低浓度瓦斯发电技术的研究及改进

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1、低浓度瓦斯发电技术的研究及改进：近年来瓦斯的综合利用得到快速发展，新型、高效、安全性高的低浓度瓦斯发电技术也已逐步推广使用，并取得了比较好的经济效益和社会效益。本文针对低浓度瓦斯发电技术提出了一些改进措施，能有效提高发电效率。　　关键词：低浓度；瓦斯；发电　　：TD76：B：1009-916（2011）014(C)-0197-01　　　　引言：瓦斯的主要成分是CH4，其温室效应是CO2的24倍，排放瓦斯对自然环境造成了极大的污染。而煤矿瓦斯如果用来发电，其经济效益、社会效益及环保效益都是十分巨大的。瓦斯发电技术利用了成熟的内燃机技术，燃烧瓦斯将

2、其热能转换变为电能，低浓度瓦斯发电机组对瓦斯浓度的要求仅在8%以上，资源利用率显著增加。由于开采的方式的差异，煤矿瓦斯中CH4的含量也显著不同，以下对三种开采方式所获得的瓦斯介绍其特性及利用情况。（一）通过地面钻井开采，煤矿瓦斯的CH4含量一般大于90%，其成分特性同天然气相类似。此类气体可利用天然气发电设备进行发电或作为民用燃料，利用技术相对简单且成熟。（二）通过井下瓦斯抽排系统开采，煤矿瓦斯的CH4浓度一般在3%—80%之间，由于有爆炸的危险，只有CH4浓度在30%以上的瓦斯得到了利用，而CH4浓度在6%—30%之间瓦斯的利用率较低。（三）

3、通过煤矿通风设备排出瓦斯，其CH4含量大多低于1%，称之为风排瓦斯。这部分瓦斯由于含CH4浓度偏低，利用技术难度和成本都较大，故基本都排空处理。要解决瓦斯利用问题，必须解决两个技术难关：①设备要对瓦斯浓度变化做自适应处理；②要解决低浓度瓦斯的地面安全输送问题。煤矿巷道里抽排得到的瓦斯浓度值不断变化，非常不稳定。通常在开始抽排时相对稳定，但经过一段时间后就会下降至规定的安全标准以下。　　一、瓦斯发电的现存问题　　（一）因为受到井下的多种因素制约，煤矿抽放瓦斯的浓度通常偏低，多低于25%，因很难利用而直接排入大气层。造成的环境的污染，及高昂的社会成

4、本。　　（二）因气量的长期不足造成设备启动频繁，发电效率低下，机电故障频繁发生，内燃机的工作效率仅为16%～18%。　　（三）由于目前矿井抽放浓度较低，无法满足现有高浓度瓦斯发电机组的用气标准，而低浓度（6%～25%）气源量相对较大，低浓度瓦斯发电所需的资源充足，低浓度瓦斯发电项目技术改造的条件已经具备。　　二、低浓度瓦斯发电技术的改进策略　　以保证燃气发电机组正常运行为前提，做到生产工艺流程合理，控制噪声、减少管线交叉、电站布局整齐。　　（一）设备布置策略。机组布置在原压缩机房内，由于空间的限制，故将余热锅炉置于室外安放。对原机房进行布局改造

5、，加装轴流通风机等，顶部安装敞开式天窗，使机房内可自然通风散热。室内部分的排气管均用100mm厚的硅酸铝纤维管壳包扎，外层用镀锌铁皮加以保护。低压配电室内放置1台变压器低压进线柜、3台机组控制屏、电瓶柜及站用配电柜等，变压器可置于低压配电室西侧，高压配电室置一台高压开关柜，高压输出接至变电所高压开关柜的进线端。在原有水池的基础上，重新布置冷却塔。　　（二）冷却循环系统。为了满足燃气发电机组的性能需求，将冷却系统分为内循环系统和外循环系统，内外循环系统通过换热器进行换热工作，内外循环系统又分为高、低温冷却系统。高温冷却内循环主要是冷却发动机机体及

6、气缸盖等部件，低温内循环主要是冷却机油和空气。外循环使用普通自来水，内循环系统使用软化水，外循环通过热交换器与内循环进行换热。　　（三）照明及保护系统。发电机房内的照明设备采用防爆灯具，并在机房、低、高压配电室分别设有应急灯照明。变压器设温度、瓦斯、过流等保护措施，变压器保护兼作高压出线保护。在用户中央配电室内增设过流、速断等保护，综合保护单元安置于6kV开关柜内。　　（四）地面燃气进气系统。在瓦斯抽放泵站放散管前引一条进气总管路，先经低温湿式放散阀，用来稳定机组运行过程中的压力值，并防止由于机组产生故障而影响瓦斯抽放泵的运行稳定性，然后通过丝

7、X过滤器、瓦斯管道专用阻火器、水位自控式水封阻火器等防回火装置，防止电站内部的故障与危险扩散至瓦斯抽放泵及井下瓦斯管路，再经细水雾输送系统、溢流式水封阻火器等装置来保证瓦斯的安全输送。图1为瓦斯输送流程图。　　　　　　1—水环真空泵2—水封式阻火器3—前端干式瓦斯专用阻火器4—排空阀5—输送阀6—水雾装置控制阀7—喷嘴8—水输送管道9—脱水器10—放水阀11—终端干式瓦斯专用阻火器12—除水器13—干式阻火器14—瓦斯机组15—过滤器16—蓄水器17—补水器18—流量计19—循环泵20—接口　　总结：低浓度瓦斯发电技术的改进可较为有效的预防井下

8、瓦斯灾害，推进煤层气资源的抽放与利用，显著改善了能源结构的利用效率，实现煤矿以利用促抽放、以抽放促安全的良性循环发展模式，综合效益显著。　　　　　　单