低濃度瓦斯發(fā)電在我省煤礦應(yīng)用的探討

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1、低濃度瓦斯發(fā)電在我省煤礦應(yīng)用的探討一、瓦斯基本特征及危害性瓦斯，是賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體?；瘜W(xué)名稱叫甲烷。它是一種無色、無臭。無味、易燃、易爆的氣體。如果空氣中瓦斯的濃度在5.5％上16％時(shí)，有明火的情況下就能發(fā)生爆炸。瓦斯爆炸會產(chǎn)生高溫、高壓、沖擊波，并放出有毒氣體。因此，被稱為井工煤礦的“第一殺手”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國發(fā)生的礦難中，1／3遇難礦工的生命是被瓦斯爆炸奪走的。新中國成立以來全國煤礦共發(fā)生一次死亡百人以上的惡性事故２２起，死亡３５６９人

2、。其中，瓦斯事故２０起，死亡３３３５人，分別占９０．９％和９３．４％。２００５年全國煤礦瓦斯事故死亡２１７１人，占煤礦各類事故死亡人數(shù)的３６．６％；采取堅(jiān)決有力的措施治理和利用瓦斯，是保證煤礦安全生產(chǎn)、維護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的重要舉措，是一項(xiàng)利國安民的“生命工程”。為此，國家有關(guān)部門下了死命令：煤礦開采之前必須先上瓦斯抽排系統(tǒng)，“先抽后采”、“以風(fēng)定產(chǎn)”，以確保礦工的生命安全。近年來，瓦斯的抽放工作取得了一定的成績，井下瓦斯抽放率得到提高，煤礦的瓦斯事故大幅度下降。但是，由于沒有很好的利用手段，抽上來的瓦斯大都排空，對環(huán)境

3、造成了嚴(yán)重污染。瓦斯的主要成分甲烷，是殺傷力最大的溫室氣體，甲烷對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率是二氧化碳的24.5倍。不僅如此，瓦斯大量排空還造成了驚人的資源浪費(fèi)。經(jīng)測算：1立方米瓦斯的熱值相當(dāng)于1.22公斤標(biāo)煤，可發(fā)電3.5千瓦時(shí)。我國每年采煤排放的瓦斯在135億立方米以上，其中可利用量達(dá)到80億立方米左右，折合標(biāo)煤近1000萬噸，每年可發(fā)電300多億千瓦時(shí)，瓦斯利用迫在眉睫。二、低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)在我國推廣應(yīng)用情況瓦斯發(fā)電技術(shù)應(yīng)用主要形式：第一種是利用鍋爐＋蒸汽輪機(jī)發(fā)電，第二種是燃?xì)廨啓C(jī)＋蒸汽輪機(jī)發(fā)電，第三種是利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電。目

4、前，我國大多煤礦都采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電。據(jù)有關(guān)資料介紹，瓦斯作為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電具有以下特點(diǎn)：1）燃燒排放特性好。由于煤層瓦斯氣是以氣態(tài)形式和空氣混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，使其容易與空氣混合，且混合迅速、均勻。因此燃燒比較充分、完全，從而使排放中的CO、HC、NOX等有害成分大為減少。2）燃燒抗爆燃性能好，工作熱效率高。由于瓦斯氣和汽油燃料、柴油燃料相比有較高的辛烷值（120），故其抗爆性能好，可用于高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)，再加上氣體燃料與空氣混合更加均勻，因此這將充分發(fā)揮和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。3）混合氣發(fā)火界限寬。瓦斯氣與空氣混合具有很

5、寬的發(fā)火界限，可在大范圍內(nèi)改變混合比，提供不同成分的可燃混合氣。通過采用稀薄燃燒技術(shù)可進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能和環(huán)保效益。4）使用性能好。由于瓦斯氣是氣體燃料，低溫起動(dòng)性及低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好，并且氣體燃料進(jìn)入氣缸后不會對潤滑油產(chǎn)生稀釋作用，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑狀況也提高很多，零件磨損進(jìn)一步降低，發(fā)動(dòng)機(jī)故障減少，使用壽命長。5）經(jīng)濟(jì)性能好。在燃燒相同質(zhì)量的燃料時(shí)，煤層瓦斯氣熱值（以有效成分CH4計(jì)）比汽油高12.7%，而且從理論空燃比看，一定量的空氣所需的瓦斯氣比汽油約少16.5%，所以燃用煤層瓦斯氣的費(fèi)用要低廉的多。6）動(dòng)力性能

6、有所下降。由于瓦斯氣燃料本身是氣態(tài)，當(dāng)采用缸外預(yù)混合方式時(shí)，就會占據(jù)部分進(jìn)入氣缸的空氣流通截面，使發(fā)動(dòng)機(jī)充氣系數(shù)比使用液體燃料大約低10%左右，因此在同一機(jī)組上使用瓦斯氣燃料將使發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所下降。瓦斯發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用情況瓦斯發(fā)電技術(shù)在我國由勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)（以下簡稱勝動(dòng)集團(tuán)）為主導(dǎo)企業(yè)的研究和攻關(guān)下，已日趨成熟。勝動(dòng)集團(tuán)從1997年在山西晉城首次進(jìn)入煤礦瓦斯發(fā)電領(lǐng)域，先后發(fā)明了〈電控燃?xì)饣旌掀鳌档仁囗?xiàng)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的燃?xì)鈾C(jī)控制核心技術(shù)，開發(fā)了400kW、500kW、1200kW、2000kW煤礦瓦斯發(fā)電機(jī)組

7、。電控燃?xì)饣旌掀骷夹g(shù)可以通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比閉環(huán)控制，適應(yīng)煤礦瓦斯壓力低和濃度的變化現(xiàn)實(shí)，發(fā)電機(jī)組輸出功率穩(wěn)定。瓦斯與空氣先混合后增壓技術(shù)通過利用發(fā)動(dòng)機(jī)排余熱將瓦斯與空氣同時(shí)增壓，可實(shí)現(xiàn)直接應(yīng)用煤礦抽排瓦斯發(fā)電的目的，而不需要額外的瓦斯增壓設(shè)備。稀燃技術(shù)采用新概念預(yù)燃室，提高甲烷燃燒速度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和經(jīng)濟(jì)性得到提高。TEM－全電子控制技術(shù)，對發(fā)電機(jī)組所有運(yùn)行參數(shù)實(shí)行計(jì)算機(jī)監(jiān)控。安裝了基于GPRS的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。勝動(dòng)集團(tuán)的瓦斯發(fā)電技術(shù)在全國一些煤礦得到迅速的推廣使用，加快了利用瓦斯發(fā)

8、電的推進(jìn)速度。勝動(dòng)集團(tuán)原開發(fā)的均是高濃度（瓦斯?jié)舛群?25％）瓦斯發(fā)電機(jī)組。在解決了煤礦瓦斯發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)（電控燃?xì)饣旌掀骷夹g(shù)、全電子管理控制技術(shù)、稀燃技術(shù)、煤礦瓦斯發(fā)電機(jī)組專用阻火器）后，低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)在全國得到了快速的推廣應(yīng)用。低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組與高濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組原理基本一致。