“煤矿极低浓度抽采瓦斯掺混爆炸特征及利用的应用基础研究”(51974322)研究进展

煤层气，又称为瓦斯，是煤矿井下主要的有害气体和危险源，其主要成分是甲烷。我国目前已探明的煤层气储量为36.81万亿立方米，与常规天然气储量(54.36万亿立方米)相当。作为煤矿开采的伴生洁净能源，我国每年在采煤的同时抽采瓦斯量巨大，同时瓦斯也是重要的温室气体，单位质量的甲烷对大气温室效应的影响是二氧化碳的21倍。我国每年有大量瓦斯直接排放到大气中，造成严重的资源浪费和环境污染。

1 课题研究目的和意义

我国煤矿瓦斯抽采量巨大，但由于瓦斯浓度波动大、浓度低等原因导致利用率低。浓缩提纯技术成本高，投资大；低浓度瓦斯发电技术已经较为成熟，但是对于大量浓度低于5%的煤矿瓦斯，利用方法成本较高，还没有大规模推广。因而，如何经济合理的利用低浓度瓦斯，具有节约能源和保护环境2个层面的意义。

瓦斯利用率低的主要原因具有2方面：一方面，工业浪费巨大，煤矿抽采瓦斯因不满足工业能源使用及化工原料的要求(浓度在工业要求的30%以下且不稳定)，而无法用于工业生产，故一般选择直接排放到大气中或燃烧后排放到大气中；另一方面，民用瓦斯效率低，煤矿通风的低浓度瓦斯能够满足民用要求，但是由于瓦斯气源距离城镇远，运输成本高，导致无法集中利用而使能源转化效率低。提高瓦斯利用率的有效途径之一就是向低浓度瓦斯中掺混其他易燃助剂混合物进行爆炸发电，其具有突出优点：从能量利用角度，煤尘、甲烷爆炸瞬间释放大量能量直接用于发电，能量密度大、转换效率高；……