煤礦乏風利用新概念

      為保證煤礦地下礦井空氣的安全、健康,需要向地下礦井鼓入大量新風,這些氣流攜帶在安全限度以下的甲烷含量(國內標準低于0.75%,標準低于1.2%),從地下經通風口排到大氣里,俗稱“乏風”或通風瓦斯。這些極低濃度的甲烷長期以來無法利用,全部排到大氣中。

      如此巨大的甲烷排放量不僅意味著巨大的溫室氣體污染,而且蘊含著巨大的潛在能源。

      針對煤礦乏風風量巨大、煤礦乏風中的瓦斯濃度非常低、乏風量、瓦斯濃度波動范圍大的特點，立式乏風熱逆流氧化裝置可以用以治理和利用礦井乏風瓦斯，減少因煤礦生產帶來的甲烷溫室氣體排放，同時回收礦井乏風中的能量并加以利用。

基本原理：

      乏風瓦斯熱逆流氧化裝置主要由氧化裝置本體、氣體進出口分配系統、加熱起動系統、乏風換向系統、實時測控系統五大部分組成。

      外部熱源（燃燒器）將熱交換介質固體氧化床加熱到甲烷氧化溫度，將礦井的通風瓦斯引入氧化裝置，與裝置內的熱交換介質在反應區進行熱交換，氣體受熱達到瓦斯燃燒所需溫度，發生氧化反應（燃燒），放出熱量。氧化反應自維持后，停掉外部加熱。一個循環包括兩次風流換向，由控制系統自動控制換向時間等參數。

工業化應用：

主要技術參數：

1.穩定運行的瓦斯濃度：0.3%～2.0%；

2.甲烷氧化率≥97％；

3.能夠產生過熱蒸汽，過熱蒸汽的壓力≥1.6MPa，溫度≥350℃，壓力和溫度波動幅±5%；

4.進出口氣體阻力損失≤4000Pa。

主要技術特點:

1.采用立式結構，避免了因自然對流帶來的溫度分布不均勻問題；

2.不使用催化劑，避免了因礦井乏風中含有硫化氫引起的催化劑中毒問題。

3.多種蜂窩陶瓷組合氧化床結構，以提高乏風瓦斯氧化效率，保障氧化裝置穩定運行，并降低氣體流動阻力，延長氧化裝置使用壽命。

4.采用氣體進出口分配技術，利用導流器調節各處進出氧化床的氣體流量，以保證乏風均勻地進入氧化床。

5.外部熱源選用燃燒器的方式，與傳統的電加熱相比，可節約大量電能。

6.利用恒溫的高溫熱源與換熱器換熱來生產過熱蒸汽，從而避免了過熱蒸汽參數的波動，提高蒸汽質量。

7.高可靠性計算機監控系統，將裝置的各子系統集中控制，進行系統性協調，保證熱逆流氧化裝置安全正常運行。

經濟效益分析

      乏風瓦斯發生氧化反應，將CH4轉化為CO2，減少溫室氣體的排放，可申請CDM項目，帶來巨大的經濟效益；反應產生的熱量可用于取暖或發電，也將產生較好的經濟效益。

      舉例：假設礦井乏風甲烷濃度為0.8％，流量為8萬m3/h，投資約1100萬，年處理礦井乏風70080萬m3，每年溫室氣體減排80000 t CO2當量，年回收熱量149666.4 GJ，年發電約1000萬度。

      根據《京都議定書》，甲烷碳匯貿易(CDM)在2008年開始實施，若申請到CDM項目，按15美元/t CO2計算，僅碳匯指標收入，每年可達120萬美元。