基于瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要：瓦斯發(fā)電技術(shù)屬于新型技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)既能起到環(huán)境保護(hù)的作用，也能實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的節(jié)能減排，對(duì)于促進(jìn)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。本文分析了瓦斯發(fā)電技術(shù)的類型，并就其具體的應(yīng)用措施進(jìn)行探究，希望對(duì)推動(dòng)瓦斯發(fā)電技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：瓦斯發(fā)電技術(shù);應(yīng)用措施;節(jié)能減排;內(nèi)燃機(jī)

引言：由于瓦斯屬于溫室氣體，排放到大氣之中容易產(chǎn)生溫室效應(yīng)，因此，降低瓦斯排放量是煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑼咚罐D(zhuǎn)化為電能，既能提升瓦斯的燃燒效率，也能降低對(duì)大氣造成的污染，因此，在煤礦開(kāi)采過(guò)程中對(duì)瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。不僅降低了瓦斯對(duì)溫室效應(yīng)產(chǎn)生的影響，而且還能有助于緩解電力緊張的狀況。

1瓦斯發(fā)電技術(shù)的類型

1.1內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的瓦斯，對(duì)瓦斯的開(kāi)采，通常會(huì)應(yīng)用到井下瓦斯抽放系統(tǒng)以及地面輸送系統(tǒng)，借助負(fù)壓風(fēng)機(jī)將瓦斯從巷道中抽取到地面。為了避免出現(xiàn)瓦斯爆炸現(xiàn)象，應(yīng)注重做好瓦斯處理工作，要結(jié)合瓦斯的體積分?jǐn)?shù)來(lái)確定對(duì)瓦斯的利用方式。有的煤礦企業(yè)會(huì)將體積分?jǐn)?shù)超過(guò)40%的高瓦斯氣體無(wú)償供給當(dāng)?shù)鼐用袷褂?，針?duì)體積分?jǐn)?shù)低于40%的瓦斯，通常會(huì)直接排放到大氣之中或者直接點(diǎn)燃排放，這一方面會(huì)對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染，另一方面還會(huì)影響瓦斯的利用效率。因此，可以應(yīng)用內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)現(xiàn)工藝，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組將空氣與瓦斯的混合氣體加壓，電子點(diǎn)火爆燃做工，推動(dòng)活塞移動(dòng)^[1]，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。

1.2乏風(fēng)瓦斯發(fā)電

煤礦開(kāi)采必然會(huì)涉及到井下作業(yè)，工作人員在井下也需要呼吸新鮮的空氣，為此，需要向井下壓送潔凈空氣，在井下通風(fēng)口排出廢氣。這些廢氣通常也會(huì)被稱為乏風(fēng)，在乏風(fēng)之中也會(huì)含有少量的瓦斯，如果隨著乏風(fēng)一同排放道大氣之中，會(huì)對(duì)大氣造成一定的污染，同時(shí)也會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)。而乏風(fēng)瓦斯發(fā)現(xiàn)是指將瓦斯?jié)舛却笥?.2%的乏風(fēng)送入氧化器進(jìn)行無(wú)焰燃燒，再應(yīng)用換熱器吸收燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，用這些熱量來(lái)制取熱水或者蒸汽，應(yīng)用蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。這種方式既能銷毀瓦斯，也能利用瓦斯進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)所產(chǎn)生的熱水還可以用來(lái)供熱。

1.3燃?xì)廨啓C(jī)瓦斯發(fā)電

直接在煤層上鉆孔所開(kāi)采的瓦斯氣，其含有甲烷的濃度可以超過(guò)90%，這樣的濃度已經(jīng)十分接近天然氣。這種瓦斯氣體可以通過(guò)遠(yuǎn)距離管道運(yùn)輸，也能夠?qū)崿F(xiàn)加壓罐裝運(yùn)輸，因此這種瓦斯通常會(huì)被用作民用燃料或者化工原料，同時(shí)也可以用來(lái)發(fā)電。通常會(huì)應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，但是由于高濃度瓦斯的應(yīng)用范圍比較廣泛，因此在發(fā)電過(guò)程中的應(yīng)用并不十分廣泛。

2內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)

2.1瓦斯品質(zhì)處理

目前，瓦斯發(fā)電過(guò)程中所應(yīng)用到瓦斯通常都為煤礦開(kāi)采過(guò)程中抽取的瓦斯氣。而瓦斯的品質(zhì)則會(huì)對(duì)發(fā)電的效果產(chǎn)生直接影響，因此，在進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)瓦斯發(fā)電之前需要對(duì)瓦斯進(jìn)行處理，提升瓦斯的品質(zhì)，保障發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。首先要降低瓦斯氣的含水量，從井下抽取的瓦斯，水蒸氣的含量較大，這會(huì)給發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行帶來(lái)十分不利的影響，因此需要對(duì)瓦斯進(jìn)行脫水除濕處理。通常會(huì)應(yīng)用冷凝排水的方式來(lái)降低瓦斯氣中的含水量。其次，要將瓦斯中的雜質(zhì)去除，從井下抽取的瓦斯中會(huì)含有大量的粉塵，另外還會(huì)包含著大量的有害氣體。在應(yīng)用瓦斯發(fā)電之前需要去除這些雜質(zhì)。通?？梢詰?yīng)用過(guò)濾器來(lái)去除瓦斯中的粉塵，并應(yīng)用冷凝氣體析出有害氣體。再次，要對(duì)瓦斯的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，受井下條件的影響，導(dǎo)致抽出的瓦斯氣體的濃度與壓力也不相同，甚至濃度和壓力還會(huì)存在較大的差異。因此應(yīng)用瓦斯發(fā)電之前需要對(duì)瓦斯的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢韵葘⑼咚顾腿氲絻?chǔ)氣柜之中，能夠起到穩(wěn)壓的作用，除此之外，在瓦斯氣體進(jìn)入發(fā)電機(jī)組階段，需要應(yīng)用變頻羅茲風(fēng)機(jī)進(jìn)一步調(diào)節(jié)壓力。最后，在瓦斯氣體進(jìn)入到發(fā)電機(jī)之前，需要注重溫度控制。在此過(guò)程中，要結(jié)合氣溫狀況來(lái)對(duì)瓦斯氣的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于瓦斯氣體的溫度較高，因此通常都會(huì)應(yīng)用到降溫裝置來(lái)對(duì)瓦斯氣體進(jìn)行降溫處理^[2]。

2.2瓦斯的濃度和氣量控制

瓦斯的熱值是瓦斯氣的濃度與氣量的具體表現(xiàn)，熱值通常也稱作內(nèi)能。瓦斯的熱值會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而會(huì)影響到最終的發(fā)電量。但是由于抽放瓦斯的濃度并不恒定，不能從某一濃度計(jì)算發(fā)熱量，這便需要將瓦斯氣發(fā)熱量折合成純瓦斯來(lái)進(jìn)行計(jì)算。從長(zhǎng)情況下，1m³純瓦斯的發(fā)電量在3-3.5kWh左右。如果瓦斯的發(fā)熱量降低，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速也隨之降低，影響發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力。如果瓦斯?jié)舛冗^(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)停機(jī)，甚至還會(huì)造成事故發(fā)生，因此，做好瓦斯的濃度和氣量控制工作至關(guān)重要。但是如果瓦斯?jié)舛冗^(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致瓦斯氣的燃燒效率降低，進(jìn)而造成大量的浪費(fèi)。針對(duì)這種情況，同樣需要把控瓦斯的濃度。瓦斯的濃度和氣量控制，通常會(huì)應(yīng)用線性控制策略或者DCS控制平臺(tái)，起到瓦斯的濃度和氣量起到調(diào)節(jié)與控制的作用，使進(jìn)入發(fā)電機(jī)之前的瓦斯?jié)舛雀哂?0%。

2.3內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行策略

對(duì)于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組而言，其單機(jī)機(jī)組的容量相對(duì)較小，通常情況下，單機(jī)機(jī)組的容量主要包括三種，即500 kW、2000 kW以及4000 kW。應(yīng)用瓦斯發(fā)電，通常都需要應(yīng)用多臺(tái)單機(jī)機(jī)組，并且需要多臺(tái)單機(jī)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行才能實(shí)現(xiàn)發(fā)電。但是井下抽放的瓦斯氣量并不恒定，抽放的瓦斯氣量會(huì)受到溫度變化的影響，如果瓦斯氣量充足，則可以確保機(jī)組全部滿負(fù)荷運(yùn)行。但是在瓦斯氣量不足時(shí)，則需要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行降負(fù)荷運(yùn)行，或者停運(yùn)幾臺(tái)發(fā)電機(jī)?？傊Y(jié)合實(shí)際情況，選擇最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式，這樣才能提升瓦斯發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)束語(yǔ)：目前，我國(guó)的瓦斯發(fā)電技術(shù)尚處于起步階段，仍存在有待完善的地方。我國(guó)對(duì)濃度高于30%的瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，但是受瓦斯?jié)舛纫约巴咚箽饬康挠绊?，瓦斯發(fā)現(xiàn)缺乏可靠性與穩(wěn)定性。因此，針對(duì)瓦斯發(fā)電技術(shù)，需要加強(qiáng)研發(fā)與探索，積極探尋更加經(jīng)濟(jì)有效的發(fā)電技術(shù)，提升對(duì)瓦斯的利用率。

參考文獻(xiàn)

[1]劉歡，顧鵬. 關(guān)于低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)在五輪山煤礦的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016，（02）：37+81.

[2]張漢昌，徐春香，張金波，薄峰. 低濃度瓦斯發(fā)電系統(tǒng)瓦斯配送技術(shù)的應(yīng)用[J]. 陜西煤炭，2013，32（02）：75-77.

作者簡(jiǎn)介：尹宏亮（1975-）男，漢，本科，山西省呂梁市柳林縣人，助理工程師，瓦斯發(fā)電方面.