摘 要：瓦斯?jié)舛仍?%-16%屬于爆炸范圍，胡底瓦斯抽放泵站抽放的低濃度瓦斯現(xiàn)尚未利用，全部對空排放，不僅浪費資源，而且污染大氣環(huán)境，加劇溫室效應。建設低濃度瓦斯發(fā)電站，可以充分利用煤礦低濃度瓦斯資源，從根源上防止瓦斯事故，為促進礦山資源的合理開發(fā)和綜合利用發(fā)揮其有效作用，減少煤礦處理排出氣體的開支，降低煤礦的生產成本，為其改善生產條件創(chuàng)造了可能;同時，在煤炭市場持續(xù)低迷的大環(huán)境下，為企業(yè)實現(xiàn)多種經營模式創(chuàng)造條件，緩解由于煤炭價格下降帶來的經濟影響。

關鍵詞：分布式;低濃;瓦斯發(fā)電;應用

1 系統(tǒng)概述

胡底瓦斯抽放泵站抽放的低濃度瓦斯現(xiàn)尚未利用，全部對空排放，不僅浪費資源，而且污染大氣環(huán)境。建設低濃度瓦斯發(fā)電站，可以充分利用煤礦低濃度瓦斯資源，從根源上防止瓦斯事故，為促進礦山資源的合理開發(fā)和綜合利用發(fā)揮其有效作用，減少煤礦處理排出氣體的開支，降低煤礦的生產成本，為其改善生產條件創(chuàng)造了可能;同時，在煤炭市場持續(xù)低迷的大環(huán)境下，為企業(yè)實現(xiàn)多種經營模式創(chuàng)造條件，緩解由于煤炭價格下降帶來的經濟影響。

為了充分利用低濃度瓦斯，金駒煤電化有限公司建成了胡底布式低濃度瓦斯發(fā)電站--胡底瓦斯發(fā)電站。該電站就地利用胡底礦瓦斯抽放站抽放的10%-15%的低濃度瓦斯發(fā)電，低濃度發(fā)電裝機容量10.3MW，就地利用低濃瓦斯、就地并網發(fā)電。2018年3月1日開工建設，2018年3月12日并網運行。

2 主要研究內容

目前全國低濃度瓦斯發(fā)電處于研究、發(fā)展階段，胡底瓦斯發(fā)電站作為分布式低濃瓦斯電站，研究選用低濃度瓦斯安全輸送裝置，就近實現(xiàn)抽放的10%-15%低濃度瓦斯利用并網性質采用“自發(fā)自用，多余上網”的分布式電站，直接在蒲池35kV變電站并網運行，實現(xiàn)資源的綜合利用。

3 系統(tǒng)介紹

3.1 機組布置方式

機組本體及輔助系統(tǒng)安裝在特定的集裝箱內及集裝箱頂部，出廠前測試合格后將集裝箱頂部設備拆分裝箱運輸，到現(xiàn)場后拼裝并整體吊裝至機組集裝箱基礎上，在完成外部接管、接線后，即可進入調試階段，具有占地小、工期短、安裝和搬遷較為方便等優(yōu)點。同時集裝箱式發(fā)電機組可依據(jù)煤礦的服務年限和瓦斯抽采情況，隨時吊運到需要的地方，靈活、方便、實用。集裝箱式瓦斯內燃發(fā)電機組將集裝箱、發(fā)電機組、控制屏、散熱水箱、外接排氣管系、立式消聲器等全部電廠構成單元集成為一個標準化建站模塊，自動化程度高，適應能力強，運行可靠。

3.2 瓦斯輸送工藝選擇與工藝流程

3.2.1 瓦斯輸送工藝選擇

目前瓦斯發(fā)電用低濃度瓦斯管道輸送工藝有三種：

自動噴粉抑爆輸送工藝：通過對瓦斯管道燃燒或爆炸信息的探測，自動噴出干粉滅火劑將燃燒或爆炸傳播過程中的火焰撲滅，抑制燃燒或爆炸火焰?zhèn)鞑サ难b置。

細水霧輸送工藝：地面煤礦低濃度瓦斯在管道內與細水霧全程連續(xù)混合輸送，防止低濃度瓦斯輸送管道內產生火源和抑制火焰?zhèn)鞑サ拿旱V低濃度瓦斯安全輸送裝置。

氣水兩相流輸送工藝：其特征是在地面正壓瓦斯輸送管道內，水流環(huán)繞輸送管道的內壁連續(xù)流動，形成環(huán)形水流，低濃度瓦斯氣體流動在所述環(huán)形水流所形成的環(huán)形水封中，沿所述瓦斯氣體的輸送方向上每隔一段以柱狀水團隔斷氣流，形成氣流的端面水封，低濃度瓦斯氣體在所述環(huán)形水流及端面水封中形成間歇性柱塞氣流。

3.2.2 瓦斯輸送工藝流程

低濃度瓦斯輸送自動噴粉抑爆系統(tǒng)，用于低濃度瓦斯管道的出、入口火源點能引起爆炸危險的地方，能迅速熄滅管道內爆炸火焰，控制住管道爆炸，以便保護整個低濃度瓦斯管網及上游抽放站的安全。其工藝流程為：

瓦斯→抽放泵站→水封式阻火泄爆裝置→瓦斯自動阻爆裝置→自動噴粉抑爆裝置→水封式阻火泄爆裝置→冷凍脫水裝置→壓力傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳌z網過濾器→瓦斯發(fā)電機組燃氣閥組。

3.3 安全保護措施

安全保障系統(tǒng)應用了多級阻火技術包括：水封式阻火泄爆裝置、自動阻爆裝置、自動噴粉抑爆裝置，同時系統(tǒng)配套信號傳輸分站和礦用隔爆兼本質安全型可編程控制箱使用。所謂被動阻火是指當瓦斯輸送過程中產生爆炸火焰時，阻火裝置安全的將爆炸火焰阻在前端，不向后面?zhèn)鞑?，從而保證輸送管道和發(fā)電機組的安全。在輸送系統(tǒng)中安裝有多級阻火泄爆器和濕式安全放散裝置等安全保障設施，并采用自動噴粉抑爆輸送技術以確保低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

3.4 發(fā)電工藝流程

瓦斯抽放站管道引來的瓦斯氣在輸送過程中經阻火、過濾、再阻火、脫水、再過濾等一系列安全措施和處理后，燃氣進入內燃機進氣系統(tǒng)，燃氣與空氣在氣缸內混合點火燃燒，產生動力驅動發(fā)動機曲軸旋轉，發(fā)動機曲軸將動力傳給交流發(fā)電機，再由發(fā)電機將動力轉換成電能輸出。

3.5 余熱利用系統(tǒng)

發(fā)電機組尾氣脫硝后排煙溫度為424℃左右，通過煙氣--水余熱鍋爐熱交換器換熱后煙氣溫度變?yōu)?40℃左右，煙氣質量：6748kg/h，排煙的比熱容按煙道氣體計算（煙道氣體的成分CO2=13%，H2O=11%，N2=76%，在100℃～600℃的平均定壓比熱容為（1.134kJ/kg℃），每小時可利用排煙余熱（424-140）×1.134×6748=2173MJ，2173/3.6≈604kW?？紤]煙道、余熱鍋爐散熱、傳熱損失等（按20%損失考慮），二期8臺機組供熱能力為4.2MW，可產生低壓飽和蒸汽量6.0t/h，可作為胡底工業(yè)場地的補充熱源。

3.6 煙氣凈化系統(tǒng)

燃氣發(fā)動機尾部進行煙氣脫硝，尾氣處理裝置即低濃度瓦斯發(fā)電機組尾氣脫硝裝置（SCR選擇性催化還原系統(tǒng)），原理是在催化劑的作用下，將氮氧化物NOX轉換成無害的氮氣（N2）和水（H2O）的裝置，實現(xiàn)脫硝后煙氣中的NOx≤250mg/m3。

4 主要經濟指標

①裝機容量：8×1.3MW;②年利用小時數(shù)：6930h;③年發(fā)電量：7207.2×104kWh;④年供電量：6918.9×104kWh（廠用電率4%）;⑤年供熱量：15.65×104GJ;⑥年消耗礦井純瓦斯：1898×104m3;⑦二氧化碳減排當量：33.69×

104t;⑧年節(jié)約標煤：2.644×104tce;⑨綜合熱效率：40%。

5 結論

綜上所述，該項目投運后，實現(xiàn)了爆炸范圍內的低濃瓦斯的有效利用，減少了溫室氣體的排放量，增加了上網電量。自投運以來，運行相對穩(wěn)定。年可利用煤礦低濃度瓦斯1898萬標方，二氧化碳減排當量33.69萬t，發(fā)電量7207.2萬度，供電量6918.9萬度，年供熱量15.65萬吉焦。

參考文獻：

[1]徐懷閣，宋永亮，劉增寶，邊紅星.煤礦低濃度瓦斯發(fā)電可行性研究[J].煤炭技術，2019（11）：129-131.

[2]武青梅.煤礦低濃度瓦斯發(fā)電技術現(xiàn)狀及展望[J].能源與節(jié)能，2018（9）：48-49.

作者簡介：

賀磊鵬（1986- ），男，山西晉城人，本科學歷，助理工程師，研究方向：高低濃度瓦斯發(fā)電及電氣工程。