摘要：利用瓦斯發(fā)電不但可解決煤礦的生產(chǎn)安全，減少瓦斯事故，還可以為社會(huì)提供環(huán)保、清潔的能源，在緩解溫室效應(yīng)的同時(shí)又能夠節(jié)能減排，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。文中對(duì)于高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要論述，在探討瓦斯量定性的同時(shí)，對(duì)于影響高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)效率的因素給出了一些行之有效的優(yōu)化建議，以供相關(guān)從業(yè)人員參考、借鑒。

關(guān)鍵詞：高濃瓦斯;發(fā)電系統(tǒng);發(fā)電效率;

引言：

作為一種新興的能源應(yīng)用技術(shù)，瓦斯發(fā)電的運(yùn)用可以緩解國內(nèi)的能源緊張問題，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，為煤礦行業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障。但是在具體的實(shí)踐運(yùn)用過程中，由于國內(nèi)在瓦斯發(fā)電的研究起步較晚，在利用瓦斯發(fā)電的過程中經(jīng)常出現(xiàn)浪費(fèi)和發(fā)電效率低下的情況，雖然國家和企業(yè)投入了大量的人力資源和物力資源，但是所得到的成效并未能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

1高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)綜述

在通常情況下，高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)的流程是由瓦斯升壓、氣體混合、預(yù)處理、瓦斯發(fā)電、余熱發(fā)電這幾個(gè)步驟構(gòu)成。礦井抽放站內(nèi)的瓦斯有著大量的雜質(zhì)與水分，因此預(yù)處理的目的就是把這些瓦斯進(jìn)行除塵、加壓、脫水，確保瓦斯氣體能夠符合發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)需要。

2瓦斯量定性

由于燃機(jī)的型號(hào)較多，在同等的瓦斯量和濃度比之下，燃機(jī)組所產(chǎn)生的電能功率、熱能耗和產(chǎn)生的廢棄物排放數(shù)值也有著明顯的不同，所以運(yùn)用定性分析的方式來確定瓦斯的量是很有必要的。若把瓦斯?jié)舛缺鹊钠骄底鳛殡姀S生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，不但可以滿足不同濃度瓦斯的發(fā)電需要，還能夠有效地避免低濃度機(jī)組被閑置的情況，在減少生產(chǎn)成本的同時(shí)提高發(fā)電效率。通過綜合性的數(shù)據(jù)比對(duì)后得出，采用平均濃度的瓦斯作為機(jī)組選型是最具性價(jià)比的。

3高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)化策略

3.1?? 工藝系統(tǒng)優(yōu)化

3.1.1???????? 保障儲(chǔ)氣設(shè)備與混合裝備的合理性

因?yàn)橥咚沟V在抽放過程中所產(chǎn)生的濃度比各不相同，所以在抽放瓦斯用以發(fā)電的時(shí)候，要把不同濃度的瓦斯嚴(yán)格按照比例進(jìn)行混合，確保瓦斯氣體能夠混合均勻，避免出現(xiàn)氣體分層的情況。隨后把調(diào)配好比例的瓦斯穩(wěn)壓并儲(chǔ)存。值得注意的是，瓦斯氣體混合需要嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，否則會(huì)因?yàn)闅怏w混合不勻而給發(fā)電效率造成影響。圖表一中為某個(gè)電站的改造前后數(shù)據(jù)。

3.1.2???????? 優(yōu)化瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)

在預(yù)處理入口母管加裝脫水裝置對(duì)瓦斯輸送攜帶水進(jìn)行一次脫水;初級(jí)過濾器根據(jù)當(dāng)?shù)赝咚固幚砹亢屯咚骨鍧嵆潭冗x擇精度相對(duì)較小的過濾濾芯，過濾掉絕大部分的雜質(zhì);冷卻脫水裝置作為系統(tǒng)二次關(guān)鍵脫水環(huán)節(jié)，必須選擇換熱面積足夠大，制冷機(jī)組功率滿足而卻一用一備，確保完全脫掉瓦斯氣中的水;精密過濾器和發(fā)電機(jī)組進(jìn)氣燃?xì)鉃V芯必須選擇材質(zhì)好和精度高的過濾器;瓦斯輸送管路保溫必須齊全完整，避免因溫差產(chǎn)生冷凝水;以上環(huán)節(jié)措施可以提高瓦斯氣體的干燥和清潔度。

3.1.3???????? 選擇不銹鋼材質(zhì)的流通介質(zhì)及管道

在瓦斯發(fā)電過程中所使用到的設(shè)備流通介質(zhì)，以及所有管道的材質(zhì)選擇上，要選擇質(zhì)量好的不銹鋼，并在外層加設(shè)保溫層。如果設(shè)備流通介質(zhì)和管道的材料是普通型的碳鋼，那么在北方一些環(huán)境惡劣的區(qū)域或者季節(jié)性氣候里，會(huì)因?yàn)楣艿纼?nèi)的水蒸氣冷凝而引起銹蝕或者堵塞的情況，嚴(yán)重的還會(huì)造成發(fā)電機(jī)組停運(yùn)，用戶還要安排專業(yè)進(jìn)行設(shè)備逐一排查并將其挖開，再更換不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備流通介質(zhì)和管道。

3.2?? 發(fā)電效率優(yōu)化

3.2.1???????? 影響發(fā)電效率的因素及解決辦法

（1）?????? 進(jìn)氣系統(tǒng)。進(jìn)氣系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，要嚴(yán)格控制好氣流的平穩(wěn)性，在設(shè)置平穩(wěn)進(jìn)氣路徑時(shí)，還要把進(jìn)氣管道因阻力而造成的影響納入考慮范圍。除此之外，在發(fā)動(dòng)機(jī)的附近區(qū)域還需要加裝彈性優(yōu)良、抗震性能好的連接設(shè)備，從而有效地把發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的噪聲與震動(dòng)進(jìn)行隔離，提高進(jìn)氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電效率。

（2）?????? 燃燒系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)在劇烈燃燒的時(shí)候需要大量新鮮的空氣，所以在對(duì)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要把發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)放在首位，避免機(jī)組生運(yùn)作時(shí)所產(chǎn)生的熱氣流和排放的廢氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在一個(gè)低溫、清潔度高的環(huán)境下運(yùn)行，確保渦輪增壓的壓力能夠處在合理的范圍。

（3）排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)的主要功能就是把發(fā)氣機(jī)燃燒時(shí)所產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集，并由排氣管道排出。排氣系統(tǒng)在運(yùn)作時(shí)通常會(huì)造成機(jī)組的生產(chǎn)功率下滑，同時(shí)排氣的溫度也會(huì)逐漸增高。所以在設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)的時(shí)候要把排氣背壓控制在最小的范圍內(nèi)，這樣才能夠提高機(jī)組的發(fā)電效率，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

（4）?????? 增設(shè)停爐保護(hù)裝置。若兩臺(tái)或者兩臺(tái)上的燃?xì)鈾C(jī)共同余熱鍋爐的時(shí)候，如果其中一臺(tái)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，通常情況下是因?yàn)樵谌細(xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)出口處出現(xiàn)管道泄漏的情況，這就導(dǎo)致了其他運(yùn)行中的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的高溫廢氣漏進(jìn)那臺(tái)停止運(yùn)行的燃?xì)鈾C(jī)內(nèi)，高溫的煙氣會(huì)在燃?xì)鈾C(jī)的管道內(nèi)冷凝并生成水珠，這些水珠的出現(xiàn)給燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)安全會(huì)造成巨大的隱患。為了能夠解決這個(gè)問題，在發(fā)電機(jī)中可以加裝相應(yīng)的停機(jī)保護(hù)設(shè)備，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全并提高發(fā)電效率。

（5）?????? 增設(shè)防爆保護(hù)裝置。如果燃機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)內(nèi)的燃?xì)鈱?huì)逸散入主煙道內(nèi)，此時(shí)燃?xì)庵械?CH4成分與空氣混合并達(dá)到一定濃度時(shí)，在高溫或者明明火的環(huán)境里容易發(fā)生爆炸。所以在余熱鍋爐中要加裝防爆設(shè)備并做好防爆預(yù)防措施，有效控制機(jī)組停運(yùn)時(shí)造成的燃?xì)庑孤﹩栴}，保障機(jī)組的生產(chǎn)安全。此外，在進(jìn)行機(jī)組招標(biāo)的過程中也要對(duì)該問題予以足夠的重視。

（6）?????? 發(fā)電機(jī)房的正確通風(fēng)效果。廠房通風(fēng)必須采用發(fā)電機(jī)側(cè)下進(jìn)，發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)上出的正壓通風(fēng)降溫方式，使得發(fā)電機(jī)軸承、繞組溫度始終處于合理溫度下運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)本體散熱溫度又可以正壓通風(fēng)降溫。正確的通風(fēng)可以延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)壽命和改善發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況，提高綜合發(fā)電機(jī)組帶載量。

（7）?????? 發(fā)動(dòng)機(jī)缸套水、中冷水遠(yuǎn)程散熱水箱散熱效果。合理安裝布置散熱水箱，保證散熱效果和能力，使得發(fā)動(dòng)機(jī)夏季高溫季節(jié)缸套水、中冷水都在合理溫度范圍內(nèi)工作，降低發(fā)動(dòng)機(jī)故障率、提高發(fā)電機(jī)組負(fù)荷。

結(jié)語：

綜上所述，瓦斯發(fā)電作為清潔能源利用的重要形式，在未來的市場(chǎng)中有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。因此企業(yè)在瓦斯發(fā)電的實(shí)踐過程中，應(yīng)當(dāng)要重視瓦斯發(fā)電效率的提高，由機(jī)組的工藝系統(tǒng)開始著手，再從中尋找出影響發(fā)電效率的因素及解決辦法，從根本上解決問題，全面提高瓦斯發(fā)電的效率。此外，企業(yè)也要積極宣傳瓦斯發(fā)電的優(yōu)勢(shì)與環(huán)保功能，鼓勵(lì)和支持瓦斯發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新，為我國的電力發(fā)展事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]??? 譚農(nóng)耀. 高濃瓦斯資源系統(tǒng)整合利用技術(shù) [J]. 科技風(fēng)，2011（12）：175-175.

[2]??? 宋燕民， 楊軍華， 寧顯鋒，等. 一種帶瓦斯提純的內(nèi)燃機(jī)預(yù)處理系統(tǒng)及瓦斯提純方法：.

[3]??? 強(qiáng)化玲. 淺談煤礦高濃瓦斯的利用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015，000（027）：1903-1903.

[4]??? 粟榮良， 李國宏. 利用高位尾巷抽放采空區(qū)高濃瓦斯提高瓦斯利用率[C]// 全國煤礦安全生產(chǎn)論壇.2006.

作者簡(jiǎn)介：

鄒杰（1986-）男，漢，本科，山西省長(zhǎng)治市屯留區(qū)人，助理工程師，電氣工程及其自動(dòng)化方面.