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关于煤矿氧化热的利用方法及通风瓦斯氧化技术分析

2020-04-27 350 上传者：管理员

摘要：煤矿通风系统在我国煤矿企业发展中起到了至关重要的作用，通风瓦斯氧化技术在我国煤矿通风技术中的应用价值较强，实践证明，将瓦斯氧化技术应用于通风系统中，使煤矿的通风系统运行效率得到提升，瓦斯排放降低，实现了经济效益和社会效益的双丰收，具有良好的发展前景。本文基于作者的实践经验，通过对通风技术的研究，对煤矿氧化技术应用和氧化热利用方式进行探讨，希望能够推动我国生态环境保护、节能减排和煤矿企业的可持续发展。

关键词：
氧化技术
氧化热
煤矿
通风瓦斯
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利用方式我国拥有着丰富的煤气资源，为我国的煤矿行业发挥着重要的作用，而煤层是甲烷是煤层资源构成成分之一，该种成分利用率低，但成分储存量丰富，在煤矿生产和开采过程中容易泄露，造成极大地煤矿生产事故时有发生。事故发生很大原因是由于矿井中的瓦斯无法及时排出，仍存在煤矿煤层中。因此，煤矿生产的通风系统效率尤其重要，虽然我国已经创建良好的通风环境，但通风过程中难以避免甲烷的部分残留，导致煤矿生产时甲烷不能有效利用，因此需要增强瓦斯氧化技术的应用，提高煤矿通风中瓦斯热利用方式应用，实现资源的利用。所以，下文将对煤矿通风瓦斯氧化技术及氧化热利用方式进行分析，具体如下。

1、煤矿通风瓦斯氧化技术分析

煤矿通风瓦斯氧化技术必须依靠氧化装置，主要利用氧化反应产生的热能量来实现目的技术应用过程。氧化装置有氧化床和控制系统两个子系统，氧化床子系统和控制子系统相互配合才能达到氧化热能的作用，氧化装置中必不可少的传感器和控制阀门，单元之间需要信号导线连接，从而确保通风过程中存留的瓦斯被吸入氧化装置，并储存在氧化床等待被氧化，接着运用外界能量为氧化床的运行增强启动热能，热能持续增加到一定温度后，瓦斯能够在装置内氧化反应，氧化反应就是资源利用的过程，反应产生的二氧化碳又能循环利用。

1.1 热氧化技术

热氧化技术是氧化技术的常见技术之一，热氧化技术的作用原理是利用双向流反应器装置来对气体和固定进行加工和热交换，实现热量之间的传递交换，而气体主要是利用矿井下来通风吹气，而固体是介质床，风体在介质床一系列的加热反应就是热氧化技术的核心过程，具体来说，固体介质床包括床体、热交换单元附件等等。工作流程是，首先，加热反应器直至一千摄氏度以上，确保温度够高足以吸引入常温的煤矿瓦斯流入，同时，打开连通的两个阀门，在持续的高温中，煤矿风排瓦斯还会继续加热到能够进行化学反应为止，并产生热能量。其中一部分的反应热能继续留回上部分热反应，而一部分热能则流入到加热反应器外，循环利用热量为加热供给温度。经过几个反应周期后，关闭连通阀门，打开排气阀门，将加热后的常温瓦斯排出，并降低至自然温度，而后进行后续的反应。

1.2 催化氧化技术

催化氧化技术区别于热氧技术的是，利用的媒介是催化剂，该种氧化反应对温度的要求不高，容易实现。首先借助流向交换催化氧化反应器，并加入催化剂后进行高压燃烧氧化，此时同样要打开连通阀门，经过一段时间的氧化热能排出，则充分地将常温瓦斯持续加热，从而创造化学反应所需要的反应温度条件，保障氧化反应的内部环境，维持性的氧化反应部分热量能排出外部循环利用。

1.3 氧化技术的作用

氧化技术是当今煤矿生产中必不可少的环节，实现了煤矿生产的资源循环利用，也保障了煤矿生产通风系统的安全性。氧化反应排出的瓦斯热能循环用于煤矿生产，降低了污染风险，又能增加能源利用，降低企业的生产耗用。煤矿通风瓦斯氧化技术是对通风瓦斯有效的处理技术，实现了经济效益和安全效益的统一，达到了煤矿生产通风的要求，可见通风瓦斯氧化技术有着强烈的现实意义。

2、煤矿通风瓦斯氧化热利用方式

2.1 氧化产热

煤矿通风瓦斯中甲烷含量较低，通常为百分之一以下，含量越低需要的加热量并不高，氧化反应过程中产生的能量与所需的热量有着正比例的关系，此时可循环利用氧化热量，将热量用于外部的锅炉加热，既能实现了资源的有效循环利用，又实现了煤矿生产的清洁。同时，改成锅炉加热的方式节约了煤炭的使用量，减少了煤矿的使用能耗，达到煤矿企业的经济效益和生态效益的统一。

2.2 氧化热供电

煤矿通风瓦斯中甲烷含量在一定的范围区间，那么可以增加甲烷含量来获得更高的热量，这个加浓甲烷含量的区间是0.41%至0.5%之间，甲烷上升到这个区间含量时，热利用的效率较低，且热量利用需求不显著时，将热量转换为热蒸汽资源，而转换的热蒸汽可用于蒸汽发电，并用于循环加热氧化，也可用于煤矿企业生产生活用电，实现了低热量转换的目的，尽可能地有效循环资源，降低企业用电能耗。

2.3 氧化热制冷降温

煤矿通风瓦斯中甲烷含量较低时，氧化的热量与所需的制冷量也是成正比的关系，此时甲烷含量低于0.41%并会持续降低，氧化热量转换的制冷量也会增加，因此可利用制冷量，满足整个矿区的制冷需求。具体来说，需求相等时，利用氧化热来制冷并用于居民区和办公区，减少了煤矿生活的制冷用电需求。该种通风瓦斯氧化产热来制冷的资源循环利用方式，实现能源的清洁利用，煤矿企业的可持续发展有了资源的保障，热量和制冷的同时进行，减排效益和制冷效益在同时获得统一，为企业带来可观的经济效益。

2.4 氧化热生产过热蒸汽

煤矿通风瓦斯中甲烷的热量有着较强的应用价值，热利用的方式尤其重要。如若矿金内通风瓦斯的甲烷含量在0.5%以上，或是通风瓦斯中掺入了其他较高浓度的瓦斯，甲烷含量上升，企业的生产以及人们的生活中出现制热或制冷的需求，则能够使用热电冷联合的方法，既实现了氧化热转换蒸汽发电，又实现了余热转换制冷，制热和制冷都能在煤矿生产中应用，满足了矿区制热和制冷需求。当然，要注意热电冷联的顺序性，先将热能转换为蒸汽，再利用余热转换为制冷。煤矿生产企业获得了较高的制热制冷和发电效益。通过研究数据可知：单体煤矿通风瓦斯中甲烷氧化装置处理能力的效率相当于200千瓦的蒸汽机提供的蒸汽；氧化热量转换为蒸汽发电年化收益为1500千瓦时，转换为制冷量年化收益为每千瓦4500万，煤矿生产企业的发电和制冷效益达到最优化。

3、结束语

总而言之，煤矿通风瓦斯氧化利用技术有着很强的应用价值，有效地处理了煤矿生产中的风排瓦斯，氧化技术实现了资源的循环利用，氧化反应热能利用又能增强了企业的资源利用，降低企业能耗，是煤矿瓦斯甲烷资源的利用的良好契机。而且该项技术能够有效弥补矿井通风瓦斯回收利用领域中的空白，而且对该项技术进行推广与运用将会创造一个煤矿瓦斯利用的新局面，这就推动了我国生态环境保护、节能减排和煤矿企业的可持续发展。

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