煤矿通风瓦斯氧化技术探讨

摘 要：本文主要针对目前使用的煤矿通风瓦斯利用技术进行了探讨，将重点放在了热氧化以及催化氧化技术的介绍普及方面，指出各项氧化技術具有的优势以及劣势。笔者认为我国目前使用的热氧化技术还是相当成熟的，值得进行更大范围的推广；且催化氧化技术也会因其特别的优点得到较好的发展，具有较大的发展空间。

关键词：煤矿通风；通风瓦斯；氧化技术；热氧化技术；催化氧化技术

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0240-01

1 前 言

随着我国经济的快速发展，资源匮乏的相关问题日益突出，随之而来的环境恶化问题亦越来越严重，故此将低品位的资源进行最大程度上的利用已经成为目前发展过程中的一项重要需求。我国目前使用煤层气资源是比较丰富的，其主要成分是常见的甲烷，但是资源的利用率低的问题是比较严重的，甚至没有能够达到10%。而且因为没有能够及时抽出煤矿矿井中的瓦斯，矿难现象屡见不鲜，最终直接导致大量的人员死伤。即便部分的矿井具有良好的通风条件，煤矿乏风中含有的低浓度甲烷化学能也没有能够进行有效的利用。

20世纪80～90年代，国外的部分国家开始对通风瓦斯利用技术进行相关的研究，我国对该技术的研究时间比较晚，目前常见的通风瓦斯利用技术能够分为两种，即辅助燃料以及主燃料利用技术。

2 辅助燃料利用技术

辅助燃料利用技术就是价格煤矿中的通风瓦斯应用于以其他燃料为主的燃料中。常见的有汽轮机、煤矿抽放瓦斯为燃料的发动机、天然气以及锅炉等其他的一些燃烧设备，能够将矿井中的乏风进行比较充分的利用，将其作为燃料设备运行过程中的外界空气源，从而达到有效利用以及瓦斯消耗的最终目的。

这部分的应用之能够将煤矿中含有的通风瓦斯进行少量的消耗。辅助燃料应用技术应用的最主要对象是内燃机、燃气轮机、大型锅炉等设备，也能够在煤矿风井周围的一些用能单位进行利用，在单位使用的耗能设备供风系统中使用矿井乏风能够将其和空气一同送入设备中进行燃烧，该操作能够在一定陈年高度上将燃料使用的使用率进行降低，从而提高整体的效率。但是上述的项目在目前只能够当做概念进行示范和讲解，还没有成熟的条件来保证大规模的使用以及推广。

3 主燃料利用技术

主燃料利用技术和辅助燃料利用技术是相反的，是将煤矿中的通风瓦斯作为主要燃料（单独燃料）保证设备能够正常运转的技术。在理论上，该项技术能够将全部的通风瓦斯进行消耗，具有高效的利用率。作为主燃料，国内外在对通风瓦斯进行使用的时候主要有两种方式，即热氧化方法以及催化氧化方法。和辅助燃料利用技术进行比较，将风排的瓦斯作为主要的燃料并且进行利用能够将低浓度的甲烷进行有效的燃烧，最终能够得到大量的化学反应热，从而使得该种利用方式具有高效性。

3.1 热氧化技术

使用热氧化技术的设备是一种名称为双向流反应器的装置，该装置的使用原理就是气体与固体间再生热的交换原理，这里说到的气体就是我们文中重点提及到的矿井乏风，固体是高效存储于传输热量的热交换介质床。其中心构成部分就是床体（大多数由陶瓷或者石英制作的栅格制成）、电加热单元以及热交换单元。

3.2 催化氧化技术

风排瓦斯催化氧化技术主要依靠的设备是流向变换催化氧化反应器。其中使用到的原理就是催化氧化技术在催化剂的催化作用下，在高压燃烧室中进行进一步的氧化，从而产生一定储量的高压气体，最终做功发电。对该种类的反应器进行有效的开发具有下面几个主要的原因：

（1）在一般的情况下，反应器的体积是比较大的，其内部的温度又非常高，对于设备的整体制造以及运行是不方便的。

（2）高温燃烧的过程中会让空气中含有的氮气产生一些反应以及变化，最终生成对环境以及人体有害氮氧化物。

上文提到的反应器是属于蓄热式催化反应器的一种，反应器的内部具有催化剂床层，能够将甲烷自燃的温度进行较大程度上的降低，在较低的温度之下，甲烷和氧气之间能够进行相关的一系列反应，释放一定程度上的化学反应热。

催化氧化反应器的相关操作和热氧化反应器是非常相似的，也是通过开闭阀门对风排瓦斯的流动方向进行改变，最终将蓄热陶瓷蓄积的热量进行加热，使其保证维持氧化反应能够进行，多余的热量则可以用于供热以及发电。

4 结 语

煤矿中的通风瓦斯具有非常巨大的能源，所以把握住通风瓦斯的开发机会并且将其进行推广运用对于我国的经济发展有着非常重要的作用。除此之外，该类技术的开发运用还能够获得巨大的环保效益，故此该项技术势必会成为未来煤矿开发过程中的一项重要课题。政府应该对该类技术提供良好的政策方面支持，完善规范相关的法律法规体系，保证该产业能够进行良好的发展。

目前，热氧化的技术和其他技术相比较起来是较为成熟的，已经能够在国内外的很多煤矿中进行成功的应用，也取得了比较令人满意的收益，故此能够在我国的煤矿中进行大范围的推广措施；催化氧化技术对于甲烷浓度没有较严苛的要求，其排放出的氮氧化物也较低，所以具有比较大的优势，值得相关的技术人员进行更加深入的研究。在未来的研究中，我国的专业技术人员应当将主要的心思放在合适催化剂的开发上，使其能够保证低温活性以及高温稳定性这两方面的主要需求。

参考文献

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[3]董之润，王 恒，张积浩，等.矿井通风瓦斯热氧化与催化氧化技术之比较[J].环境与可持续发展，2016（1）：56～59.

收稿日期：2018-9-6

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