邹杰+段文文

（华晋煤层气综合利用有限责任公司瓦斯电厂 山西吕梁 033300）

摘要：本文通过利用瓦斯进行发电过程中引发的废气余热处理问题，通过安装镍基钎焊热管式换热器回收废气余热再利用，从而提高了能源的利用率，实现了变废为宝，物尽其用的科学发展思路，为节能减排闯出了一条成功之路。

关键词：瓦斯发电；废气余热；利用

1瓦斯发电废气余热再利用概述

某瓦斯发电公司现有装机容量15×500 kW低浓度瓦斯发电机组（500GF1- 3RW型）。因瓦斯发电机组在正常运行时，瓦斯在汽缸内爆炸燃烧做功后从排气管所排出的热烟气温度高达550 ℃，若不加以利用其热量将白白浪费。将瓦斯机组排放的550℃左右的热烟气引至余热锅炉，其能量被吸收后产生蒸汽，来供矿区职工洗浴用，以实现余热的回收利用。目前随着国内能源供应日益紧张，节能降耗，提高能源利用率越来越引起人们重视，燃气机余利用是必然趋势. 瓦斯发电与燃煤发电及其它形式发电相比，有其独特的优势，主要表现在以下几个方面：（l）投资小，回收快，一般三年左右即可收回全部投资，利用瓦斯发电，特别是热电联产，具有很高的经济效益；（2）所用原材料是在矿区作为废气排放的瓦斯，与燃煤发电相比，发电成本低，在一定程度上减少了环境污染；（3） 瓦斯发电技术成熟、设备可靠，尝试和推广瓦斯发电可以拓展瓦斯应用领域，达到“以抽保用，以用促抽” 的目的，保证矿井安全生产；（4） 瓦斯发电站结构简单，规模小（尤其是集装箱式移动电站），易于安装、搬迁，特别适合于抽排站和地面钻孔等地点使用；（5）瓦斯发电耗气量大，耗气稳定，有利于开展CD M 项目，获得减排资金的支持；（6） 瓦斯发电设备可在热电联产、备用电力和调峰等方面应用，前景广阔。

2.瓦斯利用的主要途径

从世界范围来看，瓦斯利用主要集中在民用、发电、工业燃料及化工等方面。因煤矿大多分布在较偏远的地方，瓦斯民用项目要敷设大量的中低压管网和人户管网，投资成本大，而且民用消耗瓦斯气量少，达不到一定规模（至少达10 万户以上），因此瓦斯民用项目收回投资比较困难。燃气锅炉利用瓦斯作为燃料，虽然消耗瓦斯气量大（4t 燃气锅炉每小时约需浓度30 % 的瓦斯75 0 扩），但是，使用燃气锅炉热效率较低，还受季节性限制，加之采利用瓦斯生产化工产品，经济性差，技术上也存在一定的问题。而瓦斯发电是利用目前成熟的内燃机技术，仅对内燃机的进气系统和燃料供给系统加以改造，技术较为可靠。同时，内燃机机组安装灵活，可根据各地煤矿的实际情况，装机规模可大可小。投资少见效快，一般三年即可收回全部投資。如果采取热一电联产技术，还兼具燃气锅炉优势，能源利用效率更高，是既有较高经济效益又有良好环保效益的项目，符合发展循环经济的要求，是瓦斯综合利用的理想途径。因此，瓦斯发电成为目前煤矿瓦斯利用的一种主要方式。

3.瓦斯发电的工作原理及余热利用的可行性

瓦斯发电的工作原理类似于内燃机工作原理，分为压缩、燃烧、作功、排气4个工作行程。期间，通过瓦斯与氧气燃烧反应产生大量热量压缩活塞，驱动蜗轮做功，通过连杆机构，将化学能转化为机械能再转化为电能。瓦斯燃烧会产生大量热量，除部分用于驱动活塞作功外，其余热量随废气排出缸体，排出的废气温度达500 ℃- 600℃。

3.1问题的分析

（1）从瓦斯发电的工作原理可知，排放的废气带有大量热量，废气未处理直接排入大气，对周围环境温度影响较大，一方面会加速设备老化过程，缩短设备使用寿命，另一方面对操作人员身体也会有影响。（2）废气余热不回收利用，也会造成浪费，同时在冷却降温过程中会增加冷却水的用量，起不到节能降耗的作用。（3）利用瓦斯发电是为了充分利用瓦斯资源；但瓦斯资源未充分、有效利用，甚至引发其他问题，会降低瓦斯发电为企业带来的社会效益和经济效益。

3.2余热回收装置的传热原理

镍基钎焊热管式换热器由汽包、热管区、烟气进出口烟箱组成，其原理是利用高温烟气和水的传热系数不同。首先将镍基钎翅片与进入烟道箱的高温烟气换热，换热均衡后烟气排出，热管换热后再与在高换热系数侧采用光管与汽包内的水换热，产生热的冷凝水流出汽包箱。在实际运用中，就是在原有的发电机组的高温烟气管线上，直接将烟气进出口和烟道连接。当加热区和散热区的温度接近相同，温差损失小。热管是一种高效传热元件，它利用封闭管内介质的沸腾吸热和冷凝放热进行热传导，传热在饱和温度下进行，具有极高的导热性能。图1余热回收装置工作示意图

4.结论

瓦斯发电站废气回收利用表明，余热回收装置与瓦斯发电机组的配套使用，是煤矿综合利用瓦斯，变害为利的有效途径。采用这种方式，既能提高瓦斯的利用率，又能降低其他能源消耗，对高瓦斯矿井如何治理和利用瓦斯起到了示范效果。通过该矿几年的实践充分证明，瓦斯综合开发利用在解决矿井自身能源方面需求方面效果明显，是探索节能减排的一条有效方法，随着瓦斯发电技术运用的日趋成熟，瓦斯发电技术会被广泛运用，但发电过程中引发的问题也是不容忽视的。

参考文献：

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