煤矿瓦斯排放与利用培训课件.pptx

煤矿瓦斯排放与利用煤矿瓦斯排放与利用 研究员研究员/博导博导/国家平安生产专家国家平安生产专家6/2/20231煤炭科学研究总院提纲：一一.全国煤矿瓦斯涌排现状与预测全国煤矿瓦斯涌排现状与预测二二.煤矿瓦斯排放的影响煤矿瓦斯排放的影响三三.煤矿中、低浓度瓦斯治理与利用煤矿中、低浓度瓦斯治理与利用四四.煤矿瓦斯减排与利用煤矿瓦斯减排与利用CDMCDM研究研究五五.主要结论主要结论6 6/2 2/2 20 02 23 32 2煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状1.煤矿的分布概况煤矿的分布概况27个省、直辖市、自治区，个省、直辖市、自治区，1264个县均有个县均有煤矿分布，占行政区划的煤矿分布，占行政区划的44.2%；2007年年7月全国共有各类煤矿月全国共有各类煤矿12577处；处；57个市县瓦斯灾害比较突出；个市县瓦斯灾害比较突出；6 6/2 2/2 20 02 23 33 3煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状1.煤矿的分布概况煤矿的分布概况国有重点煤矿总数国有重点煤矿总数681处、其中纳入处、其中纳入45户重户重点监控企业的煤矿共点监控企业的煤矿共414处；处；国有地方煤矿总数约国有地方煤矿总数约2210处；处；全国煤矿中高瓦斯矿井全国煤矿中高瓦斯矿井4462处，煤与瓦斯突处，煤与瓦斯突出矿井出矿井911处；处；6 6/2 2/2 20 02 23 34 4煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状1.煤矿的分布概况煤矿的分布概况国有重点煤矿多分布在我国中北部地区；国有重点煤矿多分布在我国中北部地区；低瓦斯矿井主要分布在我国北部；低瓦斯矿井主要分布在我国北部；高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井主要分布在高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井主要分布在我国中东部、中南和西南部地区；我国中东部、中南和西南部地区；6 6/2 2/2 20 02 23 35 5煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状国有重点矿国有重点矿煤炭产量和瓦斯等级分布情况煤炭产量和瓦斯等级分布情况国有重点煤矿产量和瓦斯等级分布概况国有重点煤矿产量和瓦斯等级分布概况国有重点煤矿煤炭多产自我国中北部低瓦斯矿井主要分布在我国北部，而高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井主要分布在我国中东部和中南部2003年国有重点煤矿瓦斯涌出量62.3亿m32005年全国煤矿瓦斯涌出量150亿m36 6/2 2/2 20 02 23 36 6煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2.我国煤矿瓦斯涌排情况我国煤矿瓦斯涌排情况几乎所有矿井均有瓦斯涌出；几乎所有矿井均有瓦斯涌出；2002年初步调查全国煤矿瓦斯涌出量年初步调查全国煤矿瓦斯涌出量100亿亿m3；2003年国有重点煤矿瓦斯涌出量约年国有重点煤矿瓦斯涌出量约62.3m3；2005年全国煤矿瓦斯涌出量约年全国煤矿瓦斯涌出量约130-150亿亿m3；6 6/2 2/2 20 02 23 37 7煤炭科学研究总院国有重点煤矿中，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井数量和煤炭产量比例都在50%左右，这使得高瓦斯突出矿井瓦斯涌出量所占比例接近90%。一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状6 6/2 2/2 20 02 23 38 8煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2.我国煤矿瓦斯涌排情况我国煤矿瓦斯涌排情况国有重点煤矿瓦斯涌出情况差异较大；国有重点煤矿瓦斯涌出情况差异较大；除少数煤矿（如晋城、阳泉）外，多数矿井除少数煤矿（如晋城、阳泉）外，多数矿井瓦斯涌出较低；瓦斯涌出较低；高瓦斯，突出矿井平均瓦斯涌出量高瓦斯，突出矿井平均瓦斯涌出量20Mm3/a左右；左右；低瓦斯矿井平均瓦斯涌出量低瓦斯矿井平均瓦斯涌出量2Mm3/a左右左右6 6/2 2/2 20 02 23 39 9煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2.我国煤矿瓦斯涌排情况我国煤矿瓦斯涌排情况国有重点煤矿瓦斯涌出量呈逐年增加趋势，国有重点煤矿瓦斯涌出量呈逐年增加趋势，这与煤炭产量增加趋势一致；这与煤炭产量增加趋势一致；瓦斯涌出量的增幅小于产量的增幅，瓦斯排瓦斯涌出量的增幅小于产量的增幅，瓦斯排放系数稳中有降；放系数稳中有降；低瓦斯矿井瓦斯涌出较为稳定，基本上不受低瓦斯矿井瓦斯涌出较为稳定，基本上不受煤炭增产的影响；煤炭增产的影响；高、突矿井的瓦斯涌出基本上随煤炭产量增高、突矿井的瓦斯涌出基本上随煤炭产量增加而增加。加而增加。6 6/2 2/2 20 02 23 31 10 0煤炭科学研究总院随着我国煤矿瓦斯抽放技随着我国煤矿瓦斯抽放技术日臻成熟，我国国有重术日臻成熟，我国国有重点煤矿瓦斯抽放量逐年增点煤矿瓦斯抽放量逐年增加。据调研计算结果。加。据调研计算结果。20062006年全国瓦斯抽放量到年全国瓦斯抽放量到达达3232亿亿m m3 3，其中国有重点，其中国有重点煤矿煤矿2626亿亿m m3 3一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状3.国有重点煤矿瓦斯抽放情况国有重点煤矿瓦斯抽放情况6 6/2 2/2 20 02 23 31 11 1煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状3.国有重点煤矿瓦斯抽放情况国有重点煤矿瓦斯抽放情况认真贯彻认真贯彻“十二字十二字”方针，加大了瓦斯抽放方针，加大了瓦斯抽放力度，瓦斯抽放装备和工艺的技术进步，使力度，瓦斯抽放装备和工艺的技术进步，使我国国有重点煤矿瓦斯抽放量逐年提高。我国国有重点煤矿瓦斯抽放量逐年提高。全国瓦斯抽放量全国瓦斯抽放量2006年达年达32亿亿m3，2007年年达达43亿亿m3；多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在6Mm3/a左右；左右；贯彻贯彻“十六字十六字”工作体系后，抽放量将进一工作体系后，抽放量将进一步提高步提高6 6/2 2/2 20 02 23 31 12 2煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状 多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在多数抽放矿井瓦斯抽放量仅在6Mm6Mm3 3/a/a左右左右左右左右注1：横坐标为年瓦斯抽放量，单位：Mm3/年；纵坐标为矿井个数，单位：个。注2：年瓦斯抽放量小于30Mm3/年的抽放矿井瓦斯抽放量分布直方图。6 6/2 2/2 20 02 23 31 13 3煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状 多数抽放矿井的瓦斯抽放率在多数抽放矿井的瓦斯抽放率在30%左右左右注：横坐标是瓦斯抽放率（%），纵坐标是矿井数量（个）6 6/2 2/2 20 02 23 31 14 4煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状 多数矿井瓦斯抽放浓度在多数矿井瓦斯抽放浓度在25%左右左右注：*按国家煤矿平安规程，瓦斯浓度25%才能进行抽放，否则必须放空，但为防止瓦斯积聚，允许使用移动抽放泵对25%以下煤矿瓦斯进行临时抽放注：横坐标是瓦斯抽放浓度（%），纵坐标是矿井数量（个）6 6/2 2/2 20 02 23 31 15 5煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状4.国有重点煤矿瓦斯风排情况国有重点煤矿瓦斯风排情况据调研计算，据调研计算，20032003年国有年国有重点煤矿瓦斯风排量重点煤矿瓦斯风排量4747亿亿m m3 3，其中低瓦斯矿井所占，其中低瓦斯矿井所占比例为比例为15%15%，而高瓦斯矿，而高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井所井和煤与瓦斯突出矿井所占比例达占比例达85%85%6 6/2 2/2 20 02 23 31 16 6煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状4.国有重点煤矿瓦斯风排情况国有重点煤矿瓦斯风排情况各矿风排瓦斯情况差异较大，寺河矿高达各矿风排瓦斯情况差异较大，寺河矿高达1亿亿m3以上，多数矿较小；以上，多数矿较小；高瓦斯突出矿井风排瓦斯量平均在高瓦斯突出矿井风排瓦斯量平均在14Mm3/a左右；左右；低瓦斯矿井风排瓦斯量平均在低瓦斯矿井风排瓦斯量平均在2Mm3/a左右；左右；多数矿井风排瓦斯浓度在多数矿井风排瓦斯浓度在0.2%左右；左右；6 6/2 2/2 20 02 23 31 17 7煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状4.国有重点煤矿瓦斯风排情况国有重点煤矿瓦斯风排情况低瓦斯矿井涌出的瓦斯主要依靠风井排放低瓦斯矿井涌出的瓦斯主要依靠风井排放;高瓦斯突出矿井的瓦斯高瓦斯突出矿井的瓦斯1/3通过抽放系统抽通过抽放系统抽排，排，2/3通过风流排放通过风流排放;瓦斯风排仍然是煤矿瓦斯的主要排放方式瓦斯风排仍然是煤矿瓦斯的主要排放方式.6 6/2 2/2 20 02 23 31 18 8煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状5.地方煤矿瓦斯涌排情况地方煤矿瓦斯涌排情况与国有重点煤矿相比，地方煤矿中高瓦斯、与国有重点煤矿相比，地方煤矿中高瓦斯、突出矿井所占比重小，多数为低瓦斯矿井；突出矿井所占比重小，多数为低瓦斯矿井；山西地方煤矿中，低瓦斯矿井约占山西地方煤矿中，低瓦斯矿井约占90%90%6 6/2 2/2 20 02 23 31 19 9煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状5.地方煤矿瓦斯涌排情况地方煤矿瓦斯涌排情况地方煤矿瓦斯涌出与高瓦斯突出矿井数量有地方煤矿瓦斯涌出与高瓦斯突出矿井数量有很大相关性很大相关性晋城市高瓦斯矿井晋城市高瓦斯矿井116116个，占山西地方矿高瓦斯个，占山西地方矿高瓦斯矿井的矿井的34.8%34.8%.其中，相对瓦斯涌出量大于其中，相对瓦斯涌出量大于20m20m3 3/t/t的矿井有的矿井有4848个；个；山西省山西省5 5个有煤与瓦斯突出的地方矿均在晋城，个有煤与瓦斯突出的地方矿均在晋城，其瓦斯排放系数高达其瓦斯排放系数高达45m45m3 3/t/t；晋城市地方矿加权平均后的瓦斯排放系数在晋城市地方矿加权平均后的瓦斯排放系数在25%25%左右；左右；6 6/2 2/2 20 02 23 32 20 0煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状5.地方煤矿瓦斯涌排情况地方煤矿瓦斯涌排情况乡镇煤矿瓦斯排放系数低，而国有地方和国乡镇煤矿瓦斯排放系数低，而国有地方和国有重点煤矿相当有重点煤矿相当乡镇矿开采深度浅，煤层瓦斯含量低，使得瓦斯乡镇矿开采深度浅，煤层瓦斯含量低，使得瓦斯排放系数低；排放系数低；2003 2003年晋城市瓦斯排放系数小于年晋城市瓦斯排放系数小于3m3m3 3/t/t的乡镇矿的乡镇矿占全市乡镇矿总数的占全市乡镇矿总数的40%40%；国有地方矿瓦斯排放系数较高，晋城市瓦斯排放国有地方矿瓦斯排放系数较高，晋城市瓦斯排放系数大于系数大于20m20m3 3/t/t的矿井占全市的的矿井占全市的70%70%；国有地方矿的瓦斯排放系数接近国有重点煤矿，国有地方矿的瓦斯排放系数接近国有重点煤矿，即即10m10m3 3/t/t。6 6/2 2/2 20 02 23 32 21 1煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状6.全国煤矿瓦斯涌排量估计全国煤矿瓦斯涌排量估计瓦斯涌出量瓦斯涌出量瓦斯涌出量瓦斯涌出量（亿亿亿亿mm3 3）瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯瓦斯瓦斯瓦斯风风风风排排排排抽放量（抽放量（抽放量（抽放量（亿亿亿亿mm3 3）占瓦斯涌出的比例（占瓦斯涌出的比例（占瓦斯涌出的比例（占瓦斯涌出的比例（%）风风风风排量（排量（排量（排量（亿亿亿亿mm3 3）占瓦斯涌出的比例占瓦斯涌出的比例占瓦斯涌出的比例占瓦斯涌出的比例（%）国有重点煤国有重点煤国有重点煤国有重点煤矿矿矿矿62.2662.2615.6515.65252546.6146.617575地方煤地方煤地方煤地方煤矿矿矿矿303050504.804.80101610162545254581898189全国煤全国煤全国煤全国煤矿矿矿矿909011011020.4520.45182318237090709077827782全国煤矿瓦斯涌排量估计（全国煤矿瓦斯涌排量估计（20032003年）年）与其它研究机构近年来研究结果的比较与其它研究机构近年来研究结果的比较每年，数据年代不详每年，数据年代不详每年，数据年代不详每年，数据年代不详130130中国工程院中国工程院中国工程院中国工程院每年，数据年代不详每年，数据年代不详每年，数据年代不详每年，数据年代不详194194联合国有关机构联合国有关机构联合国有关机构联合国有关机构9696（20002000年）年）年）年）130130（20042004年）年）年）年）煤炭信息研究院煤炭信息研究院煤炭信息研究院煤炭信息研究院其中，国有重点煤矿其中，国有重点煤矿其中，国有重点煤矿其中，国有重点煤矿62.7462.74亿亿亿亿mm3 3，国有，国有，国有，国有地方及乡镇煤矿地方及乡镇煤矿地方及乡镇煤矿地方及乡镇煤矿26.8426.8489.5889.58国家发改委能源研究所（国家发改委能源研究所（国家发改委能源研究所（国家发改委能源研究所（20002000年）年）年）年）备注备注备注备注瓦斯排放量（亿瓦斯排放量（亿瓦斯排放量（亿瓦斯排放量（亿mm3 3）研究单位和个人研究单位和个人研究单位和个人研究单位和个人6 6/2 2/2 20 02 23 32 22 2煤炭科学研究总院一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状一、全国煤矿分布及瓦斯涌排现状2002年全国煤矿瓦斯涌出量估计年全国煤矿瓦斯涌出量估计2010年全国煤矿瓦斯涌出量估计年全国煤矿瓦斯涌出量估计20102010年全国煤矿瓦斯涌出较年全国煤矿瓦斯涌出较年全国煤矿瓦斯涌出较年全国煤矿瓦斯涌出较20022002年密集的省份主要集中在山西、淮南、淮北、贵州、东北一带，都是国家传统的年密集的省份主要集中在山西、淮南、淮北、贵州、东北一带，都是国家传统的年密集的省份主要集中在山西、淮南、淮北、贵州、东北一带，都是国家传统的年密集的省份主要集中在山西、淮南、淮北、贵州、东北一带，都是国家传统的产煤区和高瓦斯涌出区。值得注意的是，除西南外，我国西部大部分煤矿都是低瓦斯矿井，虽然未来煤炭产量增产煤区和高瓦斯涌出区。值得注意的是，除西南外，我国西部大部分煤矿都是低瓦斯矿井，虽然未来煤炭产量增产煤区和高瓦斯涌出区。值得注意的是，除西南外，我国西部大部分煤矿都是低瓦斯矿井，虽然未来煤炭产量增产煤区和高瓦斯涌出区。值得注意的是，除西南外，我国西部大部分煤矿都是低瓦斯矿井，虽然未来煤炭产量增幅较为明显，但瓦斯涌出量同比增加很少，因此，未来瓦斯涌排治理及利用仍须以山西、淮南、淮北、贵州、东幅较为明显，但瓦斯涌出量同比增加很少，因此，未来瓦斯涌排治理及利用仍须以山西、淮南、淮北、贵州、东幅较为明显，但瓦斯涌出量同比增加很少，因此，未来瓦斯涌排治理及利用仍须以山西、淮南、淮北、贵州、东幅较为明显，但瓦斯涌出量同比增加很少，因此，未来瓦斯涌排治理及利用仍须以山西、淮南、淮北、贵州、东北为重点。北为重点。北为重点。北为重点。6 6/2 2/2 20 02 23 32 23 3煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响1.我国煤层瓦斯资源与特征我国煤层瓦斯资源与特征 2006年公布为年公布为36.811012m3，与我国天然气相与我国天然气相当，居世界产煤当，居世界产煤国前列。国前列。3333228148141119111936.836.867667617113171136 6/2 2/2 20 02 23 32 24 4煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响总量东部西部中部100%100%100%31.4631.4631.46万亿万亿万亿m mm3 3310.8%10.8%3.393.39万亿万亿mm3325.4%25.4%7.997.99万亿万亿mm3363.8%63.8%20.0820.08万亿万亿mm336 6/2 2/2 20 02 23 32 25 5煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响煤层瓦斯资源多为少生（气）中储（气）型和多生低储型，合计约占我国煤层瓦斯资源量的70%，仅有30%的煤层瓦斯有可能通过地面垂直钻井技术开采。煤层瓦斯资源约70%分布在地下1000m以深，仅有30%分布在1000m以浅，从经济上进一步限制了地面钻井开采煤层瓦斯气能力。6 6/2 2/2 20 02 23 32 26 6煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响2.煤层瓦斯抽排分类煤层瓦斯抽排分类煤炭生产阶段资源枯竭，矿井废弃采前预抽或仅产气煤炭正常开采%CH413040809095CBM 地面钻井煤层瓦斯气CMMd,u 可利用的矿井抽放瓦斯CMMd,e 未利用放空的矿井抽放瓦斯VAM 矿井风排瓦斯AMM 废弃矿井瓦斯6 6/2 2/2 20 02 23 32 27 7煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响3.煤矿瓦斯事故造成的危害煤矿瓦斯事故造成的危害24起死亡百人以上的特别重大事故中，瓦斯事起死亡百人以上的特别重大事故中，瓦斯事故故17起，事故起数占起，事故起数占70.8%，死亡人数占，死亡人数占61.4%；1次死亡次死亡3人以上的重特大事故中，瓦斯事故占人以上的重特大事故中，瓦斯事故占55%；1次死亡次死亡10人以上的特大事故中，瓦斯事故占人以上的特大事故中，瓦斯事故占80%；2007年煤矿重特大事故中瓦斯事故起数占年煤矿重特大事故中瓦斯事故起数占78.6%，死亡人数占，死亡人数占80.3%。6 6/2 2/2 20 02 23 32 28 8煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响4.煤矿瓦斯对全球气候变化的影响较大煤矿瓦斯对全球气候变化的影响较大（来源：刘德顺，CDM 工程体制、方法学与实施框架，清洁开展机制(CDM)培训讲义，中国CDM能力建设工程，2005年6月）6 6/2 2/2 20 02 23 32 29 9煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响WORLDWORLD：20002000中国：中国：19941994（来源：PAMELA M.FRANKLIN等，METHANE TO MARKETS PARTNERSHIP:OPPORTUNITIES FOR COAL MINE METHANE PROJECT DEVELOPMENT，2004第四届国际煤层气论坛）（来源：气候变化初始国家信息通报，中国方案出版社，2004年，北京）6 6/2 2/2 20 02 23 33 30 0煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响5.煤矿瓦斯排放造成的资源浪费严峻煤矿瓦斯排放造成的资源浪费严峻清洁能源资源浪费清洁能源资源浪费清洁能源资源匮乏清洁能源资源匮乏 每年有近每年有近每年有近每年有近100100亿亿亿亿mm3 3的煤矿瓦斯的煤矿瓦斯的煤矿瓦斯的煤矿瓦斯未能有效利用而直接排放。未能有效利用而直接排放。未能有效利用而直接排放。未能有效利用而直接排放。甲烷是高热值清洁能源甲烷是高热值清洁能源甲烷是高热值清洁能源甲烷是高热值清洁能源QQCH4CH4=3536MJ/m=3536MJ/m3 3，燃烧尾气，燃烧尾气，燃烧尾气，燃烧尾气中烟尘、二氧化硫含量极低。中烟尘、二氧化硫含量极低。中烟尘、二氧化硫含量极低。中烟尘、二氧化硫含量极低。以煤为主的能源结构，天然气以煤为主的能源结构，天然气以煤为主的能源结构，天然气以煤为主的能源结构，天然气等清洁能源所占比例很小；等清洁能源所占比例很小；等清洁能源所占比例很小；等清洁能源所占比例很小；约合约合约合约合12.6Mtce/a(12.6Mtce/a(煤当量煤当量煤当量煤当量)的能的能的能的能源；源；源；源；假设按燃煤，每年有大量的燃假设按燃煤，每年有大量的燃假设按燃煤，每年有大量的燃假设按燃煤，每年有大量的燃煤污染物排入大气，污染了环煤污染物排入大气，污染了环煤污染物排入大气，污染了环煤污染物排入大气，污染了环境境境境6 6/2 2/2 20 02 23 33 31 1煤炭科学研究总院二、煤矿瓦斯排放的影响二、煤矿瓦斯排放的影响6.煤矿瓦斯排放的公众化常识水平不高煤矿瓦斯排放的公众化常识水平不高对瓦斯事故频繁发生的原因知之甚少；对瓦斯事故频繁发生的原因知之甚少；不了解煤矿瓦斯是一种导致气候变暖不了解煤矿瓦斯是一种导致气候变暖的温室气体；的温室气体；对煤矿瓦斯利用技术及减排机制不太对煤矿瓦斯利用技术及减排机制不太了解；了解；缺少煤矿瓦斯排放与利用的信息。缺少煤矿瓦斯排放与利用的信息。6 6/2 2/2 20 02 23 33 32 2煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术6 6/2 2/2 20 02 23 33 33 3煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术6 6/2 2/2 20 02 23 33 34 4煤炭科学研究总院 20032003年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达6.26.2亿亿亿亿mm3 3，利，利，利，利用率近用率近用率近用率近40%40%；20062006年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达6 6亿亿亿亿mm3 3，利用，利用，利用，利用率近率近率近率近23.5%23.5%；20072007年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达年我国重点煤矿抽放瓦斯利用量到达14.514.5亿亿亿亿mm3 3，利用率近利用率近利用率近利用率近33%33%；抽放瓦斯利用矿井数占抽放矿井数的抽放瓦斯利用矿井数占抽放矿井数的抽放瓦斯利用矿井数占抽放矿井数的抽放瓦斯利用矿井数占抽放矿井数的1/31/3；我国重点煤矿瓦斯利用规模的利用率差异很大，抽放瓦我国重点煤矿瓦斯利用规模的利用率差异很大，抽放瓦我国重点煤矿瓦斯利用规模的利用率差异很大，抽放瓦我国重点煤矿瓦斯利用规模的利用率差异很大，抽放瓦斯利用水平不均衡；斯利用水平不均衡；斯利用水平不均衡；斯利用水平不均衡；贯彻国务院瓦斯治理贯彻国务院瓦斯治理贯彻国务院瓦斯治理贯彻国务院瓦斯治理“十二字十二字十二字十二字”方针后，抽放矿井数、方针后，抽放矿井数、方针后，抽放矿井数、方针后，抽放矿井数、抽放量、利用率逐年提高。抽放量、利用率逐年提高。抽放量、利用率逐年提高。抽放量、利用率逐年提高。三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术6 6/2 2/2 20 02 23 33 35 5煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术1.我国煤矿瓦斯利用的主要技术途径我国煤矿瓦斯利用的主要技术途径民用，作为燃气供居民使用（压缩瓦斯和管民用，作为燃气供居民使用（压缩瓦斯和管道瓦斯）；道瓦斯）；发电：内燃机组和燃气轮机机组；发电：内燃机组和燃气轮机机组；工业燃料：钢铁厂、汽车用燃料；工业燃料：钢铁厂、汽车用燃料；工业原料：炭黑。工业原料：炭黑。6 6/2 2/2 20 02 23 33 36 6煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术2.国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利用国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利用技术技术抽放瓦斯净化富集技术抽放瓦斯净化富集技术吸附吸附/解吸法技术解吸法技术渗透别离法技术渗透别离法技术低温液化别离法技术低温液化别离法技术6 6/2 2/2 20 02 23 33 37 7煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术2.国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利用技术用技术抽放瓦斯发电（供热）技术抽放瓦斯发电（供热）技术往复式燃气发动机（内燃机）发电技往复式燃气发动机（内燃机）发电技术术燃气轮机发电技术燃气轮机发电技术燃气锅炉燃气锅炉蒸气轮机发电技术蒸气轮机发电技术联合循环多联供技术联合循环多联供技术6 6/2 2/2 20 02 23 33 38 8煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术2.国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利用技术用技术化工原料技术化工原料技术高浓度抽放瓦斯或经净化富集后的高品高浓度抽放瓦斯或经净化富集后的高品位甲烷气作为化工原料气（合成气）生位甲烷气作为化工原料气（合成气）生产甲醇、甲醛等高附加值产品产甲醇、甲醛等高附加值产品制炭黑制炭黑6 6/2 2/2 20 02 23 33 39 9煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术2.国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利国内外正在研究的煤矿中浓度瓦斯利用技术用技术汽车燃料技术汽车燃料技术火炬燃烧技术火炬燃烧技术对达不到瓦斯利用要求浓度，而浓度对达不到瓦斯利用要求浓度，而浓度不是太低的抽放瓦斯，可以用火炬燃不是太低的抽放瓦斯，可以用火炬燃烧技术将甲烷氧化燃烧成烧技术将甲烷氧化燃烧成COCO2 2，以减排，以减排温室气体。温室气体。6 6/2 2/2 20 02 23 34 40 0煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术3.低浓度风排瓦斯利用技术低浓度风排瓦斯利用技术富集技术富集技术液化床浓缩器技术液化床浓缩器技术可将甲烷浓度由0.10.9%富集到20%配气技术配气技术通过高浓度的甲烷气或高热值的丙烷气与低浓度瓦斯配制成可以利用的产品6 6/2 2/2 20 02 23 34 41 1煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术配气技术配气技术浓缩器技术技术流程：技术流程：矿井风排瓦斯从吸附器底端进入，向上逆流通过液化床，吸附介质吸附甲烷增重720后，落入吸附器底部被存储器收集，再通过吸附介质传输系统送至解吸器，而后通过提高温度将浓缩的甲烷解吸出来成为高浓度产品气，解吸后的吸附介质通过传输系统重新回到吸附器继续使用。技术应用：技术应用：多用于化工等行业VOC处理。类似研究：类似研究：能将甲烷浓度0.10.9%的原料气富集到甲烷浓度20%的产品气，如果来流甲烷浓度更高，产品气中甲烷浓度可增加至30%或更高。工程适用性工程适用性：模拟风排瓦斯进行测试，无工程应用技术特点：技术特点：配气技术相对较为简单，即通过高浓度的甲烷气或高热值的丙烷气与低浓度瓦斯混合，配成可以利用的产品气，如国外已有将抽放瓦斯注入风排瓦斯以提高风排瓦斯中甲烷浓度的案例。工程适用性：工程适用性：国外为稳定瓦斯气，多有采用6 6/2 2/2 20 02 23 34 42 2煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术3.低浓度风排瓦斯利用技术低浓度风排瓦斯利用技术氧化燃烧技术氧化燃烧技术流转反响器技术流转反响器技术也称为逆流反响器、流向变换反响器技术，能实现风排瓦斯在1000以上，或在催化剂作用下较低温度的自氧化稳定燃烧，多余热可回收利用或发电。6 6/2 2/2 20 02 23 34 43 3煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术风排瓦斯V2V1V1V2Heat Exchanger固体层固体层废气、废热 下风流上风流甲烷完全氧化甲烷完全氧化利用固定床中固体层与气体层再生热热交换原理，实现风排瓦斯周期性自热氧化反响。技术原理技术原理保持1000以上燃烧温度使用催化剂降低甲烷氧化反响活化能，实现在相对较低温度下的自稳定氧化燃烧。技术分类技术分类6 6/2 2/2 20 02 23 34 44 4煤炭科学研究总院时间时间1994年2001-2002年 2005年甲烷减排试验示范阶段，热能未回收地点：英国煤炭公司地点：英国煤炭公司地点：英国煤炭公司地点：英国煤炭公司应用：风排瓦斯（混量）应用：风排瓦斯（混量）应用：风排瓦斯（混量）应用：风排瓦斯（混量）8000 m8000 m3 3/h/h，甲烷浓度，甲烷浓度，甲烷浓度，甲烷浓度0.30.6%0.30.6%。甲烷减排与小规模热能生产示范阶段地点：澳大利亚地点：澳大利亚地点：澳大利亚地点：澳大利亚BHPBHP公司公司公司公司APPINAPPIN煤矿煤矿煤矿煤矿应用：风排瓦斯（混量）应用：风排瓦斯（混量）应用：风排瓦斯（混量）应用：风排瓦斯（混量）6000 m6000 m3 3/h/h，有，有，有，有90%90%的的的的热回收生产热水热回收生产热水热回收生产热水热回收生产热水大规模甲烷减排与能源生产示范阶段地点：澳大利亚地点：澳大利亚地点：澳大利亚地点：澳大利亚BHP BillitonBHP Billiton公司公司公司公司WestCLIFFWestCLIFF煤矿煤矿煤矿煤矿应用：风排瓦斯（混量）规模到达应用：风排瓦斯（混量）规模到达应用：风排瓦斯（混量）规模到达应用：风排瓦斯（混量）规模到达250,000 m250,000 m3 3/h/h（相当（相当（相当（相当于矿井风排瓦斯总量的于矿井风排瓦斯总量的于矿井风排瓦斯总量的于矿井风排瓦斯总量的1/51/5），可产生），可产生），可产生），可产生6MW6MW电电电电能能能能热流转反响器技术（热流转反响器技术（TFRR）研究与示范）研究与示范6 6/2 2/2 20 02 23 34 45 5煤炭科学研究总院加拿大CANMET中试试验装置基本技术条件基本技术条件：自动点火温度：自动点火温度：自动点火温度：自动点火温度350350800800，最低甲烷工作浓度，最低甲烷工作浓度，最低甲烷工作浓度，最低甲烷工作浓度0.1%0.1%，甲烷浓度可变，适用于甲烷的减排，但如果回收热量用，甲烷浓度可变，适用于甲烷的减排，但如果回收热量用，甲烷浓度可变，适用于甲烷的减排，但如果回收热量用，甲烷浓度可变，适用于甲烷的减排，但如果回收热量用于发电则需要补充额外燃料以提高甲烷浓度。于发电则需要补充额外燃料以提高甲烷浓度。于发电则需要补充额外燃料以提高甲烷浓度。于发电则需要补充额外燃料以提高甲烷浓度。热回收效率热回收效率：对于浓度：对于浓度：对于浓度：对于浓度0.31.0%0.31.0%的风排瓦斯，热回收效率在的风排瓦斯，热回收效率在的风排瓦斯，热回收效率在的风排瓦斯，热回收效率在5095%5095%，当浓度，当浓度，当浓度，当浓度0.5%0.5%时，热量回收效率时，热量回收效率时，热量回收效率时，热量回收效率75%75%技术应用：技术应用：20032003年，年，年，年，Lefebvre Frres LteLefebvre Frres Lte公司在蒙特利尔安公司在蒙特利尔安公司在蒙特利尔安公司在蒙特利尔安装装装装CHCH4 4MINMIN装备，处理装备，处理装备，处理装备，处理1800m1800m3 3/h/h的矿井乏风。的矿井乏风。的矿井乏风。的矿井乏风。北京化工大学试验室装置基本技术条件基本技术条件：在实验台规模（催化剂装填量：在实验台规模（催化剂装填量：在实验台规模（催化剂装填量：在实验台规模（催化剂装填量1 1升）升）升）升）开展了开展了开展了开展了0.51%0.51%模拟风排瓦斯减排，当浓度模拟风排瓦斯减排，当浓度模拟风排瓦斯减排，当浓度模拟风排瓦斯减排，当浓度1%1%时，气时，气时，气时，气体混合物温度能到达体混合物温度能到达体混合物温度能到达体混合物温度能到达750 750。在不同的反响条件下，。在不同的反响条件下，。在不同的反响条件下，。在不同的反响条件下，甲烷催化氧化燃烧的转化率均超过甲烷催化氧化燃烧的转化率均超过甲烷催化氧化燃烧的转化率均超过甲烷催化氧化燃烧的转化率均超过98%98%，能在较宽的，能在较宽的，能在较宽的，能在较宽的操作条件下实现低浓度甲烷自热氧化燃烧，循环周期操作条件下实现低浓度甲烷自热氧化燃烧，循环周期操作条件下实现低浓度甲烷自热氧化燃烧，循环周期操作条件下实现低浓度甲烷自热氧化燃烧，循环周期最长超过最长超过最长超过最长超过5050分钟。分钟。分钟。分钟。技术应用：技术应用：正准备与煤化工分院共同开展技术推广及正准备与煤化工分院共同开展技术推广及正准备与煤化工分院共同开展技术推广及正准备与煤化工分院共同开展技术推广及示范。示范。示范。示范。催化流转反响器技术（催化流转反响器技术（CFRR）研究与示范）研究与示范6 6/2 2/2 20 02 23 34 46 6煤炭科学研究总院流转反响器技术特点特征特征特征特征热流转反响器热流转反响器热流转反响器热流转反响器催化流转反响器催化流转反响器催化流转反响器催化流转反响器工作原理工作原理工作原理工作原理流转流转流转流转流转流转流转流转催化剂催化剂催化剂催化剂无无无无有有有有自动点火温度自动点火温度自动点火温度自动点火温度1000 1000 350800 350800 循环周期循环周期循环周期循环周期较短较短较短较短较长较长较长较长最低甲烷浓度最低甲烷浓度最低甲烷浓度最低甲烷浓度0.2%0.2%0.1%0.1%减排适用性减排适用性减排适用性减排适用性适于减排适于减排适于减排适于减排适于减排适于减排适于减排适于减排回收热量用于发电的可能回收热量用于发电的可能回收热量用于发电的可能回收热量用于发电的可能性性性性需额外补充甲烷，提高供需额外补充甲烷，提高供需额外补充甲烷，提高供需额外补充甲烷，提高供气浓度，并保持浓度稳定气浓度，并保持浓度稳定气浓度，并保持浓度稳定气浓度，并保持浓度稳定需额外补充甲烷，提高需额外补充甲烷，提高需额外补充甲烷，提高需额外补充甲烷，提高供气浓度并保持浓度稳供气浓度并保持浓度稳供气浓度并保持浓度稳供气浓度并保持浓度稳定定定定甲烷浓度可变性甲烷浓度可变性甲烷浓度可变性甲烷浓度可变性可变可变可变可变可变可变可变可变6 6/2 2/2 20 02 23 34 47 7煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术3.低浓度风排瓦斯利用技术低浓度风排瓦斯利用技术微型贫烧燃气涡轮机技术微型贫烧燃气涡轮机技术间壁回热式涡轮机和接触反响贫烧涡轮间壁回热式涡轮机和接触反响贫烧涡轮机。机。前者利用燃烧产生的热量将含有前者利用燃烧产生的热量将含有甲烷的矿井乏风预热至自燃点（甲烷的矿井乏风预热至自燃点（70070010001000之间）燃烧，用来发动涡轮机。之间）燃烧，用来发动涡轮机。要求瓦斯浓度大于要求瓦斯浓度大于1.6%1.6%，因此在乏风中，因此在乏风中需额外补充甲烷，澳大利亚已开辟出需额外补充甲烷，澳大利亚已开辟出1%1%浓度的接触式燃气轮机，它能够在低浓浓度的接触式燃气轮机，它能够在低浓度下运行。度下运行。6 6/2 2/2 20 02 23 34 48 8煤炭科学研究总院三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术三、煤矿中低浓度瓦斯治理与利用技术3.低浓度风排瓦斯利用技术低浓度风排瓦斯利用技术辅助燃烧技术辅助燃烧技术风排瓦斯中有一定量的可燃成分，可以风排瓦斯中有一定量的可燃成分，可以取代周围空气用于内燃机、燃气轮机作取代周围空气用于内燃机、燃气轮机作为助燃剂使用，从而节约局部燃料，减为助燃剂使用，从而节约局部燃料，减少甲烷排放量。可节约主燃料少甲烷排放量。可节约主燃料8 810%10%，减少瓦斯排放量减少瓦斯排放量20%20%80%80%。6 6/2 2/2 20 02 23 34 49 9煤炭科学研究