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        瓦斯發(fā)電技術(shù)的改進(jìn)探索

        2014-06-09 14:19:07何艷
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報 2014年6期
        關(guān)鍵詞:改進(jìn)

        何艷

        摘 要:瓦斯發(fā)電技術(shù)屬于新能源發(fā)電技術(shù),主要是將煤礦未能充分利用的瓦斯燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?dāng)前諸多高瓦斯礦井煤層的透氣性相對較差,為了保證抽采效果,必須要完善抽采系統(tǒng)與煤礦安全生產(chǎn)條件,提高潔凈能源供應(yīng),降低溫室氣體排放量,從而保證煤礦生產(chǎn)安全運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、保護(hù)資源的雙重目標(biāo)。該文簡要論述了瓦斯氣體特點(diǎn),概述了瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方式,進(jìn)而針對當(dāng)前瓦斯發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀,詳細(xì)探究了內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電的工藝流程與關(guān)鍵技術(shù),旨在證實(shí)瓦斯發(fā)電技術(shù)的有效性。

        關(guān)鍵詞:瓦斯發(fā)電技術(shù) 節(jié)能減排 改進(jìn)

        中圖分類號:TD845 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)02(c)-0030-01

        瓦斯作為一種溫室氣體,溫室效應(yīng)突出,當(dāng)前CDM能源組織要求各國要減少瓦斯排放量。瓦斯發(fā)電技術(shù)作為新能源發(fā)電技術(shù),主要運(yùn)用小型發(fā)電機(jī)組,結(jié)合煙氣回?zé)峒夹g(shù)以及小型燃?xì)饽茉崔D(zhuǎn)換裝置,基于提升燃?xì)馊紵实幕A(chǔ)上盡可能地降低能源損耗,從而提高能源利用效能。在現(xiàn)階段,瓦斯熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用較廣,主要將用戶的采暖、電力以及供熱等需求進(jìn)行整合,充分利用發(fā)電后的余熱,將其用作采暖或發(fā)電,一定程度上提高了熱水供應(yīng)效能,解決了電力緊張等問題。

        1 瓦斯發(fā)電技術(shù)概述

        1.1 瓦斯特性分析

        煤礦瓦斯屬于非常規(guī)天然氣體,主要是指在煤礦采煤中散發(fā)出來的有害氣體,具有無味、無色、易爆、易燃等特征,主要成分為甲烷。若空氣中的甲烷濃度達(dá)到了10%左右時,遇明火易誘發(fā)爆炸。從整體上來講,瓦斯是煤礦的頭號安全殺手,也為一種利用價值較高的潔凈能源。我國煤層氣資源相對豐富,排行世界第三,每年采煤易排放大量瓦斯。

        1.2 瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用方式

        1.2.1 內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電

        利用煤礦井下瓦斯抽放系統(tǒng),結(jié)合地面輸送系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯的開采,此類瓦斯時煤礦開采時散發(fā)出的一種附屬氣體,濃度大,約為50%左右,且氣體流量穩(wěn)定性能不佳。在煤礦采煤過程中,借助負(fù)壓風(fēng)機(jī),將其抽取到地面,若瓦斯?jié)舛容^低,且與瓦斯爆炸濃度范圍相接近時,遇明火易爆炸。為了保證開采的安全,必須確定其濃度。據(jù)相關(guān)研究顯示,當(dāng)瓦斯?jié)舛?40%時,可將高瓦斯無償供給居民使用,而濃度<40%的瓦斯可點(diǎn)燃排放。此類瓦斯利用率低,但發(fā)電利用價值高。在現(xiàn)階段,這類瓦斯發(fā)電技術(shù)可節(jié)能減排,當(dāng)前主要將濃度>30%的瓦斯用來發(fā)電,按照內(nèi)燃機(jī)發(fā)電工藝要求,供氣壓力<0.05 MPa,爆炸濃度>15%;按照燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電工藝要求,供氣壓力>0.7 MPa,爆炸濃度>30%。

        1.2.2 燃?xì)廨啓C(jī)瓦斯發(fā)電

        在煤層上,直接鉆孔開采出來的瓦斯氣甲烷濃度高,危險系數(shù)較低,可用作加壓罐裝運(yùn)輸,也可做遠(yuǎn)距離管道輸送,多應(yīng)用于民用燃料與化工原料中。此外,這類瓦斯發(fā)電技術(shù)易控制,穩(wěn)定性高,可結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,但氣源緊張。

        1.2.3 乏風(fēng)瓦斯發(fā)電

        在煤炭開采中,為了保證工作人員能夠呼吸到新鮮空氣,必須要往井下壓傳送清潔空氣,此時從井下通風(fēng)處排出的廢氣中存在微量瓦斯,易造成大氣污染與能源浪費(fèi)。煤礦乏風(fēng)瓦斯發(fā)電主要將瓦斯?jié)舛?0.2%的乏風(fēng)置入氧化器中,進(jìn)行燃燒,借助燃燒能量來銷毀瓦斯,同時可利用燃燒中的余熱來制取熱水,帶動汽輪機(jī)發(fā)電。

        2 瓦斯發(fā)電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

        傳統(tǒng)瓦斯發(fā)電主要利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,通過瓦斯提升壓力,基于高溫加壓狀態(tài)下增加爆炸上限,一般低濃度瓦斯易爆炸。通常燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電要求瓦斯?jié)舛雀?,易增大壓縮設(shè)備的壓縮量,增加功耗。隨著內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電機(jī)組的出現(xiàn),甲烷濃度>30%的瓦斯得到了廣泛的運(yùn)用。當(dāng)前諸多內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電機(jī)組企業(yè)已步入市場。隨著新能源的不斷開發(fā),內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組對瓦斯?jié)舛鹊倪m應(yīng)性得到了不斷的改善,機(jī)組單機(jī)容量逐漸增大,自動化水平越來越高,瓦斯發(fā)電技術(shù)日益成熟。據(jù)相關(guān)調(diào)研報告顯示,瓦斯發(fā)電已由低效率的小容量牛棚電站過渡為高效率的大容量瓦斯電站。

        3 內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電技術(shù)的改進(jìn)探索

        3.1 瓦斯氣品質(zhì)處理分析

        當(dāng)前用來發(fā)電的瓦斯多為從井下抽放的瓦斯氣,此類瓦斯氣品質(zhì)直接關(guān)系著瓦斯發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行狀況。由此可知,在瓦斯氣利用之前要對其進(jìn)行處理,從而最大限度地滿足發(fā)電機(jī)對氣體的要求。具體而言,主要有四種處理方法:第一,減少瓦斯氣的含水量。當(dāng)瓦斯氣從井下抽出時,必須對進(jìn)行脫水除濕處理,盡可能地降低其水分含量,通常可結(jié)合冷凝排水系統(tǒng)來進(jìn)行;第二,去除雜質(zhì)。抽放出的瓦斯氣含有大量粉塵與有害氣體,可利用過濾器來進(jìn)行粉塵的清除,具體分析其氣體物理性質(zhì),運(yùn)用冷凝氣體去除有害氣體。因此必須要設(shè)置降溫裝置,于夏天氣溫較高時投入,其他季節(jié)可按照具體溫度狀況將其切除。

        3.2 瓦斯氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)前濃度與氣量的控制

        瓦斯氣濃度與氣量即為瓦斯氣的內(nèi)能。遵循能量守恒定律,瓦斯氣發(fā)熱量直接關(guān)系著發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行狀態(tài)??紤]到抽放瓦斯?jié)舛鹊淖兓蓪⑼咚箽獍l(fā)熱量整合成純瓦斯來計(jì)算。在正常發(fā)電運(yùn)行中,當(dāng)瓦斯?jié)舛然驓饬髁繙p少時,會降低發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與發(fā)出電能的頻率。在一定條件下,可誘發(fā)內(nèi)燃機(jī)失速,造成停機(jī)現(xiàn)象,嚴(yán)重情況下可誘發(fā)事故。當(dāng)瓦斯?jié)舛然驓饬髁砍掷m(xù)增大時,會增加發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速,提高發(fā)出電能的頻率。此外,瓦斯氣量與濃度的增大還會促使燃燒效率下降,出現(xiàn)能源浪費(fèi)現(xiàn)象。由此可知,必須要合理控制瓦斯氣的濃度與流量。當(dāng)前諸多瓦斯預(yù)處理企業(yè)將濃度與氣量控制作為研發(fā)重點(diǎn),通過測量瓦斯氣參數(shù),制定DCS控制平臺與線性控制策略,進(jìn)而對瓦斯氣量與濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

        3.3 內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行措施

        針對燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組而言,其單機(jī)機(jī)組容量相對較小,目前在大型瓦斯電站中,必須要多臺機(jī)組同步運(yùn)行。考慮到瓦斯氣量易隨溫度變化而變化,因此在瓦斯氣量充足時,發(fā)電機(jī)組可負(fù)荷運(yùn)行。若氣量不充分,為了保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,必須要按照實(shí)際狀況來制定針對性措施,一般有兩種:一是停運(yùn)幾臺發(fā)電機(jī),二是每臺發(fā)電機(jī)同步降負(fù)荷運(yùn)行。

        4 結(jié)語

        綜上所述,基于瓦斯發(fā)電技術(shù)不斷應(yīng)用下,逐漸降低了發(fā)電成本,提高了發(fā)電的穩(wěn)定性。在全球提倡節(jié)能減排形勢下,相關(guān)企業(yè)必須要不斷研發(fā)與探索,完善發(fā)電技術(shù),合理利用不同濃度的瓦斯,保證瓦斯發(fā)電的安全運(yùn)行。

        參考文獻(xiàn)

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        [2] 杜新宇,王效民,李彬.淺析煤礦瓦斯發(fā)電技術(shù)和進(jìn)氣系統(tǒng)工藝流程改造[J].中國煤炭,2010(11):72-74.

        [3] 常樂.瓦斯發(fā)電技術(shù)與節(jié)能減排研究[J].電子制作,2012(11):197-198.

        [4] 蘆學(xué)忠.低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用分析[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì),2013(2):121-130.

        [5] 苗繼軍,姜明學(xué),劉朋元,等.五虎山煤礦低濃度瓦斯發(fā)電站設(shè)計(jì)方案研究[J].煤炭工程,2013(10):26-28.endprint

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