Reusing Low-Concentration Methane Gas

Reusing Low-Concentration Methane & Vam

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Situation actuelle de l'utilisation du méthane à faible concentration

Le méthane à faible concentration a un volume d'émission important

  • In 2018, the global coal mine methane leakage was 40 million tons, equivalent to the emission of 1 billion tons of CO2 equivalent greenhouse gases. China’s emissions account for over half of the total global methane emissions from coal mining.
  • En 2018, la Chine a extrait 13 milliards de mètres cubes de gaz, dont 5,3 milliards de mètres cubes avec une concentration supérieure à 9% ont été utilisés, avec un taux d'utilisation de 40,7%.
  • Lors de l'extraction du charbon, environ 60% à 70% du gaz à faible concentration sont inférieurs à 9%, avec un taux d'utilisation de seulement 2%. La majeure partie n'est pas utilisée et est directement rejetée dans l'atmosphère, polluant l'environnement.
  • China’s coal mines emit a total of 24 billion cubic meters of methane into the atmosphere every year, accounting for one-third of the total industrial methane exhaust volume and generating 200 million tons of carbon emissions.
  • Le gaz est inflammable et explosif (5%~15%) (problème de sécurité).

Propriétés du gaz méthane : carburant + gaz à effet de serre sans CO2

  • Le gaz méthane est une ressource énergétique propre.
  • Gas (methane) is a greenhouse gas. The greenhouse effect of methane has a “100 year time frame warming potential GWP” that is 28 times that of carbon dioxide.
  • Une réduction drastique des émissions de méthane sera une condition nécessaire pour parvenir à contrôler le réchauffement climatique en dessous de 1,5 ℃.
  • En janvier 2021, le ministère de l'Écologie et de la Protection de l'environnement a souligné la nécessité de renforcer la surveillance des gaz à effet de serre et de l'intégrer progressivement à la mise en œuvre globale du système de surveillance de l'environnement écologique. Au niveau des principales sources d'émission, des projets pilotes seront menés pour surveiller les émissions de méthane dans des secteurs clés tels que le pétrole et le gaz, l'extraction du charbon, etc.
  • Le redémarrage du programme national de réduction volontaire certifiée des émissions (CCER) est imminent. (Calculé à 50 yuans/tonne, équivalent à une valeur de gaz d'environ 0,75 yuan/Nm3).
  • L’oxydation et la destruction des gaz d’échappement deviendront l’une des directions de réduction des émissions de méthane à l’avenir.

Mode de réutilisation du méthane à faible concentration

Mode de purification et d'approvisionnement

    Mode chauffage (refroidissement)

      Mode de production d'énergie

        Mode de cogénération par oxydation par stockage thermique

          Cascade et gestion de la concentration de méthane dans les mines de charbon
          (Prenons l'exemple de la Chine en 2020)

          The coalbed methane associated with coal mining is commonly known as “gas”, and its main component is methane (CH4).
          Actuellement, tous les gaz dont la concentration est inférieure à 8% sont rejetés dans l’atmosphère, provoquant une grande quantité de pollution.
          L’utilisation complète de ces ressources pour le chauffage et la production d’électricité peut générer des avantages économiques et de réduction des émissions de carbone significatifs.

          Technologie d'utilisation de l'énergie en cascade de stockage thermique et d'oxydation

          Diagramme de flux de processus

          Transport et mélange sûrs de CH4 et de Vam à faible concentration

          • Fonction:
            Transportez en toute sécurité du gaz à faible concentration de l'extrémité d'échappement à l'extrémité de consommation de gaz et assurez la qualité du gaz transporté ; L'extrémité d'échappement impliquée est une station d'extraction de gaz et l'extrémité de gaz impliquée est un système de mélange.
          • Installation:
            Le tuyau à trois voies directement relié à la sortie d'échappement de la station d'extraction de gaz ne nécessite pas de modification de la canalisation.

          Main Equipment ① — Electric release valve

          • Principe et fonction :
            Le dispositif de libération électrique est principalement utilisé pour réaliser une libération d'urgence de la pression du système, installé au début et à la fin du pipeline de transport, et se concentre davantage sur la protection des stations de drainage de gaz de mine de charbon et des systèmes de mélange.
          • Conditions d'installation :
            Installé sur le tuyau d'évacuation d'extrémité de la canalisation de transport et sur la canalisation d'évacuation de la station de drainage des gaz de mine de charbon. Un pare-flammes sec doit être installé à l'arrière de la vanne de décharge afin de garantir que le gaz libéré n'affecte pas la canalisation.

          Main Equipment ② — Powder automatic powder spraying and explosion suppression device

          • Principe et fonction :
            Le dispositif de libération électrique est principalement utilisé pour réaliser une libération d'urgence de la pression du système, installé au début et à la fin du pipeline de transport, et se concentre davantage sur la protection des stations de drainage de gaz de mine de charbon et des systèmes de mélange.
          • Conditions d'installation :
            Installé sur le tuyau d'évacuation d'extrémité de la canalisation de transport et sur la canalisation d'évacuation de la station de drainage des gaz de mine de charbon. Un pare-flammes sec doit être installé à l'arrière de la vanne de décharge afin de garantir que le gaz libéré n'affecte pas la canalisation.

          1. Buse du dispositif de suppression d'explosion

          2. cylindre de stockage de poudre pour dispositif anti-explosion

          3. tampon d'agent extincteur

          4. générateur de gaz

          5. terminal

          6. câble

          7. contrôleur

          8. capteur de flamme ultraviolet

          Main Equipment ③ —Dispositif automatique de pulvérisation de poudre et de suppression d'explosion

          • Principe et fonction :
            Le dispositif de libération électrique est principalement utilisé pour réaliser une libération d'urgence de la pression du système, installé au début et à la fin du pipeline de transport, et se concentre davantage sur la protection des stations de drainage de gaz de mine de charbon et des systèmes de mélange.
          • Conditions d'installation :
            Installé sur le tuyau d'évacuation d'extrémité de la canalisation de transport et sur la canalisation d'évacuation de la station de drainage des gaz de mine de charbon. Un pare-flammes sec doit être installé à l'arrière de la vanne de décharge afin de garantir que le gaz libéré n'affecte pas la canalisation.

          Main Equipment ④ —Explosion prevention and venting device

          • Adopter une combinaison de capteurs de flamme photoélectriques, de capteurs de contrôle de pression et de liaison électromécanique pour contrôler l'action du dispositif antidéflagrant automatique
          • Faites attention au sens d'installation

          Main Equipment ⑤ —Dry flame arrester

          • Principe et fonction :
            Les pare-flammes secs utilisent le principe de l'extinction de flammes par des fentes étroites en pliant et en superposant des plaques d'acier inoxydable pour former une couche d'extinction de flammes avec de très petits espaces. Lorsqu'une flamme se forme dans la canalisation, elle est bloquée par un pare-flammes sec, ce qui provoque son extinction ou réduit l'intensité du feu. Ils jouent un rôle préventif dans la propagation des flammes.
            Il y a une vanne de vidange en bas, qui doit être ouverte régulièrement pour éviter une accumulation excessive d'eau dans le noyau ignifuge et affecter son utilisation.
            Il y a des manomètres de chaque côté du noyau ignifuge supérieur pour surveiller si le noyau ignifuge est bloqué.

          Main Equipment ⑥ —Pare-flammes sec

          • Principe et fonction :
            Le séparateur gaz-liquide composite à haute efficacité a de multiples fonctions telles que la déshydratation, l'élimination de la poussière et la stabilisation de la pression, et constitue un équipement de traitement de purification de gaz.
            Adoptant la technologie de séparation cyclonique, utilisant la force centrifuge pour la séparation gaz-liquide, l'eau séparée s'écoule le long de la paroi du cylindre, tandis que le gaz remonte en spirale le long de cette paroi et pénètre dans le compartiment gaz grâce à l'effet de purification secondaire de la couche de séparation supérieure. Le gaz est ainsi purifié et les performances du moteur à gaz sont respectées.

          Système de mélange

          Conditions de travail complexes

          1. Fluctuations de la concentration de méthane à faible concentration
          2. Fluctuations du débit de méthane à faible concentration
          3. Fluctuations de température du méthane à faible concentration
          4. Fluctuations de pression de méthane à faible concentration
          5. Fluctuations d'humidité du méthane à faible concentration
          6. Fluctuations des concentrations de Vam et de méthane

          Méthode de recherche

          1. Recherche sur l'algorithme de réponse rapide adaptative du réseau neuronal pour la surveillance et l'ajustement des paramètres d'entrée
          2. Recherche sur la conception de mélangeurs basée sur le principe d'amortissement élastique
          3. Optimisation du calcul CFD des fluides de la structure du mélangeur

          Sortie de réponse

          1. La plage de fluctuation de la concentration de gaz après mélange est de 1,2% ± 0,1%
          2. Fluctuation instantanée de la concentration dans 10%
          3. Réponse instantanée en 1 seconde

          Blender – Simulation Analysis

          Comme le montre la figure ci-dessus, la concentration en sortie augmente progressivement avec le temps et se stabilise à 1,2% après 3 secondes. La carte des nuages à droite montre l'évolution de la concentration en sortie au fil du temps.