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煤礦瓦斯，也稱煤層氣，它的主要成分是甲烷，是全球排放量第二大的溫室氣體，占全球溫室氣體排放20%以上。瓦斯本身無毒，但易燃易爆，是煤礦的主要災(zāi)害之一。
2023年11月，由生態(tài)環(huán)境部、外交部、國家發(fā)展改革委等11個部門聯(lián)合發(fā)布了全面且專門針對甲烷排放控制的政策文件《甲烷排放控制行動方案》，旨在鼓勵煤炭企業(yè)加大瓦斯抽采利用力度，計劃到今年（2025年）實現(xiàn)煤礦瓦斯年利用量達(dá)到60億立方米的目標(biāo)。
此外，生態(tài)環(huán)境部于2024年7月發(fā)布了關(guān)于煤礦低濃度瓦斯利用的方法學(xué)征求意見稿，并修訂了煤層氣排放標(biāo)準(zhǔn)，將低濃度甲烷（≤8%）納入碳減排項目（CCER），以促進(jìn)甲烷的有效管理。通過CCER機(jī)制，低濃度瓦斯從“直接排放”轉(zhuǎn)向“減排創(chuàng)收”，推動煤炭行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型，激發(fā)企業(yè)參與動力。
根據(jù)IPCC提供的增溫潛勢數(shù)值表明，同等質(zhì)量的甲烷造成溫室氣體效應(yīng)是二氧化碳的20倍以上。所以，要實現(xiàn)碳中和，甲烷減排勢在必行。
我國甲烷排放領(lǐng)域分布
根據(jù)2023年《中華人民共和國氣候變化第三次兩年更新報告》，我國的甲烷排放主要來自于化石能源的生產(chǎn)和使用（包括煤礦開采逸散和油氣系統(tǒng)）、農(nóng)業(yè)、廢棄物處理等活動，其中能源領(lǐng)域是最大的甲烷排放源，占排放總量的42%，是現(xiàn)階段的重點控排領(lǐng)域。
不同濃度瓦斯主要處理方式
由此可見，中、高濃度瓦斯已用于民用、工業(yè)用氣、壓縮天然氣和發(fā)電等。低濃度瓦斯大部分直接排入空氣中，這部分瓦斯的比例占總瓦斯排放的60%以上，缺乏有效的利用方式，造成環(huán)境污染以及能源浪費(fèi)。因此，煤礦低濃度瓦斯的治理和應(yīng)用，是煤礦企業(yè)必須考慮的問題。
煤礦低濃度瓦斯市場的綜合利用前景：
我國在煤礦瓦斯減排方面采取了一系列有力措施，從政策制定到技術(shù)創(chuàng)新，全方位推進(jìn)煤礦瓦斯減排工作。隨著相關(guān)技術(shù)和政策的不斷完善，我國在全球應(yīng)對氣候變化的舞臺上將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，為實現(xiàn)低碳目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
山藍(lán)環(huán)境煤礦低濃度瓦斯治理技術(shù)：
對于濃度低于8%的瓦斯，我公司主要采用蓄熱式催化氧化（RCO）、蓄熱式高溫氧化（RTO）技術(shù)進(jìn)行處理。RCO蓄熱式催化氧化技術(shù)成熟，它是通過混摻過程將瓦斯?jié)舛瓤刂圃?%~1.2%，再經(jīng)過RTO設(shè)備進(jìn)行無焰氧化分解。
山藍(lán)環(huán)境低濃度瓦斯治理-RTO工藝
山藍(lán)環(huán)境RTO/RCO蓄熱式催化氧化技術(shù)是一種高效的低濃度瓦斯處理技術(shù)，適用于空氣與濃度8%以下的低濃度瓦斯的混合物。該工藝流程從預(yù)留瓦斯管道接口開始，經(jīng)過一系列的安全設(shè)備，然后通過摻混裝置調(diào)整瓦斯?jié)舛戎吝m宜范圍，再由主風(fēng)機(jī)送入氧化爐中進(jìn)行氧化處理，轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水蒸氣，最后產(chǎn)生的余熱可用于發(fā)電和供暖。
低濃度瓦斯治理技術(shù)路線圖
低濃度瓦斯治理工藝流程圖
低濃度瓦斯治理的工藝流程：
1、通過礦井瓦斯抽采風(fēng)機(jī)和管道，經(jīng)過一系列的安全設(shè)備，低濃度瓦斯（CH?<8%）被抽取上來。
2、通過摻混裝置調(diào)整瓦斯?jié)舛戎吝m宜范圍：摻混系統(tǒng)通常采用兩級設(shè)置，混合裝置安裝濃度傳感器，根據(jù)甲烷的體積分?jǐn)?shù)控制低濃度瓦斯輸送總管線上的閥門控制單元，經(jīng)第一級瓦斯摻混系統(tǒng)控制混合后甲烷的體積分?jǐn)?shù)為2.5%，再經(jīng)第二級瓦斯摻混系統(tǒng)控制混合后甲烷的體積分?jǐn)?shù)<1.2%，通常控制在0.9%~1.0%。出現(xiàn)濃度異常時需執(zhí)行瓦斯氣緊急切斷操作。
3、RTO無焰氧化系統(tǒng)：在高溫（800~1000℃）條件下，甲烷與氧氣發(fā)生無焰氧化反，同時釋放出大量熱量，熱量一部分用于RTO自身能源需求，另一部分富余熱量可進(jìn)行利用，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
4、富余熱量利用系統(tǒng)：富余熱量以950℃高溫氣體的形式排放至余熱利用系統(tǒng)，可用來產(chǎn)生蒸汽、熱水、熱風(fēng)等形式進(jìn)行再利用；富余熱量足夠多時還可以用來發(fā)電。
氣體摻混系統(tǒng)：
氣體摻混系統(tǒng)
氣體摻混系統(tǒng)流程圖
瓦斯混配系統(tǒng)主要由離心補(bǔ)新風(fēng)風(fēng)機(jī)、混配器、安全監(jiān)控系統(tǒng)等組成。
摻混系統(tǒng)采用兩級設(shè)置，在混合裝置后安裝濃度傳感器，根據(jù)甲烷的體積分?jǐn)?shù)控制低濃度瓦斯輸送總管線上的閥門控制單元，經(jīng)第一級瓦斯摻混系統(tǒng)控制混合后甲烷的體積分?jǐn)?shù)為2.5%，再經(jīng)第二級瓦斯摻混系統(tǒng)控制混合后甲烷的體積分?jǐn)?shù)<1.2%（0.9-1.1%）。
控制系統(tǒng)通過前饋控制和負(fù)反饋控制相結(jié)合，實現(xiàn)了濃度調(diào)控的超前預(yù)判及混配后濃度及時反饋，從而保障了混配后瓦斯?jié)舛鹊姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
為了預(yù)防混配過程出現(xiàn)意外，從安全方面還設(shè)計了濃度超限緊急處理系統(tǒng)。緊急處理控制優(yōu)先于濃度調(diào)控控制， 實時在線監(jiān)控混配系統(tǒng)的運(yùn)行安全，其采用獨立的濃度傳感器、控制系統(tǒng)及終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
余熱利用方式：
瓦斯無焰氧化后產(chǎn)生的900℃以上高溫氣體的余熱利用是提升能源效率和降低碳排放的重要環(huán)節(jié)：
高溫段（900℃以上）：優(yōu)先發(fā)電或驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)，需要有大量的富余熱量。
中溫段（300~800℃）：用于蒸汽生產(chǎn)、工業(yè)干燥等。
低溫段（＜300℃）：供熱、制冷或預(yù)熱助燃空氣，提升無焰氧化系統(tǒng)效率。
1、蒸汽發(fā)電
適用于余熱穩(wěn)定、規(guī)模較大的場景。通過余熱鍋爐將高溫氣體熱量轉(zhuǎn)化為蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，可為 礦區(qū)或周邊區(qū)域供電。
2、礦區(qū)供暖
利用余熱加熱熱水或空氣，為礦區(qū)建筑、井口防凍、洗浴熱水等提供熱源，替代燃煤鍋爐，減少碳排放。
3、工業(yè)流程應(yīng)用
煤泥干燥：高溫氣體直接或間接用于煤礦煤泥等副產(chǎn)品的干燥處理，降低水分含量，提升燃燒效率或資源化利用價值。
瓦斯提純預(yù)處理：利用余熱為低濃度瓦斯提純（如變壓吸附、膜分離）提供熱能，降低提純能耗。
山藍(lán)環(huán)境低濃度瓦斯治理裝置的優(yōu)勢和特點：
1、反應(yīng)速度快；
2、氧化效率高，達(dá)99%以上；
3、技術(shù)成熟，安全系數(shù)高；
4、設(shè)計靈活，可為客戶量身定制；
5、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益高，余熱回收利用，可供發(fā)電、供暖等。
