一、技术名称：低浓度瓦斯真空变压吸附提浓技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：煤炭行业低浓度瓦斯利用
四、该技术应用现状及产业化情况
煤矿通风瓦斯俗称“乏风”，所含甲烷浓度在 0.75%以下。据统计，我国煤矿每年 排放的甲烷中，矿井乏风占 80%左右，约为 150 亿m3 ，其产生的温室气体效应约为 2 亿 tCO2当量。乏风回收利用的技术问题一直没有得到很好的解决，大量乏风直接排放不仅 浪费了能源，而且对环境也会产生不容忽视的影响。目前，淮南矿业集团、贵州盘江煤 矿、晋煤集团等均已开展了低浓度煤矿瓦斯的利用，并初步形成了一定的产业化规模。
五、技术内容
1.技术原理
该技术的核心是改进的真空变压吸附（VPSA）工艺，可以回收低浓度瓦斯气，实现 低浓度瓦斯气提浓，可为低浓度瓦斯能源化利用提供一条重要的解决途径，对减少温室 气体排放（甲烷）、增加能源供给具有重要意义。
主要技术内容包括：
（1）由于使用了在低压下具有较大吸附容量的低压甲烷吸附剂，使整个吸附过程 在常压下进行，减少了压缩、升压环节，降低了能耗和投资，提高了安全性；
（2）VPSA 提浓装置的吸附塔由 6 塔或 8 塔组成，可以多塔吸附，也可实现多塔再 生。吸附塔内采用了多层复杂的静电消除设施；
（3）原料气的甲烷浓度可以低到 12%左右，而产品气的甲烷浓度一步就能达到 30% 以上。只通过一步吸附提浓就可实现瓦斯气的提浓。甲烷产品气回收率最高可达 95%；
（4）由于实现了 12%左右低浓度瓦斯通过 VPSA 技术提高浓度到 30%以上，扩大了 煤矿低浓度瓦斯利用的范围。
2.关键技术
（1）低压吸附提浓工艺流程
开发了多次均压的低压真空再生吸附提浓瓦斯中甲烷的工艺流程，实现了在小于 20kPa.G 压力下，将浓度为 12%左右的低浓度瓦斯提浓到 30%以上，能耗低，经济性好；
（2）吸附剂的开发与优化
通过多种吸附剂的对比和改进，开发了高效的低压CH4吸附剂，吸附性能可以达到： 静态CH4吸附容量大于 25ml/g(0.1MPa.G，25℃)，CH4/N2和CH4/O2分离系数大于 4；
（3）吸附塔的结构设计与优化
吸附塔结构的优化，进一步改善了提浓的效果，并且确保消除静电和安全运行。
3.工艺流程
采用 VPSA提浓工艺流程，以装置为六个吸附塔为例，其吸附和再生工艺过程由吸 附、均压降压、抽真空、均压升压和产品气升压等步骤组成。具体工艺过程如下：
（1）吸附过程；
（2）均压降压过程；
（3）抽真空过程；
（4）均压升压过程；
（5）产品气升压过程。
经上述步骤，吸附塔完成一个完整的“吸附－再生”循环过程，并为下一次吸附做好准备。6个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作 ,即可实现 CH4气体的连续提浓。 工艺流程图见图1。
图 1 低浓度瓦斯真空变压吸附提浓技术工艺流程图
六、主要技术指标
原料气能力：5000～10000Nm3 /h；
原料气压力：不大于 20kPa•G；
产品气（CH4浓度 30%以上）：一段提浓达到 30%以上，能力 1800 Nm3 /h；
排放尾气浓度：小于 3%；
负荷调节范围：70%～120%；
年运行小时数：可达 75007500h。
七、技术鉴定情况
该技术于 2011 年通过安徽省科技成果鉴定，2011 年 8 月获得 1 项发明专利授权， 2012 年获得实用新型专利授权 1 项。
八、典型用户及投资效益
典型用户：安徽省淮南市淮南矿业（集团）有限责任公司等。
典型案例 1
案例名称：谢一矿瓦斯提纯项目
建设规模：公称处理原料气能力（CH4浓度 12%以上）5000Nm3 /h，公称产品气（CH4浓 度 30%以上）能力 1800 Nm3 /h。主要建设内容：对谢一矿低浓度瓦斯进行提纯，提供民 用燃气用户 4 万户，瓦斯发电装机容量 4360kW。主要设备为吸附塔、自控仪表、水环 式真空泵等。项目投资额 1310 万元，建设期 3 个月。年经济效益 1240 万元，投资回收 期约 1 年，年减排量 2.5 万tCO2。减排成本为 50～100 元/tCO2。
典型案例 2
案例名称：新庄孜瓦斯浓缩项目
建设规模：公称处理原料气能力（CH4浓度 12%以上）10000Nm3 /h，公称产品气（CH4 浓度 30%以上）能力 3300 Nm3 /h。主要建设内容：回收低浓度瓦斯气，用于居民燃气供 应。主要设备为吸附塔、自控仪表、水环式真空泵、专用吸附剂、往复式加压机等。项 目投资额 2289 万元，建设期 8 个月。年经济效益 1920 万元，投资回收期约 1 年，年减 排量 4.1 万tCO2。减排成本约 50～100 元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
预计未来五年，该技术在全国煤矿瓦斯利用领域的推广应用比例可达 2%，每年利 用的低浓度瓦斯可达 45000 万m3 。形成的年二氧化碳减排能力约 500 万tCO2。同时，每 年可减少灰渣排放量 200 万吨，减少低空烟尘排放量 5000 吨，具有较好的低浓度瓦斯 气VPSA社会和环境效益。
