小型燃气轮机在煤层气开发中的应用

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1、小型燃气轮机在煤层气开发中的应用晋煤集团煤层气开发利用办公室周冬摘要：本文介绍了可实现热电联产的小型、微型燃气轮机在煤层气开发中的优势、技术可行性和项目的市场前景。关键词：小型燃气轮机煤层气应用煤层气俗称矿井瓦斯，它是一种以吸附状态储存在煤层中与煤伴生的非常规天然气，是煤炭生产过程中的有害气体，但又是洁净能源，已被许多国家和地区视为21世纪洁净燃料和化工原料的来源。我国是煤炭大国，煤层气资源十分丰富，埋深2000m以浅的煤层气达35000Gm3，据有关部门统计：我国每年向大气排放的煤层气达19Gm3，不仅严重浪费资源，还加剧了大气的温室效应。近年来，我国政府和有关部门对煤层气资源的开发给予

2、了高度重视，加大了开发力度。力争实现优化能源结构，改善生态环境，拉动全国经济的可持续发展。但制约煤层气产业发展的重要原因之一是我国天然气管网不健全，大部分煤矿处于偏远地区并且比较分散，这就为小型燃气轮机在煤层气开发中的应用提供了机遇。1、小型、微型分散式的燃气轮机具有以下优势1.1、建设周期短：企业可以根据自己的需求及时安排自己量体裁衣的能源工程，微型热电联产项目可以在几周或几天内实现，小型热电联产项目可以在几个月内完成，随要随建。不会像大型项目一样出现市场脱节与不同步问题，并可以根据需求的发展随时增加和扩建；1.2、节约投资：实现能源就地转换、就地供应，大大减少输电、变电、热力管网、换热

3、站的投资，小型、微型热电装置自身的单位千瓦造价和单位供能造价也不比大型热电厂高，用户无须承担不必要的投资负担；1.3、节约资源：小型、微型热电装置的能源转换效率基本可以达到大型热电装置的效率，但由于是就地转换、就地供应，没有中间环节的损耗，其用户端能源利用效率大大提高，实现真正意义上的节能；1.4、环保效果好：煤层气本身就是环保燃料，但使用小型、微型燃气轮机实现热电联产的污染排放更低于其他利用形式，好于燃气锅炉、直燃机等方式。利用端效率高本身就可以减少排放二氧化碳25%，而少排二氧化碳可以实现资源利用，真正达到零排放；1.5、竞争力强：使用小型、微型热电装置的各种能量价格基本为用户价格，没

4、有中间环节的损耗、浪费、利润和增值税，可以大量节约能源支出，有利于降低成本，提高产品的竞争能力。2、技术的可行性目前在利用煤层气中，小型燃气轮机、燃气内燃机技术已经极为成熟，甚至比大型燃气轮机还要成熟可靠。微型燃气轮机和外燃机正在全速进入市场，而且采取了使用较为传统的技术和现代电子控制技术相结合的解决方案，可靠性已不是问题。燃料电池技术发展不断加速，预计在2005年将可提供多种成熟产品，最迟2010年将进入全面市场应用阶段。2.1、小型燃气轮机：主要是400kW—15MW的采用涡流式技术的燃气轮机，我国南方公司、沈阳黎明公司、美国索拉（Solar）星座系列和加拿大普拉特公司均有产品。小型燃

5、气轮机的特点是坚固可靠，应用极为广泛。可以作为固定电源或移动电源，可用于热电联产，也可与余热溴化锂机组组成热电冷联合循环系统，还可以直接提供工业动力或组合成动力热力联合循环，以及应用于交通动力设备等等。企业可以根据自己的用途和需求容量随意配置，有无厂房无所谓，电压等级随意选，起停调节和燃料切换全部可以自动控制，基本上是一个“傻瓜机”的设计，现场可以无人职守。小型燃气轮机特别适用于工业和大型建筑的自备热电设施，作为工厂的热电设施，当用电多用热少时，可以采用燃气轮机——背压机同轴联合循环。当用电少用热大时，可以采用余热锅炉补燃技术，能够适应各种需求变化。小型燃机可以适应天然气、煤层气、液化石油

6、气、煤制气、柴油等多种燃料，并可随时自动切换，确保能源供应安全。大修周期一般在3—4万小时，运行稳定可靠。调峰能力强，一般都可以在30％的工况下稳定持续运行，机组能够自动跟踪频率，实现电网和自备电源的混合运行，燃机转速高达10000转／分，电力品质好于电网电力。小型燃气轮机正在进行三大技术革命，第一是回热技术，将空气作为载体，利用燃烧后的烟气回收能量，提高效率。索拉公司的水星60机组采用这一技术，发电效率已经超过39％；普惠ST5机组采用回热器后，基本负荷效率32.7％，顶峰出力可达到34.4％。第二是永磁发电机——大功率晶体可控变频技术，由于小型燃气轮机的轴转速极快，每分钟超过l万转，S

7、T6L—721机组的转速达到33000转。使用变速齿轮箱功率损耗大，故障率高。如果采用永磁发电机，不需要励磁，发电效率可高达95％。可控变频技术可以保障并网的安全可靠，提高自动化控制能力，降低生产成本。各国都在积极开发，目前德国、日本已经可以制造400kw等级机组的永磁发电机——大功率晶体可控变频系统。第三是直接与余热溴化锂空调联合循环，将燃气轮机烟气直接排入余热溴化锂空调机制冷供热，省略了锅炉、化学水系统等设备，大大方