瓦斯发电技术

煤层气在煤矿称为煤矿瓦斯。根据新的资源评价结果，我国陆上煤层气资源量36.8万亿立方米，与陆上常规天然气资源量（38万亿立方米）相当，仅次于俄罗斯和加拿大。煤层气的主要成分是甲烷，甲烷在空气中的浓度达到5%－16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。

煤层气不加以利用，直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍。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。

一、低浓度瓦斯发电技术

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。

山东胜动集团2000年研制出国内第一台高浓度瓦斯发电机组，2005年10

月又研制出第一台500千瓦的低浓度瓦斯发电机组，填补了世界空白。该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，发明了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。

中国工程院周世宁院士认为：“胜动集团发明的瓦斯发电机组，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”。

二、低浓度瓦斯发电基本要求

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。

三、瓦斯发电站的投资和收益

电站投资：3000-4000元/KW；机组保证连续运行功率400kW，年运行时间可达300天以上；

一台发电机组年发电量：300万kwh（消耗纯瓦斯100万m3/年）；

一台发电机组年发电收益：120万元（电价按0.4元/KWh计）；

一台发电机组年运行成本包括机油消耗、人员工资、设备维护、设备折旧等，发电成本在0.10元/kWh左右。

一台发电机组年运行成本成本＝0.10元/kWh×300万kWh＝30万元

一台发电机组年收益：

年收益＝年发电收益-年总成本费用

＝120万元-30万元

＝90万元

四、瓦斯发电站的余热效益

瓦斯发电站还可采用热电联供系统，可以为煤矿提供生活用热水，从而最大限度地实现瓦斯的综合利用。一台500GF1-3RW瓦斯发电机组，排烟温度为500℃左右，通过“烟气余热锅炉”，吸收排烟余热， 1台机组可产生354.5kg/h 压力是0.4MPa的饱和蒸汽（饱和温度133℃）。“烟气余热锅炉”

余热效益：

电站年运行时间按300天计，每吨蒸汽按70元计算。

一台发电机组年可产生蒸汽量＝354.5kg/h×24h×300天

≈2500t；

尾气余热效益为：2500t×70元/t≈17.5万元。

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