低濃度甲烷和蒸氣的再利用

低濃度甲烷利用現狀

低濃度甲烷的排放量很大

• 2018年，全球煤礦甲烷外洩量為4,000萬噸，相當於排放10億噸二氧化碳當量溫室氣體。中國的排放量佔全球煤礦甲烷排放總量的一半以上。
• 2018年，中國開採天然氣130億立方米，其中濃度大於9%的天然氣53億立方米被利用，利用率為40.7%。
• 在煤炭開採過程中，約有60%至70%的低濃度瓦斯低於9%，利用率僅2%。大部分未利用，直接排放洩漏到大氣中，造成環境污染。
• 中國煤礦每年向大氣排放240億立方公尺甲烷，佔工業甲烷排放量的三分之一，並產生2億噸碳排放。
• 氣體易燃易爆（5%~15%）（安全問題）。

甲烷氣體特性：燃料+非二氧化碳溫室氣體

• 甲烷氣體是一種清潔燃料資源。
• 甲烷是一種溫室氣體。甲烷的溫室效應「百年時間尺度增溫潛勢（GWP）」是二氧化碳的28倍。
• 大幅減少甲烷排放是實現全球暖化控制的必要條件。 低於1.5℃.
• 2021年1月，生態環保部指出，需要加強溫室氣體監測，並逐步納入生態環境監測體系的整體實施。在重點排放源層面，將進行試點項目，監測石油天然氣、煤礦等重點產業的甲烷排放。
• 國家核證自願減排計畫（CCER）即將重啟。 （以每噸50元計算，相當於每立方公尺氣體價值約0.75元）。
• 未來，廢氣的氧化和破壞將成為減少甲烷排放的方向之一。

低濃度甲烷的再利用模式

煤礦甲烷濃度級聯與管理
（以2020年的中國為例）

熱能儲存與氧化能量級聯利用技術

製程流程圖

低濃度甲烷和Vam的安全運輸和混合

• 功能：
  安全地將低濃度氣體從排氣端輸送到氣體消耗端，並確保輸送氣體的品質；所涉及的排氣端是氣體抽取站，所涉及的氣體消耗端是混合系統。
  
• 安裝：
  與天然氣開採站排氣口直接連接的三通管不需要對管道進行改造。

 主要設備①－電動洩壓閥

• 原理與功能：
  電動釋放裝置主要用於實現系統壓力的緊急釋放，安裝在輸送管道的起始端和末端，更著重於煤礦瓦斯抽排站和混合系統的保護。
• 安裝要求：
  安裝在輸送管道的末端排放管和煤礦瓦斯抽排站的出口排氣管上。在洩壓閥的後端應安裝乾式阻火器，以確保釋放的氣體不會影響管路；

 主要設備②－粉末自動噴灑及防爆裝置

• 原理與功能：
  電動釋放裝置主要用於實現系統壓力的緊急釋放，安裝在輸送管道的起始端和末端，更著重於煤礦瓦斯抽排站和混合系統的保護。
• 安裝要求：
  安裝在輸送管道的末端排放管和煤礦瓦斯抽排站的出口排氣管上。在洩壓閥的後端應安裝乾式阻火器，以確保釋放的氣體不會影響管路；

 主要設備③ —粉末自動噴灑及防爆裝置

• 原理與功能：
  電動釋放裝置主要用於實現系統壓力的緊急釋放，安裝在輸送管道的起始端和末端，更著重於煤礦瓦斯抽排站和混合系統的保護。
• 安裝要求：
  安裝在輸送管道的末端排放管和煤礦瓦斯抽排站的出口排氣管上。在洩壓閥的後端應安裝乾式阻火器，以確保釋放的氣體不會影響管路；

 主要設備⑥ —乾式阻火器

• 原理與功能：
  高效複合氣液分離器具有脫水、除塵、穩定壓力等多種功能，是一種氣體淨化處理設備。
  採用旋風分離技術，利用離心力進行氣液分離。分離出的水沿著缸壁向下流動，而氣體則沿著缸壁螺旋上升，並透過頂部分離層的二次淨化作用進入氣端，從而實現氣體的淨化，滿足燃氣發動機所需的各項氣體指標。

混合系統

Blender – 仿真分析