煤矿低浓度瓦斯发电技术简介

3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
稀燃技术
通过合理匹配配气系统，利用 自主知识产权的新概念燃烧室 技术和燃烧自动控制技术，实 现稀薄燃烧，降低热负荷，提 高了机组对燃气的适应性和机 组的热效率，其动力性和可靠 性大大提高。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
自动控制技术
基本功能：一键起停控制，操作简单； 测量保护：缸温、排温在内的所有机组参数测量，发动机保护完备； 工控适应：全工况段的控制，包括怠速控制、低载控制等； 功率管理：具备防反送电功能，发电功率灵活控制； 网络功能：便于构建大型自动化电站，有效提高网络管理水平； 安全防护：实现了强弱电分离，整机防护符合CE认证。
4 产品市场应用情况
4 产品市场应用情况
建设单位 国投南煤 平顶山矿业 阜新矿务局 国投新集 潞安矿务局 陕西铜川矿务局
神华宁煤集团 鸡西矿务局 山西荫营煤矿 义煤集团千秋矿
郑州郑煤集团
数量 16 16 40 2 9 8
建设单位 鸡西矿业集团 北票煤业 鹤岗矿务局 辽源矿务局 贵州比德煤矿 贵州玉舍
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
低压进气技术
针对瓦斯压力低的特点，我公司设计的瓦斯发电机组，只需要瓦斯压 力达到300mmH2O以上即可达到使用条件，不需要增加加压装置，减 少投资。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
燃烧自动控制技术
通过此技术，可将机组缸温控制在420℃以下，显著降低热负荷，明显 提高机组运行可靠性，特别是具有避免爆震发生的作用，未采用此技 术的机组一般缸温超过500℃，其关键部件的寿命大大降低，尤其是缸 盖、活塞等部件。如果没有此项控制，容易发生爆震，一旦产生爆震， 就可能造成机器的活塞熔化而产生重大机械事故。
瓦斯管道专用阻火技术
在增压器前与调压阀 之间设置一道阻火器， 防止增压器可能的火 焰回传瓦斯输送管道。
在中冷器前与增压器 后设置一道阻火器， 防止增压器可能的火
焰破坏中冷器。
在发动机进气总管与 调速蝶门之间设置一 道阻火器，防止发动 机燃烧室火焰回传。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
混合器
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
瓦斯与空气先混合后增压技术
该技术通过利用发动机尾气将混合 后的瓦斯与空气同时增压，适应煤 矿瓦斯压力低的特点。 该技术的应用，可实现直接应用煤 矿抽排瓦斯发电的目的，而不需要 额外的瓦斯增压设备，减少投资、 降低安全隐患。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
1 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
机组控制屏
转速/负荷 控制器
电量参数采 集控制器
智能断路器
•集捷中控克制柜COMAP公司的IG/S智能控制系统 •发美动机国综合W参OODWARD公司的EGS系统 •数德采集国控制M器OTORTECH公司数字点火系统
8 河南郑煤 16 贵阳顿丰贸易 10 焦作煤业集团 4 河南顺承集团
4 贵州红果煤矿
数
数
量
建设单位
数量
建设单位
量
14 通化矿业集团
3 内蒙古乌达矿务局
3
2 淮北矿业集团
18 贵州松河矿
5
12 淮南矿业集团
18 扬州矿务局
2
7 成都地奥
2 唐山开滦矿业集团
4
4 昔阳丰汇煤业
10 盘县红果煤矿
10
2 陕西彬长矿务局
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
脱水技术：
通过脱水器将瓦斯中水分脱离。脱水 器由旋风脱水和重力脱水串联实现， 设置在利用低浓度瓦斯的设备跟前， 对于应用低浓度瓦斯发电机的设备来 说，每台发电机组分别对应一套脱水 器。 旋风和重力脱水装置上分别设置弹簧 自复位式防爆门，出厂时已将弹簧开 启压力设置在100kPa。
1 集团简介
国家燃气综合利用相关行业标准的制订者，行业政策推动和参与制订者
行业政策推动者
《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》 《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》 《节能发电调度办法（试行）》
相关行业标准的制订者（煤矿安全生产行业标准）
AQ 1075-2009 《煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件 》 AQ 1078-2009 《煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范 》 AQ 1074-2009 《煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件 》 AQ 1077-2009 《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求 》
左混合器 右混合器 控制器 控制器
甲烷浓度采 多风扇水箱 集控制器 控制器
1 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
集中控制柜 机组控制屏 发电机组 集中监控系统
••捷美克国CW①OOMOAD发PW公动A司R机D的公参IG司数/S的智采E能G集控S控系制统制系统器 •德国M②OTO电RT量EC参H数公司采数集字控点制火系器统
国内最大的燃气综合利用装备专业生产制造基地 中国分布式燃气综合利用技术服务专家 国家燃气综合利用相关行业标准的制订者，行业政策推
动和参与制订者 燃气发电行业唯一“中国名牌”产品
1 集团简介
国内最大的燃气综合利用装备专业生产制造基地 CE认证证书
QHSE认证证书
1 集团简介
中国分布式燃气综合利用技术服务专家
2 瓦斯发电发展历程
2 瓦斯发电发展历程
第一阶段
1995年，在山西晋城首次进入煤矿瓦斯发电领域，但当时 主要还是应用天然气机技术。这种发电机组仅适合于煤层 气开发的初期，瓦斯浓度高、变化小。
2 瓦斯发电发展历程
第二阶段
2000年－2004年，发明电控燃气混合器，开发400kW、 500kW、1200kW、2000kW煤矿瓦斯发电机组，这种发 电机组适合于瓦斯浓度大于30%的煤矿。
16 广能集团 2 淮北矿业集团祁南矿
淮北矿业集团朱仙庄 6矿 14 山西沁新集团
2 河南安阳红岭煤矿
6
4 贵州黔西能源公司
2
4 吉林环保能源利用公司Baidu Nhomakorabea5
7 鸡西北隆
4
5 效益分析
5 效益分析
1、假设10台500GF1-3PWWD总投资为3154万元。 2、电站收入 电站收入合计：1765.5万元，其中包括： a、售电收入：电价按0.47元/kW•h计算。 电量计算：按每台机组发电功率500kW计算，10台机组发电功 率为5000kW。年运行时间按7200h计算,年发电量为： 5000×7200=3600万kWh，站用电按5％计算,实际售电量 3600kWh×（1-5％）＝3420万kWh。 年售电收入为：3420万kWh×0.47元/kW•h=1607.4万元。
3.2低浓度瓦斯发电安全输送工艺
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
水位自控式水封阻火器
采用雷达水位监测（雷达液位计是德国E＋H公司生产）和计算机自动 控制，当水位低于设定下线水位时自动补水，当水位高于设定上线水 位时自动放水，从而维持水位的恒定，保证阻火器可靠工作。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
系
③ 混合器控制器
统 构
④ 甲烷浓度变送器
成
⑤ 触摸屏
⑥ 数字式转速（负荷）控制器
⑦ 混合器、燃气执行器等执行部件
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
先进的出厂试验系统
拥有专用燃气输送管线，可模拟瓦斯、沼气等多种可燃气体进行 机组试验。
4 产品市场应用情况
4 产品市场应用情况
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煤矿低浓度瓦斯发电技术简介
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集团自动化低浓度瓦斯发电机组－智能、可靠、高效
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1 集团简介 2 瓦斯发电发展历程 3 低浓度瓦斯发电技术简介 4 产品市场应用情况
5 效益分析
1 集团简介
1 集团简介
燃气发电产业先行者
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
细水雾灭火技术：
细水雾灭火是当今世界消防领域内的最新技术， 但此技术应用在煤矿瓦斯输送方面，有以下两 点本质区别的： 消防领域所灭火源是非运动的，而瓦斯管道内 的火源是以声速以上的速度传播的。 消防领域是先形成火焰后喷雾灭火，而瓦斯管 道细水雾灭火的特点是细水雾与瓦斯已经混合 均匀，并以一定的速度流动，是长期的、连续 的形成细水雾。
400kW瓦斯发电机组
500kW瓦斯发电机组
2 瓦斯发电发展历程
第三阶段
2004年下半年到现在，相继开发了低浓度瓦斯安全输送技 术、机组安全防爆技术、低浓度发电技术等相关专项技术， 并成功应用于煤矿低浓度瓦斯（ 4%－30% ）发电领域。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3 低浓度瓦斯发电技术简介
瓦斯发电站示意图
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.1利用低浓度瓦斯进行发电需要解决的问题 3.2 低浓度瓦斯发电安全输送工艺 3.3 低浓度瓦斯安全输送系统 3.4低浓度瓦斯发电机组主要技术参数 3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.1 利用低浓度瓦斯发电需要解决的问题
如何安全、高效的利用瓦斯进行发电必须解决两方面的问题： 一是安全问题：
24 六盘水群联
2
重庆永荣矿业有限公
4司
2 神华乌达矿业
3
3 铁法煤业
10 鸡西矿业集团
8
26 双鸭山矿业
4 郑州广贤工贸有限公司 2
2 沈煤集团
14 贵州振兴煤矿
2
山西潞安环保能源公
10 司
2 安徽卧龙湖煤矿
6
义煤集团耿村矿 安阳鑫龙煤业
大土河焦化 四川华蓥广能
4 鹤壁市新生能源 2 窑街煤电
14 山西西山煤电 2 峰峰矿业集团
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
细水雾灭火机理：
冷却：细水雾在汽化的过程中，从燃烧物表面吸收大量的热量，从而 使燃烧周围温度迅速降低，当温度降至燃烧临界值以下时，热分解中 断，燃烧随即终止。 稀释：火焰进入细水雾后，细水雾迅速蒸发形成蒸气，由液相变为气 相，气体急剧膨胀(约1760倍)，最大限度地使燃烧反应分子在空间上 距离拉大，抑制火焰。
电控燃气混合技术 瓦斯与空气先混合后增压技术 低压进气技术 燃烧自动控制技术 稀燃技术 瓦斯管道专用阻火技术 自动控制技术 先进的出厂试验系统
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
电控燃气混合技术
快速碟门
通过计算机实现发动机空燃比闭环 控制，以此适应瓦斯浓度随时变化 的特点。瓦斯浓度变化而发电机组 稳定输出功率。 基于低热值瓦斯，设计大口径瓦斯 进气通道。瓦斯与空气分别由蝶门 进行控制。
燃气热耗率，MJ/kW·h
10.3
9.88
机油消耗率，g/kW·h
≤1.0
0.85
冷却方式
开式
闭式
开式
闭式
外形尺寸(L×B×H)，mm
6030×2217×2839
6030×2217×2839
净质量，kg
11200
10750
11400
10900
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3.5低浓度瓦斯发电机组采用的核心技术
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
细 水 雾 输 送 监 控 系 统
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3.4低浓度瓦斯发电机组主要技术参数
低浓度瓦斯发电机组型号及主要参数列表
机组型号 额定功率，kW 持续功率，kW
500GF1-3RWD 500GF1-3PwWD 500 500
600GF1-1RWD 600GF1-1PwWD 600 600
输送安全性：输送安全是低浓度瓦斯发电的首要前提； 机组安全性：机组安全是低浓度瓦斯发电的重要保障；
二是适应性问题：
机组对瓦斯的适应性：保证机组适应瓦斯浓度不断变化的特点； 机组发电的稳定、高效性：利用瓦斯稳定、高效的发电是效益的保证。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.2低浓度瓦斯发电安全输送工艺
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
阻火技术：
火焰以一定速度进入阻火芯狭缝时，反应中心的自由基和自由原子与 冷壁相碰撞放出其能量，反应区的热量流向冷壁边界。 火焰面达到一定距离时，开始形成熄火层，自由基越来越少直到没有， 火焰熄灭。
3 低浓度瓦斯发电技术简介
3.3低浓度瓦斯安全输送系统
湿式放散技术：
为保证煤矿水环真空泵的安全运行和整个输送系统工作在设定的压力 范围内，在输送系统的主管道上设置一个瓦斯安全放散器。 当输送系统管道压力增高时，内套水面下降，外套水面上升；当内套 水面下降到露出内套下沿时，瓦斯便通过水溢出排空,实现安全放散。