杨 攀，代华明，朱惠薇，张冰倩

(武汉理工大学 安全科学与应急管理学院，湖北 武汉 430070)

0 引言

煤炭开采时释放的矿井瓦斯，容易引发煤矿安全事故，我国煤矿瓦斯事故时有发生，严重影响煤矿安全生产[1-2]。因此，矿井瓦斯排放对维护煤矿安全意义重大。但抽采瓦斯和通风瓦斯中瓦斯浓度较低，特别是乏风瓦斯在我国煤矿瓦斯总量中占比约81%，其瓦斯浓度低于0.75%，瓦斯气体难以得到高效利用[3]。当低浓度瓦斯被直接排放到大气时会造成清洁能源浪费，同时导致严重温室效应。

瓦斯抽采和利用是促进煤矿安全的重要技术手段。低浓度瓦斯利用成本高且效率低，大量煤矿减少瓦斯抽采设施布置，导致煤矿瓦斯事故频发。瓦斯高效利用技术可有效提高瓦斯利用效率，为煤矿创造安全效益。低浓度瓦斯利用过程中，高效换热器能显著提高瓦斯初始温度，使瓦斯气体更容易达到反应所需活化能，提高燃烧反应强度，拓宽燃烧极限，进而提高低浓度瓦斯利用效率，达到节能减排和提升安全效益的目的[4]。换热器又称热交换器，是1种将温度较高流体的热量转移至温度较低流体的通用设备，在能源、医药、动力、食品、机械等行业得到广泛应用。换热器内部强化传热主要包括增大传热面积，但考虑投资成本，不能无限增加换热器传热面积，同时要求设备制造精密化；提高传热系数，主要考虑提高管内外两侧传热系数[5-7]。针对乏风瓦斯利用技术，换热器安装在乏风瓦斯利用装置进气端，且位于矿井通风机排气管之后。……