摘 要 将矿井瓦斯作为矿区城市煤气是矿井瓦斯利用 的 主要途径。阳泉、抚顺、淮南、松藻、铁法、中梁山、鹤壁等矿区是矿井瓦斯作为城市煤气 的主要城市，并形成了地面矿井煤层气抽放泵站、二次加压泵站、储气罐、输送管网、调压 站和用户装置的完善的民用系统。介绍了矿井瓦斯用于民用工程的优点和作为城市煤气的实 践，分析了实践中存在的主要问题，并提出相应的解决方法。 关键词 矿井瓦斯 城市煤气 瓦斯抽放设备 我国的矿井瓦斯抽放始于50年代的抚顺、阳泉矿区，主要是为了解决矿井煤炭生产安全 问题。利用矿井瓦斯抽放泵，通过管道抽放系统把矿井瓦斯抽出地面，以降低矿井瓦斯涌入 生产工作面的数量与浓度，实现煤矿的安全生产。目前，我国煤矿每 年矿井瓦斯抽放量 9亿m3，其中，阳泉和抚顺矿区每年的矿井瓦斯抽放量达1.2亿m3 以上。 1 我国矿井瓦斯用于民用工程的优点 矿井瓦斯的利用可以分为工业利用和民用。由于各个矿区矿井瓦斯的浓度不同，可以 在30%～70%之间，所以，矿井瓦斯的利用途径有所不同。矿井瓦斯用于民用工程是有经 济效益的。我国利用矿井瓦斯作为城市煤气气源较发好的矿区有抚顺、阳泉、淮南、松藻、 铁法、中梁山、鹤壁等。矿井瓦斯用于民用工程具有以下优点。 (1) 可以减轻居民家庭燃煤的劳动强度和劳动量，提高居民生活质量。 (2) 解决居民家庭分散燃煤造成的废渣、烟尘污染，并可大大减少二氧化碳和二 氧化硫的排放量，对当地和区域环境将会有很大改善。 (3) 由于就地消耗了抽放出来的矿井瓦斯，可以减少温室气体排放量。 2 我国矿井瓦斯作为城市煤气的实践 我国矿井瓦斯作为城市煤气已经有30～40年的实践。矿区城市煤气利用的气源主要来自 矿井瓦斯抽放系统，符合《城镇燃气设计规范》的城市煤气系统。 2.1 矿井瓦斯抽放泵站 矿井瓦斯抽放泵站一般建在地面，可以服务1个或数个矿井的井下抽放系统，是城市煤 气的气源部分。矿井瓦斯抽放泵站主要采用以下设备。 (1)矿井瓦斯抽放泵。 矿井瓦斯抽放一般采用负压抽放，现在的矿井瓦斯抽放系统一般采用回转式鼓风机（亦 称罗茨鼓风机）。该类抽放泵流量分别为60、80、120、160和200m3/min，负压分别是为3 5、50、70kPa，配套电机为55、75、95、155和185、220kW。此类风机的特点是气体流量为 常数，压力可以在静压范围内予以调节。为保证风机在流量降低时的正常运行，在风机的 进口侧和出口侧联接1条循环管，安装了循环阀门，使部分流量循环可保证风机正常运行。 该类风机一般为干式运行，也可以进行一些改进，采用湿式运行。在有些矿区采用水环 式真空泵进行矿井瓦斯抽放。 (2)气水分离器。 在使用水环式真空泵和湿式回转式鼓风机的瓦斯抽放泵站，需要采用气水分离器。进行 气水分离。 (3)安全装置。 矿井瓦斯抽放站都必须设置防爆、防回气和防回火安全装置。 (4)计量及监控装置。 我国的矿井瓦斯泵站的计量一般采用标准孔板，径距取压，读出压差数值，再根据公式 计算流量。 瓦斯气浓度测量，可以采用热导式高浓度测试仪测量并显示。大多数矿井瓦斯抽放泵站 都采用高浓度光学瓦斯鉴定仪取样并读数。 抽放管路的正负压力测量，分别采用水银压差计和水柱压差计，测量抽放泵站的抽放 负压和出口正压。 对于抽放泵站的集中监控，目前阳泉煤业集团一矿五号瓦斯抽放泵站采用了日本富士公 司的集中模拟盘。对抽放泵站的真空泵和电机的运转状态，电流、电压、功率、轴温、供水 量和水温，阀门启闭状态，循环阀门的开度，分别进行模拟和数字显示。对抽放泵站入口侧 和出口侧管路的煤层气浓度、压力、流量、温度集中监测显示，同时对防回火网前后压差进 行监控显示。所有监测数据均通过传输电缆传到总调度中心集中监控模拟盘。 其他矿井瓦斯抽放泵站使用国产监测设备对部分参数进行监测，但大多数瓦斯抽放泵 站尚未实现集中监控。 2.2 地面利用二次加压泵站 为了保证煤矿井下的安全生产和城市煤气的正常利用，需要对抽出的矿井瓦斯进行加压 。矿井瓦斯抽放泵站抽出的矿井瓦斯分别进入二次加压站和储气罐。在2个泵站系统之间安 装有防回火、防回气和防爆安全装置。 地面利用二次加压泵站内安装有回转式鼓风机，流量分别为30、60和80m3/min，压力 分别为35、50和70kPa。 二次加压泵站的计量装置基本上与矿井瓦斯抽放泵站相同，压力测量用水银和水柱压差 计，流量测量用径距取压孔板配合压差计，浓度测量使用高浓度光学瓦斯鉴定器。二次加压 泵站保证了城市煤气利用系统的足够压力。 2.3 城市煤气储配系统 (1)储气罐。 矿井瓦斯的储存设施对于保证供气的稳定是必要的。在特别的情况下，建立一个紧急储 量储备，以备气源不连续时，平衡每日的气源波动，改善供气系统的效率。城市煤气储气罐 可以分为高压和低压储气罐2种，而使用矿井瓦斯作为城市煤气的一般为低压储气罐。 (2)城市煤气输配系统。 利用矿井瓦斯的城市煤气输配系统为低压输配。为了区分主输配管道与区域管网，将主 输配管道作为中压、而区域管网为低压输配网。 (3)调压站。 调压站是联接主、分系统管道的枢纽，站内主要设备为过滤器，调压器安 全装置，旁通 管和压力测量仪表。调压站选用的雷诺式调压器具有较好的关闭性能和较高的稳定。 (4)用户装置。 用户装置根据家庭户和团体户不同而分别设置。家庭户使用的流量表 大时流量为3m3，团体户根据使用规模确定采用的流量计等级。 家庭户和团体户使用的灶具均为经国家鉴定的灶具，达到一定的小时热负荷，热效率在 60%以上。 3 存在问题以及解决的方法 (1)矿井瓦斯的供应量波动太大, 影响城市煤气供应系统的稳定。 由于矿井瓦斯的抽放量 取决于煤矿的煤炭生产，开采煤层的变化、生产工作面的衔接、煤炭市场的景气系数等都对 矿井瓦斯的抽放量，即利用矿井瓦斯的城市煤气的煤气供应量产生较大影响。为了保证可 靠的气源供应服务, 基本的是保证在事故情况下的供气，如停电等。也要保证未来足够的 气体资源。在事故情况下，可以借助气体储存设施来解决紧急情况。在煤矿井下生产发生 变化导致的供应气源紧张时，需要通过两种方法予以解决。，建立矿井井下的备用气 源，如矿井采空区备用气源系统，废弃矿井瓦斯紧急备用气源等；第二，采用其他供应气源 来满足紧急情况下气体供应的需求，在其他国家，如日本，煤气公司都有向其用户足量供应 气体的责任，为了履行责任，他们安装了多种气体生产系统，或者从其他邻近城市的 煤气公司购买气体, 以保证城市煤气的正常供应。总之，为了保证可靠的气源供应服务，需 要建立补充气源系统。 (2)矿井瓦斯浓度的波动。 正常情况下，矿井瓦斯总是有一定范围的波动，图1是某矿区矿井瓦斯浓度波动曲 线。为了气体燃烧设备的稳定燃烧，维持气体浓度的恒定是很基本的要求。气体热值的大 幅度波动将导致利用某种燃具的不完全燃烧或火险。为此，设置气体浓度控制设施是非 常重要的。 5 矿井瓦斯作为城市煤气需要注意的其他问题 (1)在某些城市，矿井瓦斯 和其他气体一同服务于城市煤气系统，这些气体 是根据其本身的特性进行分类的 ，如热值、比重、燃烧速度等，而有些只是根据各种常用 的气体的热值进行分类。 液化石油气 93.5 MJ/m3 (低热值) 焦炉煤气 17.0 MJ/m3 (低热值) 图1 矿井瓦斯的流量与浓度的波动实例图（略） 很明显，如果供给的气体发生变化，使用同一种燃气器具，很可能将 导致包括火险或由于不完全燃烧造成的一氧化碳中毒等事故。为了保证城市煤气的恒 定热值, 需要对不同的气体进行热值调节, 在保证混合气体达到某一个热值时, 如14 .7MJ/ m3 (相当于低热值3500大卡/m3 ), 再供应城市煤气用户。 控制热值的一般经验是使用 一种较高热值的辅助气体，如液化石油气来提高矿井煤层气的热值。另一种热值调节方法 是采用空气稀释的方法来降低热值，使之保持恒定的热值。 (2)矿井瓦斯是一种无色、无臭的气体，为了保证用户的使用安全，防止 爆炸等安全事故，需要增加一套加臭设备。这是目前多数利用 矿井瓦斯作为城市煤气系统所缺乏的。 (3)矿井瓦斯的除湿设备。 而当矿 井瓦斯中水分较高时，有必要进行除湿处理。因为水分在供气管道中的凝结将导 致气体供应问题。特别是在环境温度比较低的地方，水分结冰问题严重。 (4)矿井瓦斯作为城市煤气，应有自动检测与控制系统。包括有甲烷浓度表、一氧化碳仪表 、温度计、真空表、压力表、流量（压差）表 、通讯/变送器，信号接收与监测系统。目前，许多利用系统只是间歇性测量人工测量，尚未实现连续性自动检测。而压力与浓度、控制阀门的自动控制则更是在极少数系统才得以实现。 刘子龙（阳泉煤业(集团)有限责任公司，山西阳泉，045000）
|
| 刘子龙 |
免责声明: 凡注明来源本网的所有作品，均为本网合法拥有版权或有权使用的作品，欢迎转载，注明出处。非本网作品均来自互联网，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
