王 托(鐵法能源公司煤層氣公司,遼寧 調兵山 112700)

瓦斯發(fā)電余熱利用技術在鐵法礦區(qū)的應用

王 托
(鐵法能源公司煤層氣公司,遼寧 調兵山 112700)

瓦斯發(fā)電是利用煤礦排放的瓦斯為燃料，以山東勝動集團研制的瓦斯發(fā)電機組為主體的新能源發(fā)電項目，但發(fā)電過程中所產(chǎn)生的燃料熱能排放室外，產(chǎn)生的冷卻循環(huán)水熱能還得在室外強制冷卻，熱能利用率低。本文主要闡述了瓦斯發(fā)電機組余熱利用技術．冬季將冷水加熱以滿足站內(nèi)及周邊廠區(qū)、辦公樓供暖，從而推動礦井的節(jié)能減排工作。

余熱利用；余熱鍋爐；節(jié)能環(huán)保

1 引言

隨著國家開發(fā)煤層氣資源的政策的落實，瓦斯利用率的提高，煤礦瓦斯發(fā)電技術在各大國有煤礦得到相續(xù)利用。煤礦瓦斯發(fā)電項目既提高了煤礦瓦斯抽采利用率，又緩解了煤礦生產(chǎn)的電力供應。瓦斯發(fā)電機組余熱利用技術，是為了在瓦斯發(fā)電利用的同時利用瓦斯發(fā)電機組排放煙氣余熱。對于瓦斯發(fā)電機組，發(fā)電過程中所產(chǎn)生的瓦斯做功排放的熱能利用率低，產(chǎn)生的大部分冷卻循環(huán)水熱能還得在室外強制冷卻，如能利用此熱能資源，將變廢為寶，促進瓦斯發(fā)電利用項目循環(huán)健康發(fā)展。

2 現(xiàn)國內(nèi)瓦斯發(fā)電機組余熱利用現(xiàn)狀

隨著國內(nèi)對煤炭資源依賴的降低，人們對空氣霧霾的理解認識，國家積極倡導發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，倡導節(jié)能環(huán)保，鼓勵新能源的開發(fā)利用。煤礦抽采的瓦斯被廣泛應用于發(fā)電中，但在發(fā)電的同時瓦斯做工所排放的熱能排放室外，造成資源的浪費，國內(nèi)目前還沒有開發(fā)研制瓦斯發(fā)電機組煙氣熱能的回收利用裝置。

3 瓦斯發(fā)電機組余熱的設想

3.1 利用瓦斯發(fā)電機組循環(huán)冷卻水的余熱用于周邊住戶冬季取暖

在附近居民及廠房供暖暖系統(tǒng)加壓泵的管道上接上高溫循環(huán)管線，讓高溫循環(huán)水（吸熱后）直接進入并入用戶的取暖系統(tǒng)，如需要降低供暖溫度可用調節(jié)高溫循環(huán)水上塔門來調整，這樣，循環(huán)冷卻水余熱回收利用到供暖系統(tǒng)的小技改，節(jié)約了能源，創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，同時還改善了周圍的環(huán)境，推進節(jié)約型企業(yè)建設，保護生態(tài)環(huán)境和資源綜合利用。

3.2 利用瓦斯發(fā)電機組循環(huán)冷卻水的余熱用于附近農(nóng)戶提供農(nóng)業(yè)大棚加熱系統(tǒng)

分別接入高低冷卻水池管路至農(nóng)業(yè)加熱大棚骨架母管，通過加壓泵接入農(nóng)業(yè)大棚骨架母管循環(huán)。可調節(jié)高低溫水池入口閥門大小，來調節(jié)加熱骨架母管溫度。通過在大棚骨架母管的循環(huán)水熱量輻射，使得冬季農(nóng)戶大棚保持適當?shù)臏囟?，用于冬季里的農(nóng)業(yè)蔬菜種植。

3.3 利用瓦斯發(fā)電機組排放的煙氣余熱用于發(fā)電站及周邊建筑住戶的冬季取暖

瓦斯發(fā)電機組煙氣余熱的回收利用，實際就是在發(fā)電機組排氣管末端安裝一煙氣余熱鍋爐，通過熱網(wǎng)循環(huán)泵把供暖水通過煙氣余熱鍋爐，提高至冬季用戶取暖的適合溫度。

4 煙氣余熱吸收裝置

青島凱能公司生產(chǎn)的KNPT04-500型煙氣余熱鍋爐，是專為山東勝動集團出廠的瓦斯發(fā)電機組配套設計，該產(chǎn)品采用U狀針型散熱銅管設計，結構緊湊，維修方便，受壓元件熱應力小等特點。

5 鐵法礦區(qū)瓦斯發(fā)電機項目簡介

鐵法礦區(qū)瓦斯發(fā)電項目位于遼寧省調兵山市，總裝機容量為17×500kW。是鐵法礦區(qū)實施煤層氣綜合開發(fā)利用項目之一，是利用煤礦井下抽采濃度瓦斯為燃料進行發(fā)電的新型燃氣發(fā)電場。

5.1 臺余熱鍋爐供應熱水量

按每Nm3純瓦斯可發(fā)電3kwh,瓦斯發(fā)電機組的空燃比為15:1計算，瓦斯發(fā)電機組正常工作時發(fā)電功率為20kw時的總耗氣量為：

420÷3×（15+1）＝2240m3/h(常溫體積)

平均重量按1.25kg/m3計算，排煙總重：2240×1.25＝2800kg/ h 排煙的比熱容按煙道氣體計算 可利用排煙余熱為（550-170）×0.27×2800＝28.7萬kcal/h (排煙溫度入口為550℃，出口為170℃) 則1臺發(fā)電機組排煙余熱可回收28.7萬kcal/h.

每臺機組產(chǎn)生的熱水量計算：

m＝Q×95%÷(C×△T)

＝28.7×104×95%÷〔(95-70)×1〕

＝10906kg 其中m為產(chǎn)生熱水的質量kg ，Q為發(fā)電機組余熱量kw/h，C為水的比熱，△T為一次水進出水水溫差值。

則3臺發(fā)電機組余熱利用產(chǎn)生的熱水總量為32718kg.

5.2 鐵法礦區(qū)瓦斯發(fā)電機組余熱利用現(xiàn)狀

鐵法礦區(qū)大隆瓦斯發(fā)電站冬季利用站內(nèi)3臺余熱鍋爐煙氣余熱向礦抽放站、制氮廠區(qū)、發(fā)電站廠區(qū)及辦公樓供暖，供暖面積可達10000余m2，供暖最遠距離可達80m,解決了原礦燃煤中心鍋爐距離較遠（800m），供暖系統(tǒng)不足等問題，為員工營造了舒適的工作環(huán)境。夏季，利用大隆瓦斯發(fā)電站內(nèi)3臺余熱鍋爐供應職工洗浴熱水，廠區(qū)內(nèi)職工洗浴用水量為540m3/d,瓦斯發(fā)電機組煙氣余熱供水滿足了廠區(qū)內(nèi)職工洗浴要求，實現(xiàn)了夏季燃煤鍋爐停運。

6 結語

瓦斯發(fā)電機組煙氣余熱利用使煤層氣資源得到了充分利用，礦區(qū)環(huán)境得到有效保護，實現(xiàn)了企業(yè)的節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟、環(huán)保和社會綜合效益。

王托(1978-)男,工程師,主要從事燃氣發(fā)電機組運行管理。