超低浓度煤层气能源化利用技术研究进展

超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大,常规技术难以实现有效利用,世界上几乎所有超低浓度煤层气都没有经过利用而直接排向大气,不仅造成了能源的浪费,而且污染了大气。为此,综述了国内外超低浓度煤层气作为能源利用的技术、方法和机理,分析了国内外把超低浓度煤层气作为辅助燃料、主要燃料及其浓缩技术的优点和不足之处,重点介绍了超低浓度煤层气作为主要燃料的研究和应用现状,同时提出除了要加强超低浓度煤层气燃烧机理研究之外,还应对利用技术的适应性和运行的可靠性进一步研究的建议,为减少超低浓度煤层气在世界范围尤其是在我国的排放和能源化利用提供了技术支撑。

超低浓度煤层气在流态化蓄热装置中的燃烧特性

超低浓度煤层气中甲烷体积分数低于5%,常规技术很难加以利用,而含有石英砂颗粒的流态化蓄热装置对超低浓度煤层气的燃烧利用提供了平台。为此,采用数值模拟的方法,研究了含有不同甲烷浓度的超低浓度煤层气在流态化蓄热装置中的燃烧特性,并和绝热燃烧时的工况进行了对比,分析了燃烧特性、蓄热特性、氮氧化物生成等变化规律。结果表明,流态化蓄热装置在煤层气的体积分数不低于3%时可以维持燃烧;与采用绝热工况相比,采用蓄热颗粒之后,燃烧反应向布风板方向移动,并主要发生在蓄热颗粒组成的床层以内;燃烧后氮氧化物排放量极少。

流化床系统燃烧超低浓度煤层气的分析

介绍了超低浓度煤层气在流化床系统中的燃烧,分析了系统维持运行的甲烷最小体积分数,以及排烟温度、甲烷体积分数对盈余热量的影响,举例进行技术经济分析。随着排烟温度的增加,维持运行的甲烷最小体积分数呈线性关系递增;甲烷体积分数对盈余热量影响显著,呈线性递增趋势;在相同甲烷体积分数下,排烟温度越低,盈余热量越多;在相同排烟温度下,甲烷体积分数越高,盈余热量越多。技术经济分析表明该技术可行性好、环境效益显著,结合清洁发展机制可获得较好的经济效益。