低浓度瓦斯的环保“低碳”利用

和清洁能源结构 、 追求绿色 Ｇ Ｐ的问题。瓦斯气体 Ｄ
的主要 组成成 分 是 甲烷 ， 高 瓦 斯 利 用 率 就 意 味着 提
减 少 甲烷 排放 ， 符合 低 碳环 保要 求 的发展 趋 势 。 是 铁法 煤业 集 团共 有 ８对 生产 矿井 ， 中大 明 、 其 晓
的安全 问题 ， 对于 安全 生产 具有 一定 意 义 。
氮 气 Ｎ ２
法
科
技
２１年１月 ０ ０ ０
收从 而实 现 甲烷 的提纯 分离技 术 。水合物 法是 根据 甲烷 与氮气 在 ０Ｃ时形 成水 合 物 的压力 差 实 现气 体 ￣
甲烷 Ｃ４ Ｈ
３ 相 对分子质量
４ 标况下沸点（ ） ℃ ５ 临 界 温度 （ ） ℃ ６ 临界 压 力 （ ａ ＭＰ ）
处 理 。可 见瓦斯 提 纯 为煤层 气 公 司瓦斯 发 电站充 分
由表 １ 以看 出 甲烷 与 氮 气 的性 质 相似 ， 离 可 分
两种气 体 的条 件是 苛刻 的 。根据 两种 气体 的不 同性 质 ， 分专 业 主要 采 取 以下六 种分 离方 式 ： 气 炭膜 分 离 法、 变压 吸附法 （ Ｓ 、 空 变压 吸 附法 （ Ｐ Ａ） 低 Ｐ Ａ） 真 ＶＳ 、 温精馏 法 、 溶剂 法 、 合 物法 。 水
第２ 期
铁
法
科
技
２１年１月 ０ ０ ０
鬻 麟
低 浓 度 瓦 斯 的 环 保 低 ＂ 用 “ 碳 利
煤层 气 公 司 徐 乐宇
wenku.baidu.com
摘
要 本 文 是 结合 环保 “ 碳 ” 求 并针 对煤 层 气利 用现 状提 出 的对低 浓 瓦 斯 气进 行 增 效利 用 的环 低 要
保 工程 设计 。项 目除具 有环 保 的社会 效 益外还 可 以创 造 显著 的经济 效 益 ， 同时对 于低 浓 瓦斯 的安全 输 送 具 有 重要 意义 。
７ 临界密度（ ｍ ） ｇ ／ｃ
２． １ ８０３
一１５８ ９ ． 一１７ ０ ４ ．５ ３４ ．
Ｏ ３０ ． １９
１．４ ６Ｏ３
— ６ ．９ １ １４ —８ ．７ ２５ ４ ． ６０
０ １ １ ．６６
分离 的 （ ℃ 时氮气 在 １ ． ＭＰ ０ ４ ３ ａ时形 成 水合 物 ， 甲烷 在 ２ ５ Ｐ 时形 成水合 物 ） ．６ Ｍ ａ 。 炭 膜 分离 技术 的瓶颈 是 膜 的 的选 择渗 透 性低 ， 所 以要达 到较好 的分 离效 果 要依 托 气 体 的 回流 比 。
２ 提 纯 方 式
煤矿 瓦斯 气 体 的 主要 成 分 是 甲烷 、 氮气 、 气 、 氧
南等 ６对 矿井 建 有地 面永 久性 抽放 泵 １ １座 ， 出 浓 抽 度 在 ３ ％ 以下 的 瓦斯 直 接排 空 。在 １９ ０ ９７年 之 后相
继 建成 的 ６座 瓦 斯 发 电 站 ， 利 用 排 空低 浓 度 瓦斯 是 进 行发 电 的节 能 项 目， 生产 实践 中 ， 但 甲烷 浓度 低 于
０３ ４ ． ６ 气 态
０３ ２ ． ８ 气 态
８ 空气中爆炸 含量（ 低限 ％） ９ 空气中 爆炸高限 含量（ ％）
１ ０
１ ２ １ ３
５ ｌ ５
６Ｏ ０
可见 需要 大量处 理瓦斯 气并且 对 甲烷浓 度要求 过 高
的应 用 中 ， 炭膜 分离 技 术 显 得捉 襟 见 肘 。此 外炭 膜
自燃 点 （ ） ℃
可观 的 。
温 室气 体 排放 。甲烷 是 一 种 强 烈 的温 室气 体 ， 环 是 保工 程 治 理 的对 象 之 一 。有 信 息 显示 ， 吨 甲烷 造 每 成全 球 暖化 的威 力 ， 比二氧 化碳 高 出 ２ ５倍 。源 于 低
碳领 域 的低 碳经 济 ， 则是 以低 能耗 、 污染 、 排 放 低 低 为基 础 的经 济模 式 ， 实质 就 是 提 高 能 源 利 用 效 率 其
１ １ 标况下 气体密 ｇＬ 度（ ） ／
溶 解 度 可 燃 性
１２ ．５
不 可 燃
０７ ７ ． １
易 燃
难溶于水（ ：．２ １ ０ ）微溶于水 （ ： ０ ） ０ １０ ３ ．
有较 强 的亲水 性 ， 应用 中应 确保 瓦斯 气 体 的纯 净 其
与 干燥 。
１ 分 子 动 力 学 直 径 ４ １ ５ 标 况 下 状 态
关 键 词 低 浓 瓦斯 气 体分 离 提纯 环 保 增效 出 。产量 的增 加 ， 于矿 井 瓦斯利 用 于工 业 、 业 及 对 商
１ 概 述
低 碳 ， 文名 为 ｌｗ ｃｒｏ 。意 指较 低或 更低 的 英 ｏ ａ ｎ ｂ
民用 等是有 利 的 ， 由此 带 来 的经 济 效 益 也将 是 非 常
・
利用超低浓度瓦斯发电提供 了一种参考 。
对 于排 空 的超 低 浓 度 瓦斯 气 体 的 提纯 再利 用 ， 在一 定 程 度 上 等 同 于 增 加 了应 用 于 生 产 的 瓦 斯 产
】 ・ ７
第２ 期
附表
１ ２ 名称 化 学 式
铁
氮气 与 甲烷 的性质 对 比
甲烷在 空气 中 的 爆 炸 极 限是 ５—１ ％ ， 以低 ５ 所
浓度 瓦斯在 输送 过 程 中极 易造 成 爆 炸 ， 于低 浓 度 对
瓦斯 的安 全 输 送 一 直 是 行 业 内关 注 的重 点 问 题 之
一
。
低 浓度 瓦斯 提纯 在一定 程 度上 增加 了瓦斯气 体
中的 甲烷 含量 ， 度 的增 加解 决 了 瓦斯 输 送 过 程 中 浓
二 氧化碳 、 量硫 化 氢和 一 氧 化 碳 。 占体 积 含 量 绝 少 大部 分 的氮气 是 瓦斯 气 体 提 纯 处 理 的 主 要对 象 ， 由
此可 以认 为低 浓 瓦斯气 提纯 的实 质就 是 实现 甲烷 与 氮气 的分 离 。氮气 与 甲烷 的性 质详 见 附表 。
１％ 的瓦斯 气体 则 无法 应 用 于发 电 ， 然采 取 排 空 ２ 仍