低瓦斯浓度发电技术Word格式.docx

低瓦斯浓度发电技术Word格式.docx

《低瓦斯浓度发电技术Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低瓦斯浓度发电技术Word格式.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

首先，发电机组混合器腔内的氧传感器提供精确控制信号，通过步进电机控制空气和瓦斯的流量，实现对空燃比的精确控制，即甲烷与氧气的体积比为1：

2。

在机组运行过程中，甲烷的含量控制在5％—16％爆炸极限之间，电子点火后，甲烷在气缸内充分爆炸做功，内燃机活塞上下往复运动，带动曲轴旋转，从而发电机转子切割磁力线发出电能。

这种技术使内燃机无条件地适应了煤矿瓦斯的特点，解决了因瓦斯不稳定而影响发电机组功率波动大的问题。

采用瓦斯与空气先混合，后增压技术，调低燃比，配合新概念预燃室技术，利用局部点火能量相对优势，尔后放大点火能量，加快甲烷燃烧速度，降低发动机负荷，增加发动机功率，从而大大提高经济效益。

这种利用预燃室、电子点火的贫燃技术加大了点火能量，保证了低热值燃气的正常点火，同时降低了排放，减少了环境污染。

目 录

1瓦斯抽放技术 1

1.1抽放瓦斯的目的和意义 1

1.2瓦斯气体的输送 1

1.2.1湿式液位自控水封阻火技术 2

1.2.2瓦斯细水雾灭火技术 2

1.2.3低浓度瓦斯安全输送工艺技术 3

1.2.4瓦斯流量计算 4

1.2.5瓦斯输送管道直径计算 4

1.2.6管道上细水雾发生器安装数量计算 5

1.2.7成雾水量计算 5

1.2.8安全输送管道的基本规定 5

1.2.9输送管道安全要求 6

1.2.10地面瓦斯排空 7

1.3控制系统 8

2瓦斯发电 8

2.1瓦斯发电的技术难点 9

2.2煤矿瓦斯发电关键技术 10

2.2.1等真空度膜片混合技术 10

2.2.2文丘里电控混合器混合技术 10

2.2.3双蝶门混合器电控技术 10

2.2.4瓦斯低压进气混合技术 10

2.2.5低压大流量先导调压控制技术 11

2.2.6TEM电子管理技术 11

2.2.7瓦斯阻火技术 11

2.3煤矿低浓度瓦斯发电技术 11

2.3.1低浓度瓦斯发电条件 11

2.3.2瓦斯发电机组主要技术特点 11

2.3.3低浓度瓦斯发电技术的安全性 13

3燃气发动机组对燃气的要求 15

3.1机组对煤矿瓦斯的要求 15

3.2机组对沼气的要求 15

3.3机组对天然气的要求 15

3.4机组对焦炉煤气的要求 16

3.5机组对发生炉煤气的要求 16

3.6机组对秸秆气的要求 16

3.7机组对油母页岩气体的要求 17

4济柴1100GF-WK2型瓦斯发电机组经济效益分析 17

4.1一般参数 17

4.2单台瓦斯发电机组运行经济效益分析 18

4.3 结论 19

5煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求 19

5.1放散管 19

5.2瓦斯预处理区 19

5.3站址选择 19

5.4瓦斯电站总平面布置要求 20

5.5瓦斯电站建（构）筑物防火及安全疏散 20

5.6发电机房通风 22

5.7瓦斯电站排烟 22

5.8电气系统 22

5.9防雷、防静电和接地 23

5.10 噪声 23

5.11 消防 23

5.12 通讯 24

5.13 监控 24

5.14 标志 24

6运行安全要求 25

6.1组织机构与人员管理 25

6.2安全管理制度 25

6.3应急预案 25

1瓦斯抽放技术

1.1抽放瓦斯的目的和意义

煤矿瓦斯是指储集在煤层中的一种非常规天然气（其主要成分是甲烷），是在煤矿采煤过程中自动散发出来的一种有害气体，无色、无味、易燃、易爆。

当空气中甲烷的体积分数达到5%～16%时，遇明火就会发生爆炸。

瓦斯是煤矿的“安全杀手”，但同时瓦斯也是一种洁净能源，有较高的利用价值，被称为“第二煤炭资源”。

为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。

简单说来，抽放瓦斯的目的就是为了减少和消除瓦斯威胁，保证煤矿生产安全。

其重要意义主要有以下3点。

1）抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防性措施。

2）抽放瓦斯可以减少通风负担降低通风费用；

还能够解决通风难以解决的难题。

3）煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源，将瓦斯抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用，“变害为利”、“变废为宝”，可以收到节约煤炭、保护环境的效果和可观的经济效益。

1.2瓦斯气体的输送

正常情况下，浓度较高的瓦斯在抽放和输送过程中，一般不会发生爆炸事故。

但当井下抽放系统被破坏、管路积水堵塞或损坏进氧，管内瓦斯浓度降低时，遇有火源即可能导致瓦斯爆炸，也可能由于突然停泵、机械故障抽放失常或地面放空管受雷击起火而发生回气、燃爆等事故。

因此，《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》规定，干式抽放瓦斯机吸气侧管路系统中，必须装设“三防装置”，并定期检查，保持性能良好。

目前通常采用的三防装置按其结构大致分为：

水封式（如图1所示）、铜网式（图2所

22/25

图1、水封式防爆炸防回火装置

1-进气管；

2-箱体；

3-排气管；

4-注水管；

5-水；

6-安全盖（胶皮板制作）；

7-放水口；

8-玻璃管水位表；

示）、板片式、卵石式和多能式等几种型式。

图2、铜网式防爆炸防回火装置

1-挡圈；

2-铜丝网；

3-活法兰盘接头；

1.2.1湿式液位自控水封阻火技术

水位自控水封阻火的基本原理是，当火焰通过水层时，火焰与水接触，能量被水吸收，化学反应的自由基减少并消除。

水位自控水封阻火防爆器采用雷达监测水位和计算机自动控制，当水位低于设定下限时自动补水，当水位高于设定上限时自动放水，从而维持水位在设定的安全高度，保证阻火防爆器可靠工作。

水位自控水封阻火防爆器构成如图1所示。

水位自控水封阻火防爆器主要用于低浓度瓦斯输送。

1.2.2瓦斯细水雾灭火技术

1）细水雾灭火机理如下：

冷却。

细水雾颗粒直径越小，相对表面积越大，受热后更容易汽化。

在汽化过程中，从燃烧区吸收大量的热量，使燃烧区温度迅速降低，当温度降至燃烧f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汽，由液相变为气相，气体急剧膨胀，比表面积膨胀约1760倍，最大限度地使燃烧反应分子在空间上距离拉大，抑制火焰传播。

细水雾有3种形成方法，一种是高压水在喷嘴处形成旋转流，喷出后扩散，形成水雾；

另一种是水由高压空气进行引流混合，喷出后膨胀形成水雾；

第三种方法采用高压水流喷出后高速碰撞硬壁，溅射形成细水雾。

方法一在高速气流下容易产生无雾通道，影响阻火灭火

效果；

方法二不适合于低浓度瓦斯输送应用场合；

利用方法三设计制造的水雾发生器经试验，阻火灭火效果非常理想。

按照上述技术方案制造的细水雾发生器，利用其管道连接法兰连接在瓦斯输送管道上，每隔一定距离安装一个细水雾发生器，向其进水口提供高压水，其腔体内及附近管道内即充满了细水雾。

瓦斯由输送管道的始端流向末端，在流通过程中混合了一定量的细水雾，瓦斯不易燃烧或爆炸。

如果输送末端发生回火或爆炸，每一个细水雾发生器相当于一个阻火器，能防止沿管道逆向蔓延，解决了煤矿瓦斯长距离安全输送的技术难题。

2）水雾发生器的一般规定

a、输送装置用水水质应为软化水并循环使用，碳酸钙含量应小于150mg/L，悬浮物小于5mg/L。

b、水雾发生器入口处水压宜在0.8MPa～1.2MPa之间。

水泵应按一级负荷要求供电，要设置供水能力与主水泵相同的备用水泵，并要求在主水泵出现故障时备用水泵能自动投入正常运行。

c、瓦斯输送管道安装应向下往回水池倾斜，斜度不小于1：

0.01。

d、输送装置瓦斯入口压力应不大于20kPa，出口压力应不小于3kPa。

输送装置水雾覆盖段管道压力降应不大于1kPa/100m。

e、瓦斯输送管道上水雾发生器设置间隔应不超过20m，若瓦斯输送管道长度不足20m，则应至少设置一个水雾发生器。

f、输送装置在寒冷地区使用时，应采取防冻措施。

g、瓦斯泵站瓦斯出口与湿式阻火泄爆装置之间的管道距离L1应不超过10m,配套瓦斯发电机组时，脱水器与瓦斯发电机组之间的管道距离L2不超过20m。

1.2.3低浓度瓦斯安全输送工艺技术

低浓度瓦斯安全输送技术工艺流程概括起来就是：

“3+4×

1”的技术有机组合，“3”就是3种防火、阻火技术结合，来提高安全可靠性，即细水雾阻火、金属波纹带阻火和雷达控制水位的水封卸爆阻火技术的串联。

第一个“1”是指在输送管道的末端设置了一级脱水器，第二个“1”是指细水雾供水系统，第三个“1”是指在整个系统中，设置了一套瓦斯输送压力控制机构，限定瓦斯最高压力，第四个“1”是整个输送系统中设置了一台煤矿瓦斯细水雾输送电子管理系统。

来自瓦斯泵站的瓦斯首先进入水位自控水封阻火防爆器，再经过金属波纹带瓦斯管道阻火器，从根本上保证了系统的安全可靠。

如果瓦斯输送量超过发电利

用量，瓦斯安全放散器可以自动打开，将富余的瓦斯排空。

煤矿瓦斯进入细水雾管道后，细水雾与瓦斯全程连续混合输送。

水雾发生器根据瓦斯输送量进行设计选型，在输送管道上等距离安装。

输送管道要保证一定斜度，便于细水雾凝结回流。

细水雾与瓦斯混合物经末端水封阻火防爆器进入瓦斯发电站。

在输送末端设置瓦斯压力、温度、流量及浓度测量点，此参数由计算机统一监控。

每台瓦斯发电机组配套一组旋风脱水和重力脱水装置，脱水后的瓦斯再经一道瓦斯管道阻火器供瓦斯发电机组发电。

细水雾输送系统所需要的水可循环使用。

1.2.4瓦斯流量计算

根据抽放瓦斯的浓度、流量及拟建设瓦斯电站与抽放站的测绘距离，并结合抽放瓦斯流量、浓度变化趋势，计算确定输送装置的输送管道直径和成雾水量。

根据煤矿瓦斯泵站瓦斯现有抽采浓度和抽采量，确定瓦斯输送量。

V=K0V′… ⑴

式中：

V——工作状态下的瓦斯输送体积流量，单位为立方米每小时（m3/h）；

V′——煤矿瓦斯抽采体积流量，单位为立方米每小时（m3/h）；

K0——调整系数，一般取值0.8～1.2。

说明：

当抽放瓦斯浓度、流量变大时，K0取较大值；

反之，K0取较小值

1.2.5瓦斯输送管道直径计算

根据瓦斯输送量计算瓦斯输送管道直径，以管道内瓦斯流速不超过15m/s为计算依据。