，其引起的温室效应要比二氧化碳大得多，约为21倍。而目前，我国甲烷利用率较低，大部分均直接排放掉，家玩的排放程度远高于西方国家的水平。此外，甲烷在大气中存在的时间较长，约为15年，远低于二氧化碳气体的存留时间。由于甲烷的减排对温室效应的减轻具有显著影响，因此， 瓦斯减排具有重要的意义。
就文中上述煤矿的瓦斯利用而言，将瓦斯用于发电，瓦斯年消耗量为4245.37万Nm3，换算成纯量约为1018.89万 Nm3，瓦斯发电和供热可节约1.31万吨标准煤。下面计算该工程项目的二氧化碳的减排量。
（1）瓦斯减排的当量二氧化碳减排量
瓦斯减排的当量二氧化碳减排量=1018.89×0.714×21÷1000=15.28万tCO2e
（2）瓦斯利用产生的二氧化碳量
瓦斯利用产生的二氧化碳量=1018.89×0.714×44÷16÷1000=2 万tCO2e
（3）瓦斯利用的实际减排量
瓦斯利用的实际减排量=15.28-2=13.28万tCO2e
（4）节约标准煤的当量减排量
节约标准煤的当量减排量=1.31×8.73×10-5t/MJ×29270=3.35万tCO2e
（5）二氧化碳总减排量
经计算，二氧化碳总减排量为16.63万tCO2e。
经过上述计算分析，该煤矿电站工程可实现二氧化碳16.63万t的减排目标，大大减轻了瓦斯直接排放对环境造成的影响。同时，根据国家的政策，企业还能获得一部分资金奖励。
结束语
瓦斯的功效是双重的，它既是一种有害气体，又是一种高效的清洁能源。实现瓦斯能源的充分利用，具有十分重要的意义，不但可为企业创造更多的经济效益，还能为矿井安全生产创造有利的条件，减轻对生态环境的扰动。
参考文献
[1] 张福凯，徐龙君.甲烷对全球气候变暖的影响及减排措施[J].矿业安全与环保，2004（05）.
[2] 吴吟.全面推进煤矿瓦斯防治与开发利用工作再上新台阶[J].中国煤层气，2007（02）.
[3] 赵生华，李中华.宁夏煤业集团“十一五”期间瓦斯开发利用前景[J].西北煤炭，2006（01）.