王辉

摘 要：近年来瓦斯的综合利用在我国得到快速的发展，新型、安全性高、高效的低浓度瓦斯发电技术也已井在我国逐步推广并投入使用，并且也取得了相当好的经济效益和社会效益。不过煤矿在开采的过程中就会产生大量的瓦斯，如果不及时的进行合理排放的话，不仅会对矿下工作人员的人身安全造成威胁，还很容易出现如瓦斯爆炸等恶性事件的发生，威胁矿井安全。所以，煤矿地区的瓦斯资源大多数都是以废气的形式进行排除，这样不仅仅耗费了大量的资源并且还严重污染了周边的生活环境。所以利用煤矿开采过程中排除的瓦斯气体来进行发电，这样即可以实现能源的综合利用又可以实现清洁能源。随着我们科学技术的进步，有一下先进设备已经运用在煤矿区域。在应用的过程当中，随着时间的推移，煤层中的瓦斯含量在逐年的降低，当降到30%以下时就会无法满足瓦斯发电的需求，这样就会造成能源的再次浪费。为了能有效提高发电效率本文特别针对低浓度瓦斯发电技术提出了一些改进措施。

关键词：瓦斯；低浓度；发电技术；应用

引言：瓦斯发电技术采用了我们非常成熟的内燃机技术，利用瓦斯的燃烧将其热能转换成为电能，瓦斯浓度在8%以上就可以使低浓度瓦斯发电机组开始工作，这样资源利用率显著增加。由于开采的方式存在差异，煤矿瓦斯中CH4的含量也会有显著不一样，以下对三种开采方式所获得的瓦斯介绍其特性及利用情况。1、通过地面钻井来进行开采，煤矿瓦斯的CH4含量一般会大于90%，它的成分特性和天然气的特性相似，这种类型气体可以利用天然气发电设备进行发电或着作为民用燃料，技术相对比较简单和成熟。2、通过井下瓦斯抽排系统开采，煤矿瓦斯的CH4浓度一般会在3%―80%之间，由于有爆炸的潜在危险，只有CH4浓度在30%以上的瓦斯得到了有效利用，而CH4浓度在6%―30%之间瓦斯的利用率相对较低。3、通过煤矿通风设备排出瓦斯，其CH4含量大多低于1%，一般称它为风排瓦斯。这部分瓦斯由于含CH4浓度偏低，在利用的技术难度和成本都比较大，所有基本都会做排空处理。要解决瓦斯利用问题，必须先解决两个技术难题：1）设备要对瓦斯浓度变化做自适应处理；2）要解决低浓度瓦斯的地面安全输送问题，煤矿巷道里抽排得到的瓦斯浓度值不断变化，非常不稳定。通常在开始抽排时相对稳定，但经过一段时间后就会下降至规定的安全标准以下。

一、瓦斯发电现在存在的问题

1.1 高浓度瓦斯资源的稀缺

煤矿地区的瓦斯浓度达到50%以上能够较好的满足发电机组的需求。随着不断对煤炭资源的开采以及瓦斯资源的在利用，它的浓度在逐年下降。有大量的5%到25%浓度的瓦斯气体资源。超过30%浓度的瓦斯气体资源的开产量不到总量的10%。并且还有在下降的不利趋势，根据预测，以这样的下降速度，本地区的煤矿瓦斯发电机组如果在不进行改造的情况下，会在5年内因为缺乏必要的浓度瓦斯而被迫停机。这样的資源无法再发电机组中直接利用。因此，对于发电效率，以及环境影响的不利因素有所增强。

1.2维修成本高，发电效率低

因气量的长期不足，所以造成了设备的频繁启动，发电效率降低，机电故障的情况在频繁的发生，内燃机的工作效率仅为16%～18%。 由于目前矿井抽放浓度大部分较低，无法满足现有高浓度瓦斯发电机组的用气标准，而低浓度（6%～25%）气源量相对较大，低浓度瓦斯发电所需的资源非常充足，对低浓度瓦斯发电项目的技术改造条件已经具备。

二、低浓度瓦斯发电技术的改进策略

在以保证燃气发电机组在能够正常运行为的前提下，做到生产工艺流程合理，控制噪声、电站布局整齐、减少管线交叉。

2.1冷却循环系统

为了满足燃气发电机组的实际性能需求，将冷却系统分为外循环系统和内循环系统，外循环使用普通的自来水，内循环系统使用经过处理的软化水，外循环通过热交换器与内循环进行换热。内外循环系统通过换热器进行换热工作，内外循环系统又分为高、低温冷却系统。高温冷却内循环主要是冷却发动机机体及气缸盖等部件，低温内循环主要是冷却机油和空气。

2.2设备布置策略

机组布置在原压缩机房内，由于空间较小，所以将余热锅炉在室外安放。对原机房的布局进行改造，加装轴流通风机，顶部安装天窗，使机房内可自然通风散热，室内部分的排气管均用100mm厚的硅酸铝纤维管壳包扎，外层用镀锌铁皮来进行保护，低压配电室内放置1台变压器、3台机组控制屏、低压进线柜、电瓶柜及站用配电柜等，变压器可置于低压配电室旁边，高压配电室置一台高压开关柜，高压输出接至变电所高压开关柜的进线端。在原有水池的基础上重新布置冷却塔。

2.3地面燃气进气系统

在瓦斯抽放泵站放散管前引一条进气总管路，先经低温湿式放散阀来稳定机组运行过程中产生的压力值，还可以防止机组产生故障而影响到瓦斯抽放泵的运行稳定，然后通过瓦斯管道专用阻火器、等防回火装置，防止电站内部的故障与危险扩散至瓦斯抽放泵及井下瓦斯管路，再经过细水雾输送系统、溢流式水封阻火器等装置来保证瓦斯能够安全输送。

2.4照明及保护系统

发电机房内的照明设备应该采用防爆灯具，并在机房、低、高压配电室分别设置应急灯照明。变压器设瓦斯、过流、温度等保护措施，变压器保护兼作为高压出线保护，在用户中央配电室内增设过流、速断等保护，综合保护单元安装在6kV开关柜内。

三、结语

低浓度瓦斯发电技术的改进可以特别有效的预防井下瓦斯造成的灾害，促进煤层气资源的抽放和在利用，明显改善了我国能源结构的利用效率，实现煤矿以利用以抽放促、促抽放的安全和良性循环的发展模式，综合效益有显著的提高。

参考文献：

[1] 李磊.低浓度瓦斯发电技术研究现状及展望[J].矿业安全与环保，2014，02：86-89+96.

[2] 龙伍见.我国煤矿低浓度瓦斯利用技术研究现状及前景展望[J].矿业安全与环保，2010，04：74-77.

[3] 韩甲业，应中宝.我国低浓度煤矿瓦斯利用技术研究[J].中国煤层气，2012，06：39-41.

[4] 刘丽丽.低浓度瓦斯着火温度与火焰传播特性的实验研究[D].太原理工大学，2016.

[5] 刘佳，郭继圣.瓦斯利用技术现状及发展方向分析研究[A].煤矿瓦斯综合治理与开发利用论文集[C].：，2012：4.