[发明专利]一种煤矿低浓度瓦斯零碳排放方法

说明书

本发明涉及一种煤矿低浓度瓦斯零碳排放方法，包括以下步骤：1)将废弃煤矿采空区的瓦斯抽取出来，得到体积浓度低于30％浓度的瓦斯；2)将步骤1)得到的低于30％浓度的瓦斯分两部分处理：a)其中一部分8％～30％浓度的瓦斯送入燃气炉进行燃烧，燃烧后的高温烟气进入压差发电系统，产生的中温烟气对瓦斯氧化系统进行预热，得到低温烟气；b)另一部分与体积浓度小于等于0.8％的瓦斯进行掺混掺混后进入瓦斯氧化系统，得到高温烟气；3)将步骤2)中a)得到的低温烟气通过管道系统注入采空区；b)得到的高温烟气送进余热锅炉进行余热利用，经余热锅炉后的低温烟气，通过管道系统注入采空区。本发明实现废弃煤矿低品质瓦斯的利用，是废弃资源的循环利用。

技术领域

本发明涉及煤矿低浓度瓦斯的综合利用技术领域，具体地涉及一种煤矿低浓度瓦斯零碳排放方法。

背景技术

煤矿通风瓦斯又称乏风瓦斯，其甲烷浓度低于0.75％。根据煤矿瓦斯防治“先抽后采”的原则，在采煤时会产生大量的煤矿乏风。尽管其中CH₄浓度很低，但是乏风量巨大，乏风所含CH₄占煤矿瓦斯CH₄总量80％以上，几乎没有得到利用。乏风中这种低浓度的CH₄不能直接燃烧，成为乏风瓦斯开发利用的难点，所以长期以来直接排入大气中，造成了巨大的能源浪费和环境污染。我国每年通过乏风排放的CH₄高达100～150亿立方米，与西气东输1年的输气量相当，相当于1140～1700万吨标准煤的能量直接浪费。碳达峰、碳中和“3060目标”开启了低碳新时代，2030年左右二氧化碳排放达到峰值，对控制温室气体排放提出了更高要求。甲烷的温室效应约为二氧化碳的28倍，由于乏风直排产生的温室气体效应约为2亿吨二氧化碳当量，因此要加快煤矿瓦斯的开发利用，合理利用乏风，既可以降低CH₄的排放量，保护生态环境，又可以充分利用资源。

目前对于高浓度(30％)的煤矿瓦斯利用技术已经比较成熟，且《煤矿安全规程》规定，煤层气利用时瓦斯浓度不能低于30％。对于8～30％浓度的低浓度瓦斯可采用内燃机、燃气轮机进行发电利用。对于1％左右的乏风瓦斯以热逆流氧化技术、热逆流催化氧化技术、乏风瓦斯浓缩等技术进行利用。乏风及低浓度瓦斯氧化发电可以销毁95％以上的排空甲烷，利用低浓度瓦斯资源建设分布式清洁能源体系，符合“以用促抽”的瓦斯治理方针。乏风瓦斯氧化将CH₄转化为CO₂，减少温室气体的排放，带来巨大的环境效益；反应产生的热量可用于取暖或发电，也将产生较好的经济效益。

目前，煤矿低浓度瓦斯有以下几种处理方式：1)乏风瓦斯直排大气，瓦斯中甲烷气体是主要温室气体，造成显著的温室效应；2)用于火炬燃烧，浪费能源，存在安全隐患；3)用于燃气轮机发电，燃气轮机发电初期投资大，需要瓦斯量大，要求浓度高且稳定；需要规模效应，中小型废弃煤矿及煤矿连通性差，瓦斯浓度不稳定，导致很难进行规模化发电，经济效益差，风险较大；4)用于蓄热氧化装置，采用热逆流技术，用于维持自身热平衡的瓦斯消耗量大，热能利用效率不高。可见，低浓度瓦斯燃烧发电、乏风氧化产生的烟气经过余热余压利用后直接排放到大气中，一方面污染环境，增加碳排放；一方面烟气部分余热未加以利用。因此，亟待一种实现煤矿低浓度瓦斯治理的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种煤矿低浓度瓦斯零碳排放方法，实现煤矿低浓度瓦斯及乏风瓦斯的治理。

为达到上述目的，本发明提供一种煤矿低浓度瓦斯零碳排放方法，包括以下步骤：

1)将废弃煤矿采空区的瓦斯抽取出来，得到体积浓度为低于30％浓度的瓦斯；