煤矿乏风瓦斯富集中试试验研究

针对煤矿乏风瓦斯浓度低,无法有效利用,并大量排放这一现状,对乏风瓦斯的富集开展了研究,建立了首套乏风瓦斯富集中试试验装置。试验装置瓦斯处理量为500 m3/h,采用三塔两级分离工艺,并引入了抽排和排放气充压的流程。研究结果表明,利用自主改性的椰壳活性炭可将甲烷浓度为0.2%的乏风瓦斯气体富集到1.2%以上;抽排流程用于乏风瓦斯富集中试系统可有效提高产品气浓度,如抽排比由0增大到0.224时,产品气中的甲烷浓度增大到了原来的1.89倍;吸附剂热效应对乏风瓦斯富集的影响较小,试验过程中吸附塔内温度波动不超过3℃。     

乏风氧化及余热利用技术在山西潞安高河煤矿的应用

大量煤矿乏风瓦斯的直接排空,在加剧温室效应的同时亦造成能源的浪费,而通过采用合适的技术对乏风瓦斯加以利用,将产生巨大的节能环保效益。介绍了国内外煤矿乏风瓦斯氧化及余热利用技术,重点介绍了山西潞安高河煤矿的乏风瓦斯氧化发电项目的设计及应用情况,包括乏风收集及掺混系统、低浓度瓦斯输送安全保障系统、乏风氧化系统、余热利用系统等,并分析了该项目建设成功的意义。     

煤矿乏风氧化装置的研制

为了提高煤矿瓦斯利用率,减少煤矿温室气体排放和节约清洁能源资源,参照高温空气燃烧技术(HiTAC)原理,试验研究了热力双向流反应技术,设计开发了60 000 m3/h煤矿乏风氧化装置。经煤矿现场工业性试验和应用证明了该技术的可行性和产品的适用性,为煤矿乏风中CH4的销毁、利用提供技术装备。     

乏风瓦斯蓄热氧化试验研究

自主研制出处理量为1 000 m3/h的逆流式乏风瓦斯蓄热氧化装置,并进行了加热启动、氧化性能及自热平衡等试验研究。结果表明:乏风瓦斯蓄热氧化装置能够有效氧化处理甲烷,在稳定的温度场下,乏风中甲烷体积分数的改变对甲烷氧化率的影响不明显,在甲烷体积分数为0.148%时,氧化率仍维持在96%以上;当乏风瓦斯处理量为1 000 m3/h、甲烷体积分数大于等于0.30%时,装置自维持运行状态良好;当燃烧室中心温度降低时,装置内高温区域变小,氧化反应区域变窄,甲烷氧化率降低,不利于氧化反应的进行。     

煤矿瓦斯氧化利用安全保障系统设计与应用

根据瓦斯氧化装置的运行特点,结合我国煤矿井下通风要求和矿井瓦斯抽采现状,分析了煤矿瓦斯氧化装置运行中存在的主要安全隐患,提出了在抽采瓦斯与矿井乏风掺混、抽采瓦斯输送等主要环节的安全保障技术要求。介绍了矿井乏风与低浓度瓦斯混配装置、混配监控系统、瓦斯抽采泵站安全保障系统设计情况,在高河煤矿瓦斯氧化发电工程运行期间的测试结果表明,设计完善的低浓度瓦斯输送安全保障系统及掺混监控系统,可以有效保证瓦斯氧化装置的安全高效运行,不会给瓦斯抽采系统及矿井的安全生产带来隐患。     

煤矿乏风瓦斯氧化利用技术经济性分析

本文对煤矿乏风瓦斯利用技术进行了分析,以潞安集团潞宁煤矿为研究对象,开展煤矿乏风瓦斯氧化利用技术经济评价。结果表明:在不考虑碳交易情况下,乏风瓦斯利用项目处于亏损状态,通过引入CDM机制,可以极大提高乏风瓦斯利用项目经济性。     

煤矿乏风瓦斯利用技术及应用前景

我国绝大部分煤矿乏风直接排放到大气中,不仅加剧了温室效应,而且造成了资源的浪费,因而迫切需要对煤矿乏风瓦斯利用技术进行研究。介绍了国内外煤矿乏风瓦斯的利用技术现状———辅助燃料利用技术和主要燃料利用技术,并对国内乏风瓦斯利用技术的应用前景进行了分析。     

大佛寺煤矿瓦斯氧化工程应用安全措施

为了在煤炭行业推广瓦斯氧化装置,保证氧化装置应用的安全性,根据目前煤矿井下通风要求和矿井主要通风机扩散塔结构形式,提出乏风输送时其输送管道与主要通风机扩散塔的接口方式和输送要求、抽排瓦斯输送及与乏风掺混技术,并提出外部条件缺失时的安全保护措施。通过大佛寺煤矿瓦斯氧化发电工程设计、建设和运行检验,证明氧化装置在煤矿应用是安全可靠的,不会对煤矿带来不安全因素。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附仿真实验研究

以实验室搭建的双塔变压吸附装置为基础,以Aspen Adsorption为操作平台,通过拟合相关参数,搭建了变压吸附装置富集分离煤矿乏风瓦斯的仿真模型,探究吸附时间与解吸时间对解吸气甲烷浓度的影响。结果表明,仿真模拟能较好地模拟实验情况,可以利用Aspen Adsorption辅助设计变压吸附富集分离煤矿乏风瓦斯,为气体分离提供理论与实际指导意见,节省资源与能源。     

基于瓦斯氧化技术的井筒加热系统

设计了基于瓦斯氧化技术的井筒加热系统,系统通过将乏风瓦斯与低浓度抽采瓦斯进行掺混,送入氧化装置,氧化后热量用于加热井筒,解决了煤矿排空瓦斯造成的浪费和对环境污染问题。详细介绍了系统各部分的设计。     

进气预热温度对煤矿乏风热逆流氧化的影响

为探索进气预热温度对煤矿乏风热逆流氧化的影响,对不同进气温度条件下煤矿乏风热逆流氧化的温度场、甲烷转化率、最低甲烷体积分数及最大换向半周期开展了数值模拟和试验研究,结果表明：随着进气预热温度的升高,氧化床高温区域拓宽,而峰值温度变化不明显;随着进气预热温度的不断提高,氧化装置甲烷转化率几乎成线性升高;提高进气预热温度,可以降低装置维持自运行所需的最低甲烷体积分数和延长最大换向半周期,有利于氧化装置的稳定运行。     

高河矿乏风引风系统的改进及数值分析

为了提高乏风引风系统的效率,改进了高河矿乏风引风装置,并数值分析了引风系统改进前后的主通风机阻力、乏风气流运动轨迹、RTO运行时乏风甲烷浓度等,计算分析表明:乏风引风罩仅增加额外40 Pa静压,对矿井主通风机通风无影响;改进后引风系统新鲜空气进入量约0.8%,引风罩漏气影响不大。改进后的引风系统未改变扩散塔结构,且引风阻力小,满足RTO引风的需要。     

煤矿乏风的蓄热逆流氧化

用自行研制的蓄热逆流氧化装置对煤矿乏风的氧化反应进行试验,考察了CH₄体积分数、乏风流量、换向周期和反应区温度对煤矿乏风氧化的影响.结果表明：当CH₄体积分数大于0.2％时,蓄热逆流氧化装置能够维持自热氧化反应,氧化率在99％以上,且能够回收一定的热量;随CH₄体积分数和乏风流量的增加,氧化装置中心区温度升高,高温区域扩大,有利于氧化反应的进行;最佳换向周期范围为90～150 s;煤矿乏风氧化的最低反应温度为880 ℃左右.     

大湾煤矿通风系统特征及通风能力核定

选定矿井通风系统相对稳定的时期为核定时期,通过矿井需要风量计算,确定各采掘工作面、硐室及备用工作面的需风量;根据矿井通风能力计算,确定大湾煤矿合理的采掘比为1：4,矿井通风能力为130万t,矿井等积孔3．97m^2,矿井为通风容易矿井。并从矿井通风动力、用风地点有效风量、矿井通风网络能力、稀释瓦斯能力等方面验证了矿井通风能力为130万t。井下各用风地点风流稳定,风量、风速、风阻满足要求,矿井通风网络能力能够满足安全生产的要求。     

煤矿通风瓦斯蓄热预热过程研究

煤矿通风瓦斯蓄热氧化装置中存在低于爆炸极限下限体积分数25％的甲烷/空气预混气体在高温预热条件下的甲烷氧化放热现象.为了揭示不同体积分数甲烷的氧化放热效应对预混气体预热过程的影响,借助FLUENT软件对预混气体预热过程进行了数值模拟,研究了非稳态流场中化学反应对预热温度的影响.结果表明:甲烷体积分数高于0.2％,预热温度高于900℃时,甲烷的氧化放热效应使预混气体预热温度明显高于空气的预热温度和蓄热材料表面温度,甲烷体积分数提高后预混气体的预热长度减小、蓄热氧化装置中蓄热材料的使用量明显减少,数值模拟结果与实验结果基本吻合.     

煤矿井下无轨胶轮车配风量计算探讨

 通过对无轨胶轮车配风量的计算分析,认为当矿井配风量满足同时作业最大台数无轨胶轮车尾气稀释要求时,在整个矿井的配风中不需增加无轨胶轮车单独配风量;当配风量不满足时,应在整个矿井的配风中增加部分无轨胶轮车单独配风量。     

煤矿通风机性能的测定及分析

对唐洞煤矿主通风机装置性能进行了测定,以便为矿井安全生产、工况调节、降低损耗提供可靠的技术基础资料,绘制了风机性能曲线、电动机负载率-效率曲线。测定结果表明:唐洞煤矿主通风机性能稳定,满足供风要求,经济运行状态为"允许运行"。主要通风机装置当前效率为67.82%。     

葫芦素煤矿超长距离局部通风技术研究及应用

根据葫芦素煤矿21204工作面主回风巷超长距离局部通风的需要,对局部通风系统进行了改造,采用大功率对旋局部通风机和高强度拉链式柔性阻燃风筒,并配以钢制风筒倒换器和风筒泄压装置,实现了5000 m单巷掘进直接供风。现场实测表明,单巷掘进供风距离由2770 m增至5008 m,风量和风速都降低了约38%,温度增高约2.0℃,瓦斯浓度保持为0.02%,所有指标参数均满足安全生产要求。采用超长距离局部通风的单巷掘进技术取得了显著的经济与社会效益,可在矿井所在蒙陕矿区推广应用。