对矿井瓦斯气掺混空气的探讨

对矿井瓦斯气掺混空气的探讨

任凤宝

任凤宝（黑龙江龙煤鸡西分公司荣华煤矿，黑龙江鸡西158100）

摘要：介绍按人工煤气设计的灶具燃烧现有瓦斯气存在的问题，重点阐述掺混空气后的经济和社会效益及掺混的工艺过程。

关键词：瓦斯气；掺混；经济和社会效益

前言

管道燃气作为厨房现代化的重要标志被越来越多的人们青睐，成为人们生活中不可缺少的重要组成部分。现在我市的管道燃气用户已达30000余户、而且新用户发展速度较快，将来必将成为用户使用燃气的主要方式。用户灶具的设计是按照城市燃气的标准制成的，可是燃气种类的变化并且瓦斯中甲烷含量的变化较大，给运行和经营带来一些需要解决的问题。

1民用燃烧器的使用问题

但是现在抽放站抽放的瓦斯浓度在70％以上多数用户反映做饭时燃气冒黑烟，将炊具熏黑的现象，原因是灶具的一次空气系数小，燃烧不充分，灶具本身适应不了瓦斯浓度由40％到70％以上这么大幅度的变化，热效率降低，如果烟气中CO的含量超出国家标准，存在着不安全隐患，要解决这个问题：一是更换用户现在存在使用的灶具、二是改高燃气的成分，但是用户使用的灶具的造价在几十无到几百无不等，要想让用户改造灶具和更换灶具，改迁的数量和资金的投入非常大，难以实现。因此只有改变燃气的成分，才能适应广大用户的需求，解决实际中存在安全和社会效益问题。

2燃气费的收缴问题

2001年管道所的进气量为877.7万立方米/年，年平均瓦斯浓度在45％左右，燃气热值15779KJ/m3，符合国家的管道燃气供气标准，收费户数按31000户计算户均日用气量1.145m3。2003年上半年购入气量353.5万立方米/年，平均浓度70%以上，热值在24545KJ/立方米，超出国家要求的供气质量标准，收费户按22000户计算，户均日用气量0.88m3。

从以上数据可以看出：

（1）2003年的燃气热值是2001年的1.56倍。

（2）2003年的户均气量是2001年的56.4％。

（3）2003年比2001年少供气（1.145-0.88）×365×22000=212.7950万立方米。

（4）2003年比2001年少收入212.7950×0.6×0.75=95.75775万元。

3掺入空气后的效果

（1）掺入空气后用户的灶具能够达到设计使用要求，烟气中C0、N0的排放指标符合国家标准，燃烧时不再有黑烟生成。

（2）如果将一立方米浓度为75%的瓦斯气降到40％需加入空气0.875立方米，如将70%的降到40％需加入空气0.75m3。

（3）掺混空气后燃气成本，由0.24元/立方米，浓度为75％的降到0.128元/立方米、浓度为70％的降到0.137元/立方米。

（4）如果每年按7700万立方米计算，浓度75％时加入空气为326.7万立方米；浓度70％时加入300万立方米。

（5）销售收入7000000×0.6×0.75=315万元。

（6）购入成本：浓度按75％计算（700-326.7）×0.24=89.592万元。

4掺混空气的简单原理说明

4.1自动掺混系统

采用处动矿井瓦斯气掺混空气系统，其中矿井瓦斯气为主动气体，空气为被动气体，矿井瓦斯气从管路输送过来，经过涡街流量计进入混合器与空气混合。空气由压缩机出来，经过冷干机冷土，干净的空气进入缓冲罐，经过调压器调到适合的压力，经过涡轮流量计进入静态混合器，根据进入的矿井瓦斯气的流量（涡街流量计远传给中央控制台）中央控制台对比两种气体流量，按设定比例混合，由中央控制台控制电动调节阀自动调节空气流量，达到设定的混合比例，然后进入湿式气柜，当矿井气供气间断时，中央控制台根据庙宇、由设在空气管道上的紧急切断阀迅速切断空气来路，停止混气。可燃气体报警仪用来检测现场是否有燃气泄露，如果有报警器提醒值班人员，排除可燃气体，同时建议在此基础上安装液化气掺混系统，以便于在瓦斯尝试低时掺入高热值的液化气，提高热值，保证燃气热值的稳定，实现燃气的运行安全。

4.2人工掺混空气系统

人工掺混是在热值仪以前将南山大罐门口的井矿成方井。安装压风机，自动要断阀、测压装置、流量计、采暧设施、浓度测试仪、自动报警装置等设备。测定燃气管道压力，根据瓦斯浓度和流量计算出需要加入的空气量，人工开启压风机经过流量计、自动切断阀将空气加入到燃气管道中，根据热值仪上显示的浓度及时通知人工掺混的操作人员，根据浓度调节空气的流量，如果尝试低于40％人为启动自动切断阀、关闭压风机，停止掺混，空气流量计的作用是在大罐进口的流量计减去空气流量计记录的流量和南山抽放站结算气量。自动报警装置的作是闭压风机和突然停电时燃气泄漏进入掺混作业室内报警。

5存在问题及解决办法

（1）即使加入一定量的空气，燃气中瓦斯的含量仍控制在40％以上，远远高于5％~15％甲烷的爆炸极限。因此不用担心存在爆炸的可能。

（2）空气冷干机的出口温度比冬季室外白天最低温度（以-25℃计算）高出10℃为-15℃，抽放站冬季的来气温度根据掌握的原始数据敢低温度为18℃。如从小时理气量1600m3，尝试为75％，掺混空气量为12000m3计算结果看，来气管道不能结冰和挂霜，但来气温度比原来温度低，因季大罐水封槽需要加大供热量。

（3）可在给上监控系统时将流量计的上限定在2900m3/h，近期抽放站的抽放量的1600~1800m3/h之间，如果按最大掺混空气量计算，抽放量在1600m3/h时，掺入空气量为1200m2/h，总气量为2800m2/h，不超过流量计的上限，并且能够保证用户的气量。所以在运行时可以和抽放站协商将进罐的气量控制在16002m/h以下，即可保证来气量在流量计的额定流量范围内。

（4）掺混空气时的压力不超过500mmH2O，比现在抽放站往大罐进气的最高压力420mmH2O高出不到80mmH2O抽放站泵出口的最大工作压力在600mmH2O以上，所以掺混空气对抽放站的影响不大。

6投资回收期

（1）自动掺混：如果将压机、冷干机、缓冲罐的投入加进去，总投资在86万左右。但按保守实现利润219万计算，86万元的投资不到五个月的时间即可回收所投资金。

（2）人工掺混：如果按自动掺混的投资计算回收期在半个月。

7结论

（1）如果能够实现瓦斯气的掺混，管道燃气用户的灶具不在出现黄焰、黑烟、烟气的排放将符合国家标准。

（2）管道所的经营情况，将发生根本改变，经济效益相当可观。

（3）瓦斯气的利用相对减少，对扩大用户和节省能源起到相当大的作用。