煤礦瓦斯，主要成分為甲烷，在煤礦采動之前賦存于煤炭和圍巖當中，稱之為煤層氣，煤礦開采時逸出混合空氣，稱之為瓦斯。這種氣體無色、無臭、無味且易燃、易爆。在常溫常壓條件下，當瓦斯中甲烷的濃度達到5%～16%（爆炸極限）時，如遇明火，就會發生“瓦斯爆炸”，因此瓦斯一直是煤礦開采過程中最為重要的安全課題。
而瓦斯直接排放不僅會造成能源浪費，還會加劇溫室效應。因為瓦斯中的甲烷是一種重要的溫室氣體，其溫室效應是二氧化碳的26倍，所以，提升抽采瓦斯資源的利用率勢在必行。在國家雙碳目標、綠色發展戰略背景下，在《中美聯合公報》發布的國際共識中，我國十四五發展規劃當中明確對甲烷等溫室氣體排放加大管控力度，生態環境部應對氣候變化司發表5條建議推動《中美聯合公報》甲烷控排的落實，而這一系列政策落實的關鍵，在于技術的創新。
煤礦瓦斯利用的難點在于，所含甲烷的濃度受各種因素影響，變化較大。行業根據不同的應用條件，對其做了如下區分：甲烷濃度大于等于30%的為高濃度瓦斯，濃度3%～30%的為低濃度瓦斯，抽排泵站抽出的濃度低于3%的我們稱它超低濃度瓦斯，從風井排出的濃度低于0.75%的瓦斯稱為風排瓦斯或者“乏風”。當前瓦斯應用通常按照不同濃度進行梯度利用，高濃度瓦斯通常作為化工原料、燃料使用；抽采的濃度9%～30%的低濃度瓦斯可以通過往復式內燃機發電機組（瓦斯發電機組）進行利用；而抽采的濃度3%～9%的低濃度瓦斯之前沒有成熟的直接利用技術，通常有兩種間接利用方法：一是與高濃度瓦斯摻混至濃度大于9%后通過瓦斯發電機組利用。二是采用乏風氧化技術，利用煤礦乏風或空氣稀釋至濃度1.2%以下進行逆流蓄熱氧化。前者由于高濃度瓦斯氣資源的限制而造成非常有限的摻混利用，后者綜合熱效率低，經濟效益差，沒有得到大范圍推廣。針對煤礦瓦斯利用現狀，北京君發與安徽理工大學合作，由國家工程院袁亮院士親自掛帥，專門組建了包括兩位博導教授、四位副教授、五位博士后，四位工程師及多名博士和碩士生等在內的跨學科多專業的專家學者組成煤礦低濃度瓦斯安全穩定燃燒技術研究團隊，根據袁亮院士關于煤礦瓦斯利用濃度全覆蓋以及抽采瓦斯零排放的戰略規劃，研究團隊通過不懈的實驗研究，建立了低濃度瓦斯安全穩定燃燒的理論體系，科學的解決了低濃度瓦斯遇到明火就會發生爆炸的世界性難題，并對本技術的工業化應用示范裝置及控制系統進行優化和提升。經過多年的研究攻關，自主研發了煤礦低濃度瓦斯安全穩定燃燒技術（專利號：ZL2015-2-0510229.X;ZL2016-2-0500214.X;ZL2016-1-0363954.8;ZL2019-2-1159849.8）。此技術安全高效的解決了濃度3%～9%的低濃度瓦斯利用難題，填補了國際與國內對這個濃度瓦斯直接利用的技術空白，該技術研發取得了重大突破，工業化應用取得了重大進展。
2020年8月4日在山西襄垣，中國煤炭工業協會組織，由中國工程院蔡美峰院士任主任委員的十一位業內專家組成的專家委員會，對“煤礦低濃度瓦斯安全穩定燃燒技術”進行了鑒定。鑒定委員會一致認為，該研究成果達到國際領先水平，同意通過鑒定。建議：加大成果推廣應用力度。該技術于2020年申報了安徽省科技成果。
技術成熟之后是工業化應用的開展。該技術的第一套利用低濃度瓦斯供熱工業化裝置于2018年10月在山西省長治市七一煤礦瓦斯發電站建成并投用，于2019年12月被山西省列為山西省瓦斯綜合利用試點示范項目。
2021年山西呂梁寨崖底煤礦3MW低濃度瓦斯發電項目建成發電，利用瓦斯泵站抽出的5%～8%低濃度瓦斯，年可發電量2160萬度，折合節約標準煤5698噸。年銷毀CH?1200萬立方米，折合減排CO?19.22萬噸，尾部排煙NOx<20mg/Nm3，入選了國家能源局能源領域首臺（套）重大技術裝備項目。
低濃度瓦斯直燃發電廠項目介紹視頻 ↑
（一）攻克的技術難題
1.點火困難；
2.點火容易爆炸；
3.容易熄火、并具有在熄火時發生聚集爆炸的風險；
4.容易回火，并具有在回火時發生爆炸的風險；
5.點火延遲，燃燒不充分。
（二）創新的科學理論
針對上述難題，科研團隊展開了對瓦斯燃燒的全面試驗研究，并在反復試驗中發現了傳統瓦斯爆炸三要素理論之外的第四個必要條件，這個發現改變了我們對傳統爆炸理論的認知，最終我們形成了瓦斯爆炸“四要素理論”，并在此理論指導下成功實現了爆炸極限瓦斯的安全穩定燃燒利用，為技術的發明奠定了理論基礎。
熱能島，是科研團隊為利用煤礦低濃度瓦斯安全穩定燃燒技術發明的裝置名稱。其主要構成包括：預處理器、點火器、輔助燃燒器、主燃燒器、迷宮式燃燒室、熱能載移裝置和自動化控制系統等。
安全點火：首先點火器點燃液化氣，低濃度瓦斯經預處理器處理達到點燃條件后，進入輔助燃燒器，被液化氣火焰點燃，液化氣關閉，低濃度瓦斯燃燒將燃燒室溫度加熱至800℃，再通過主燃燒器輸入低濃度瓦斯至燃燒室點燃燃燒。穩定燃燒：燃燒自動控制系統調節燃燒的火焰溫度和爐膛溫度，燃燒的火焰和整個爐膛溫度達到900℃以上，正?？刂?000±50℃，確保足夠的反應溫度。為杜絕回火爆炸和燃燒過程的熄火爆炸，系統增設了回火保護和熄火保護兩大自動控制功能以及防回火和穩定燃燒的硬件設施。系統運行穩定，不易熄火，運行過程不會因瓦斯抽采泵站的氣量、濃度以及壓力設計范圍內的波動造成停運，只會因瓦斯氣量、濃度、壓力的波動而產生燃燒負荷的線性變化。充分燃燒：爐膛內匠心設計的煙氣迂回擾動迷宮式溫度場極大地延長了瓦斯氣及可燃成分在爐膛內的氧化反應時間，實現了瓦斯的完全燃燒，氧化率達到99.9%。低氮燃燒：自主開發的燃燒系統控制軟件，將火焰溫度嚴格控制在1000±50℃，顯著地減少了NOx的排放，其NOx排放低于國內燃氣鍋爐所要求的超凈排放指標值。熱能利用：由于設備體積小，相應的系統散熱損失也少，從燃燒室出來的高溫煙氣進入余熱鍋爐再經過省煤器，大部分能量被水蒸汽帶走做功，尾部低溫煙氣熱能載移裝置將低溫煙氣熱能傳遞給低濃度瓦斯氣，提高進入熱能島的瓦斯氣的初始溫度，系統排煙溫度80℃，提高了熱效率，系統綜合熱效率≥90%。安全保護：本套設備科學地解決了點火困難、爆炸、熄火等難題，設置了點火保護、熄火保護等各種自動保護功能，確保系統安全穩定可靠。
我國每年在采煤的同時排放的純瓦斯近370億立方，其中，濃度≥3%的煤礦瓦斯約占53%，這部分瓦斯如果得到充分的利用，采用熱電聯供模式：冬季供熱，其余季節發電，按照供熱量折合天燃氣價值計算，年供熱量折合天然氣89億標準立方米，按照天然氣市場價格3.5元/立方計算可節省天燃氣成本約312億元，節約標煤1081萬噸；年發電量270億kw·h，按照每度電0.45元計算，年發電產值121億元，節約標煤809萬噸，合計每年創造經濟價值433億元。
按照聯合國大氣污染排放標準（CH?的溫室氣體效應是CO?的26倍）折算，因新技術提高了低濃度瓦斯的利用率，每年可以減少溫室氣體排放3.3億噸（折合CO?量），隨著不遠將來甲烷減排納入碳交易市場，這一項的收入也將計入經濟效益當中。
趙先生：13963865502
電子郵箱：13963865502@126.com
呂先生：18663818139
電子郵箱：825363564@qq.com
鄭重申明：本文為產品推廣資料，不代表本平臺觀點。內容僅供參考，解釋權歸商家所有。因所發內容產生的一切糾紛，由商家承擔全部責任。
_yax7.png)
