瓦斯气发电机组

瓦斯介绍
2、煤矿抽放 煤矿抽放是指各种通过煤矿井下抽放、煤矿采动区抽排、废弃矿井抽 排等方法开采煤层气的一种工业行为。煤矿井下抽放是目前我国最普遍的 一种抽放方式。煤矿采动区抽排是充分利用煤炭开采过程形成的采动影响 带开采煤层气。废弃矿井抽排则是利用已报废的煤矿采空区进行负压抽排 煤层气。 由于受到煤炭生产影响，在抽放过程中或多或少地会从采煤工作面或 巷道灌入一定量的空气，因此煤矿抽放所获得的煤层气，其品质不如地面 开发的煤层气产品质量。通常，煤矿抽放出的煤层气的甲烷浓度一般较低 ，通常是30%～60%，因此我们称之为低浓度煤层气，煤炭系统通常称之为 瓦斯。该气体不仅 甲烷的含量较低，更重要的是其成份变化大 。
技术特点 我厂研制的瓦斯发动机就是以抽排放空的煤矿瓦斯为燃 料的气体发动机，是为满足和适应煤矿开采的实际专门研制 的一种新机型，主要用来发电，也可以直接驱动工程机械。 该机型首先对瓦斯浓度和压力没什么要求，另外发动机 的进气方式上采用了具有独立知识产权的电子控制技术，可 以根据瓦斯浓度的变化对混合气空燃比进行实时自动闭环调 节，解决了传统燃气机因可燃气体浓度变化而造成的发动机 熄火、爆燃、进气管回火等问题。
-X
X
X
X
最高缸温
技术特点
控制部分 混合器的控制
A/M ECM-B型A/F控制器 L- 负 荷 率 口-开度 1-n缸温
进入设置状态：在控制器 初始上电状态，显示“P—— ” 或在控制器自动运行状态，按 “NEXT”键，使显示变为“— 0000”，若显示变为“—ERR”， 则再按一次“NEXT”键。 输入密码：通过 和 键输入密码值，输入完按 “NEXT”，若密码输入正确， 则显示变为“S—XXXX”否则显 示“—ERR”，需再按“NEXT” 键后重新输入密码。
∨ - - 1 5 0
运行 下限 上限 自动
NEXT
驱 动 指 示
胜利石油管理局动力机械厂
技术特点
控制部分 混合器的控制
A/M ECM-B型A/F控制器 L- 负 荷 率 口-开度 1-n缸温
最高缸温的设置：完成以上 步骤后显示为“ —XXXX”， 这时可通过 和 键输入最 高缸温的值，输入完毕按 “NEXT”键保存输入的结果， 并转入下一步骤。最高缸温不 许小于260℃。 退出设置状态：按“A/M”键 退出设置状态并返回到自动状 态，若显示为“H——”可再按 “NEXT”键进入自动状态或按 “NEXT”键进入手动状态。
S - 0 0 2 0
运行 下限 上限 自动
NEXT
驱 动 指 示
胜利石油管理局动力机械厂
技术特点
控制部分 混合器的控制
A/M ECM-B型A/F控制器 L- 负 荷 率 口-开度 1-n缸温
最小开度的设置：完成以上 步骤后显示为“∨ —XXXX”， 这时可通过 和 键输入 最小开度值，输入完毕按 “NEXT”键保存输入的结果并 转入下一项设置。 最大开度的设置：完成以上 步骤后显示为“∧—XXXX”， 这时可通过 和 键输入最 大开度的值，输入完毕按 “NEXT”键保存输入的结果并 转入下一项设置。
P - - - - 运行 下限 上限 自动
NEXT
驱 动 指 示
胜利石油管理局动力机械厂
技术特点
控制部分 混合器的控制
A/M ECM-B型A/F控制器 L- 负 荷 率 口-开度 1-n缸温
初始开度的设置：当显 示为“S—XXXX”这时可通过 和 键输入初始开度的1/10 的值，输入完毕按“NEXT”键 保存输入的结果并转入下一项 设置。控制器在自动状态下工 作时，如果发动机起动，则混 合器会快速开启到这一开度。 如设置为S-0020，则表示当发 动机起动时迅速开启到200步 的位置。
气缸
气缸盖
技术特点 进气部分
调压阀
与空气相通
燃气压力调至 0～50mmH2O
技术特点
进气部分
Biblioteka Baidu
混合器
电控技术是采用微电子控 制技术，通过闭环自动调节混 合气空燃比，显著提高对燃气 浓度变化的适应能力，燃气可 燃成份浓度在30%以上频繁变动 ，或热值很低时，都能被有效 利用。同时可适用于气源压力 极低的场所。
瓦斯气机组过程模拟
技术特点
瓦斯浓度变化 空气进
数字点火
ECU
混合气
执行器
发动机信号
ECU
增压技术
技术特点
1、混合前增压。废气蜗轮增压器将空气增压，经中冷器冷 却后，再通过混合器将燃气与空气混合进入气缸内。此种 机型对燃气有一定压力和热值要求，压力大于0.05 MPa,热 值大于30 MJ/Nm3。此技术应用于天然气发电机组。 2、混合后增压。采用电控混合器，空气与燃气在增压器 前混合，然后经过增压器增压，再经中冷器冷却后进入气 缸。此种机型对燃气状况要求不高，只要气压在2kPa （200 mmH2O）以上，热值在3.3MJ/m3（800kcal/m3 ）以 上均可使用。此技术应用于瓦斯气发电机组。
煤层气开采方式 地面开采 地面规模 性开采原 始储层煤 层气资源 煤矿抽放 利用煤矿抽 放有效地开 采煤矿区煤 层气资源
煤矿抽放
瓦斯介绍
1、地面开发 所谓地面开发是指通过利用垂直井或定向井技术、储层改造技术（ 如压裂、洞穴完井等）、排水降压采气技术来开采原始储层条件下的煤层 气资源的开发方式。煤层气地面开发是目前煤层气产业的主要开发方式， 易于形成相当规模的商业开发煤层气田。由于煤层气的主要赋存状态为吸 附，而这种吸附是一种动态平衡，它是压力和温度的函数。当压力或温度 发生变化时，被吸附在煤基质孔隙内表面的甲烷气体将克服固体表面对它 的吸附力而变为游离态。因此，煤层气开发技术的主要方向是：首先利用 有效的改造技术（如压裂、洞穴完井等）使人工裂缝尽可能地连通煤层中 的天然气裂隙，加速煤层裂隙内的水和气体的渗流速度，以加快排水—降 压，从而提高煤层气产量；其次是进行有效的排水，加速排水—降压—解 吸过程，提高煤层气产量。地面开发生产的煤层气体，主要组分是甲烷（ 90%以上）、少量的氮气，是一种优质的天然气。
技术特点
瓦斯气机组难点
一般的燃气机──天然气发动机不能直接燃用瓦斯，因为瓦斯中 主要可燃成份──“甲烷”的含量较低，更重要的是其成份变化大，而 且是随时的，燃气机的研制开发技术本来就难于柴油机、汽油机，因此 研制开发瓦斯发动机困难重重。由于瓦斯成份在不断变化，混合气的空 燃比也随时发生变化，普通燃气发动机所使用的等真空度式混合器又不 能自动调节空燃比，必然导致发动机转速和输出功率变化较大，甚至点 火不连续而停机，用户难以使用。 燃气机必须适应瓦斯的气体品质和变化特性，这是瓦斯发电对发动 机最主要的要求。
- - 4 0 0
运行 下限 上限 自动
NEXT
驱 动 指 示
胜利石油管理局动力机械厂
结论
在国外只有少数国家制造瓦斯发动机及发电机组，如日本
在澳大利亚煤矿应用的机组，但在瓦斯浓度较低时，必须添加 石油液化气才能正常运行，不能自动大范围地调整空燃比，以 适应CH4浓度变化。我厂生产的瓦斯发电机组能够实现单一燃料 大范围调整空燃比，瓦斯浓度在30%－70%之间变化能稳定运行。 与国外同类产品相比，我厂研制的瓦斯发电机组价格较低， 国外产品性能价格比为0.53万元/kW；我厂发电机组功率价格比 为0.16 万元/kW，价格优势也非常明显。
瓦斯的主要应用途径
●民用 ●用做化工原料 ●发电
居民用气
建站发电
瓦斯应用
建立储气罐，铺设管道，引入居民住户，用来烧水、做饭、烧锅 炉、取暖等。由于国家对民用气压力要求非常严格，必须控制在300 mmH2O以下，而瓦斯从矿井中抽放出来后压力波动频繁，为保证瓦斯成 份和压力相对稳定，建设稳压罐成为必然。然后铺设管道，引入住家， 这方面投资较大，建设一个3000 m3 的储气罐，需要资金200余万元。 瓦斯成份复杂，浓度经常变化，导致用户点火难度增加，使用非常不 方便。 用瓦斯发电是利用低浓度煤层气的最好方法之一。采用内燃机发 电，一次性投资小，建站周期短，功率范围根据瓦斯产量大小确定， 若煤矿瓦斯消耗以后，可方便地将电站移动到其它有瓦斯的煤矿，继 续发电。这非常适合于中小型煤矿，大型煤矿可根据瓦斯多少选择内 燃机组的台数，进行并车，同样能够满足要求。内燃机组（燃气发电 机组）发电是目前解决瓦斯应用问题的最佳途径。
增压技术
技术特点
我厂根据瓦斯燃烧 化学反应机理，成功开 发煤矿瓦斯气发动机专 用增压技术，提高了机 组的功率与可靠性。性 能价格比提高18%左右 。
技术特点
进气部分（空气）
空气流程图
空气 中冷器 蝶门 混合器 两个增压器 进气管
气缸
气缸盖
技术特点
进气部分（燃气）
燃气流程图
燃气 中冷器 蝶门 混合器 两个增压器 进气管
文丘利管效应
技术特点
进气部分 混合器
技术特点
控制部分 混合器的控制
技术特点
控制部分 混合器的控制 1 2 3 4 5 6
1—电源输入 2—热电偶信号输入 3—负荷信号输入 4—负荷信号输出 5—步进电机驱动输出 6—限位信号输入
1
2
3
5
6
技术特点
控制部分
混合器的控制
ECM-B型A/F控制器 P----表示控制器初始状态 d-XXXX手动状态或自回零状态的 开度 -XXXX 自动状态的开度 NEXT H-----表示准备进入手动调节状 态 A状态 1-XXXX 表示准备进入自动调节 运行 下限 上限 自动 A/M L- 负 荷 率 口-开度 1-n缸温
瓦斯气发电机组简介
1、瓦斯（低浓度煤层气）介绍 2、技术特点 （1）增压技术 （2）进气部分 （3）控制部分 3、结论
瓦斯介绍
煤层气作为一种赋存于煤层及其围岩中的非常规天然气，除具 有自生自储、与煤炭资源共伴生、资源量大、分布面广等特点外 ，还具有典型的以吸附态赋存、多孔隙介质等储层特征。
煤层气开发方式示意图 地面开采
瓦斯浓度变化曲线图
80 70 60
瓦斯浓度(%)
69.5 63.29 63.9 52 55.9 57 55.5 51.8 56.2 51.2 47.3 50
50 40 30 20 10 0 1 2 3 4
浓度 平均浓度
5
6
7
8
9
10
11
12
月度
瓦斯介绍
地面开发生产的煤层气体，主要组分是甲烷（90%以上），是一种优质 的天然气。其利用与常规天然气完全相同。煤矿抽放所获得的煤层气，其品 质不如地面开发的煤层气产品质量。通常，煤矿抽放出的煤层气的甲烷浓度 一般较低，通常是30%～60%，因此我们称之为低浓度煤层气，煤炭系统通常 称之为矿井抽放瓦斯。而低浓度煤层气（瓦斯气）的利用难度较大。
汇报结束
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驱 动 指 示
胜利石油管理局动力机械厂
表示1#缸温
技术特点
控制部分 混合器的控制 目前本控制器共有4个初始参数，需要在发动机调试阶段输入，在 发动机运行时可以修改初始参数。各初始参数的意义如下：
S X Ｘ Ｘ Ｘ 混合器初始开度的１／１０
∨ -X
X
X
X
混合器的最小开度
∧ - X
X
X
X
混合器的最大开度