瓦斯发电及其余热利用_瓦斯发电

瓦斯的主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体。

具体可分为液化石油气与天然气、煤气三大类液化石油气，由原油炼制或天然气处理过程中产生的混合气体，主要成分是丙烷与丁烷天然气，由古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物，主要成份为甲烷，并含有少量之乙烷、丙烷、丁烷等碳氢化合物及少量之不燃性气体

煤气（指生活中人们对其称呼），也俗称为“瓦斯”。指的是煤炭不完全燃烧所产生的气体，主要成分是一氧化碳

煤矿瓦斯发电，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件，又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放，达到保护生命、保护资源、保护环境的多重目标。

低浓度瓦斯发电需要解决2个问题，一是各个煤矿的本身不一样，而且随时都在变化，传统的发电机组很难“以不变应万变”；二是低浓度瓦斯的安全输送问题。

低浓度瓦斯发电机组采用电控燃气混合器技术，可以自动控制空燃比，以适应瓦斯的浓度变化，同时，低浓度瓦斯安全输送技术，采用细水雾技术，解决了低浓度瓦斯的地面安全输送问题。

煤矿瓦斯分高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，高浓度瓦斯是指瓦斯浓度大于25%的瓦斯，低浓度瓦斯是指瓦斯浓度低于25%的瓦斯。我国60%以上的瓦斯是含甲烷25%以下的低浓度瓦斯，按煤矿安全规程要求，瓦斯浓度在25%以下的就不能贮存和输送，更谈不上利用了。

低浓度瓦斯发电需要解决2个问题，一是各个煤矿的本身不一样，而且随时都在变化，传统的发电机组很难“以不变应万变”；二是低浓度瓦斯的安全输送问题。低浓度瓦斯发电机组采用电控燃气混合器技术，可以自动控制空燃比，以适应瓦斯的浓度变化，同时，低浓度瓦斯安全输送技术，采用细水雾技术，解决了低浓度瓦斯的地面安全输送问题。

中国工程院周院士认为“低浓度瓦斯发电机组，适合我国煤矿点多量小的特点，堪称破解我国煤矿瓦斯难题的金钥匙”。

2004年以来，胜利油田胜利动力机械集团开始对“煤矿瓦斯细水雾输送及发电技术”进行开发研究并与第二年试验成功，使低浓度瓦斯发电技术得到了快速发展。目前装机总容量达到45万KW ，每年可发电21亿KW·H ，利用瓦斯7亿立方米。新版《煤矿安全规程》对浓度在30％以下的瓦斯用于内燃机发电作出了明确的规定，《规程》第148条第五项规定抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧；用于内燃机发电或作其他用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施。这给低浓度瓦斯发电提供了制度保障。

而我国煤矿60％以上的瓦斯是低浓度瓦斯，这是我国低浓度瓦斯发电的气源保障。随着低浓度瓦斯发电技术的不断完善，低浓度煤层气发电产业将会有良性的规模化发展，将会产生越来越大的经济效益和社会效益。

瓦斯发电基本要求

首先、按国家煤矿安全管理部门的要求安装了瓦斯抽放系统, 并且瓦斯抽放系统须正常运行；其次、瓦斯抽放系统纯瓦斯抽放量在100万m3/年左右，瓦斯浓度在6-25%之间。达到这2个条件就能具备建设瓦斯电站的基础，若建设瓦斯电站就可实现“以利用促抽采、以抽采促安全”的煤矿良性循环发展。

瓦斯是仅次于氟利昂的第二大温室气体, 直接排放后造成的温室效应是二氧化碳的21倍, 其对大气的污染十分严重

细水雾解决低浓度瓦斯运输安全。”张强告诉记者, 低浓度瓦斯之所以难以被利用, 还有一个重要的原因, 就是其在运输过程中的易爆性。通常把瓦斯从井下抽至地面后, 还要经过一段距离的运输, 在这一段管道运输中如果温度过高, 低浓度瓦斯容易产生爆炸；而高浓度瓦斯则只会燃烧, 不会发生爆炸, 危险性要低很多。

如何克服低浓度瓦斯转换过程中, 因浓度过低而难以做功的问题, 是建设发电站必须面对的难题。为此, 赵官煤矿研发团队设计出以柴油引燃瓦斯的方案, 通

过在瓦斯中加入柴油的方式, 使得低浓度瓦斯得以燃烧。如此一来, 每发一度电仅需耗柴油20克左右, 发电站每天所需柴油仅为100多公斤。而瓦斯发电站每天就能发电一万度, 一年的发电量相当于全矿生产、生活用电量的1/10,年可节省电费达672万元。

甲烷热值39MJ/m3

燃烧设备出来的高温烟气经烟道输送至余热锅炉入口，再流经过热器、蒸发器和省煤器，最后经烟囱排入大气，排烟温度一般为150～180℃，烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。锅炉给水首先进入省煤器，水在省煤器内吸收热量升温到略低于汽包压力下的饱和温度进入锅筒。进入锅筒的水与锅筒内的饱和水混合后，沿锅筒下方的下降管进入蒸发器吸收热量开始产汽，通常是只用一部分水变成汽，所以在蒸发器内流动的是汽水混合物。汽水混合物离开蒸发器进入上部锅筒通过汽水分离设备分离，水落到锅筒内水空间进入下降管继续吸热产汽，而蒸汽从锅筒上部进入过热器，吸收热量使饱和蒸汽变成过热蒸汽。根据产汽过程的三个阶段对应三个受热面，即省煤器、蒸发器和过热器，如果不需要过热蒸汽，只需要饱和蒸汽，可以不装过热器。当有再热蒸汽时，则可加设再热器。气发电机组是适应世界环保要求和市场新环境而开发的新型发电机组。天然气发电机组主要分为两种，一种是联合循环燃气轮机，一种是燃气内燃机。燃气轮机功率比较大，主要用在大、中型电站，燃气内燃机功率比较小，主要用在小型的分布式电站。它是取代燃油、燃煤机组的新型绿色环保动力。充分利用各种天然气或有害气体作为燃料，变废为宝、运行安全方便，成本效益高，

排放污染低，并适宜热、电联产等优点，市场前景十分广阔。我国的天然气资源十分丰富，相对于我国丰富的天然气储量, 天然气在我国一次能源消费中所占比例显得太小, 未来具有大幅提高的潜力。

在我国，由于受到天然气供应的影响，天然气发电尚处于初始阶段。真正大面积的天然气发电作为分布能源站还要假以时日。现在的小规模天然气发电主要是在油田、气田以及机场、酒店、医院等。可以预计，随着天然气供应的愈加充足、供应范围的不断扩大，近几年天然气发电将会得到一个飞速的发展。