為保證煤礦地下礦井空氣的安全、健康,需要向地下礦井鼓入大量新風(fēng),這些氣流攜帶在安全限度以下的甲烷含量(國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)低于0.75%,國際標(biāo)準(zhǔn)低于1.2%),從地下經(jīng)通風(fēng)口排到大氣里,俗稱“乏風(fēng)”或通風(fēng)瓦斯。這些極低濃度的甲烷長期以來無法利用,全部排到大氣中。
如此巨大的甲烷排放量不僅意味著巨大的溫室氣體污染,而且蘊(yùn)含著巨大的潛在能源。
針對煤礦乏風(fēng)風(fēng)量巨大、煤礦乏風(fēng)中的瓦斯?jié)舛确浅５汀⒎︼L(fēng)量、瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)范圍大的特點(diǎn)，立式乏風(fēng)熱逆流氧化裝置可以用以治理和利用礦井乏風(fēng)瓦斯，減少因煤礦生產(chǎn)帶來的甲烷溫室氣體排放，同時(shí)回收礦井乏風(fēng)中的能量并加以利用。
基本原理：
乏風(fēng)瓦斯熱逆流氧化裝置主要由氧化裝置本體、氣體進(jìn)出口分配系統(tǒng)、加熱起動(dòng)系統(tǒng)、乏風(fēng)換向系統(tǒng)、實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)五大部分組成。
外部熱源（燃燒器）將熱交換介質(zhì)固體氧化床加熱到甲烷氧化溫度，將礦井的通風(fēng)瓦斯引入氧化裝置，與裝置內(nèi)的熱交換介質(zhì)在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行熱交換，氣體受熱達(dá)到瓦斯燃燒所需溫度，發(fā)生氧化反應(yīng)（燃燒），放出熱量。氧化反應(yīng)自維持后，停掉外部加熱。一個(gè)循環(huán)包括兩次風(fēng)流換向，由控制系統(tǒng)自動(dòng)控制換向時(shí)間等參數(shù)。
工業(yè)化應(yīng)用：
主要技術(shù)參數(shù)：
1.穩(wěn)定運(yùn)行的瓦斯?jié)舛龋?.3%～2.0%；
2.甲烷氧化率≥97％；
3.能夠產(chǎn)生過熱蒸汽，過熱蒸汽的壓力≥1.6MPa，溫度≥350℃，壓力和溫度波動(dòng)幅±5%；
4.進(jìn)出口氣體阻力損失≤4000Pa。
主要技術(shù)特點(diǎn):
1.采用立式結(jié)構(gòu)，避免了因自然對流帶來的溫度分布不均勻問題；
2.不使用催化劑，避免了因礦井乏風(fēng)中含有硫化氫引起的催化劑中毒問題。
3.多種蜂窩陶瓷組合氧化床結(jié)構(gòu)，以提高乏風(fēng)瓦斯氧化效率，保障氧化裝置穩(wěn)定運(yùn)行，并降低氣體流動(dòng)阻力，延長氧化裝置使用壽命。
4.采用氣體進(jìn)出口分配技術(shù)，利用導(dǎo)流器調(diào)節(jié)各處進(jìn)出氧化床的氣體流量，以保證乏風(fēng)均勻地進(jìn)入氧化床。
5.外部熱源選用燃燒器的方式，與傳統(tǒng)的電加熱相比，可節(jié)約大量電能。
6.利用恒溫的高溫?zé)嵩磁c換熱器換熱來生產(chǎn)過熱蒸汽，從而避免了過熱蒸汽參數(shù)的波動(dòng)，提高蒸汽質(zhì)量。
7.高可靠性計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，將裝置的各子系統(tǒng)集中控制，進(jìn)行系統(tǒng)性協(xié)調(diào)，保證熱逆流氧化裝置安全正常運(yùn)行。
經(jīng)濟(jì)效益分析
乏風(fēng)瓦斯發(fā)生氧化反應(yīng)，將CH4轉(zhuǎn)化為CO2，減少溫室氣體的排放，可申請CDM項(xiàng)目，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益；反應(yīng)產(chǎn)生的熱量可用于取暖或發(fā)電，也將產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
舉例：假設(shè)礦井乏風(fēng)甲烷濃度為0.8％，流量為8萬m3/h，投資約1100萬，年處理礦井乏風(fēng)70080萬m3，每年溫室氣體減排80000 t CO2當(dāng)量，年回收熱量149666.4 GJ，年發(fā)電約1000萬度。
根據(jù)《京都議定書》，甲烷碳匯貿(mào)易(CDM)在2008年開始實(shí)施，若申請到CDM項(xiàng)目，按15美元/t CO2計(jì)算，僅碳匯指標(biāo)收入，每年可達(dá)120萬美元。
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