低瓦斯?jié)舛劝l(fā)電技術(shù)

1、低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)YfCHEONGY/CHEONG 胎昌動(dòng)門瓦斯發(fā)電公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)深圳怡昌動(dòng)力技術(shù)有限公司fU YfCHEONG""臺(tái)冒動(dòng)R低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)煤炭是我國(guó)一次能源的主體。煤炭工業(yè)承載著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和民族振興的歷史重任。煤礦安全工作是全國(guó)工業(yè)安全工作的重中之重。煤礦瓦斯治理與利用總體方案提出，全國(guó)煤礦瓦斯治理與利用工作的發(fā)展導(dǎo)向是： 樹立“瓦斯事故可以預(yù)防和避免”、“瓦斯是資源和清潔能源”的意識(shí)，依靠科技進(jìn)步，大力 發(fā)展先進(jìn)生產(chǎn)力，正確處理安全與生產(chǎn)的矛盾；通過(guò)瓦斯治理與利用，提高煤礦生產(chǎn)力水平， 保護(hù)礦工生命，節(jié)約利用資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境；

2、用嚴(yán)格的安全準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，逐步淘汰落后生產(chǎn) 力，構(gòu)建安全、高效、節(jié)能、環(huán)保的煤炭產(chǎn)業(yè)新秩序；用市場(chǎng)化原則調(diào)節(jié)國(guó)家、行業(yè)、企業(yè) 三者利益關(guān)系，形成煤炭生產(chǎn)良性循環(huán)機(jī)制，推動(dòng)煤炭產(chǎn)業(yè)升級(jí)；努力建設(shè)本質(zhì)安全型煤礦， 確保能源穩(wěn)定供應(yīng)和煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，我公司基于成熟的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，結(jié)合煤礦 瓦斯的特點(diǎn)，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組加以改造而成。它由原來(lái)燃油改為燃燒瓦斯，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的目的。針對(duì)煤礦瓦斯?jié)舛炔环€(wěn)定、壓力波動(dòng)大的特點(diǎn)，瓦斯發(fā)電機(jī)組在燃料供給系統(tǒng)中，采用 先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)。首先，發(fā)電機(jī)組混合器腔內(nèi)的氧傳感器提供精確控制信號(hào)，通過(guò)步進(jìn) 電機(jī)控制空氣和瓦斯的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)

3、空燃比的精確控制，即甲烷與氧氣的體積比為1： 2。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，甲烷的含量控制在5% 16%爆炸極限之間，電子點(diǎn)火后，甲烷在氣缸內(nèi)充 分爆炸做功，內(nèi)燃機(jī)活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子切割磁力線發(fā)出電 能。這種技術(shù)使內(nèi)燃機(jī)無(wú)條件地適應(yīng)了煤礦瓦斯的特點(diǎn)，解決了因瓦斯不穩(wěn)定而影響發(fā)電機(jī) 組功率波動(dòng)大的問(wèn)題。采用瓦斯與空氣先混合，后增壓技術(shù)，調(diào)低燃比，配合新概念預(yù)燃室技術(shù)，利用局部點(diǎn) 火能量相對(duì)優(yōu)勢(shì)，爾后放大點(diǎn)火能量，加快甲烷燃燒速度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，增加發(fā)動(dòng)機(jī)功 率，從而大大提高經(jīng)濟(jì)效益。這種利用預(yù)燃室、電子點(diǎn)火的貧燃技術(shù)加大了點(diǎn)火能量，保證 了低熱值燃?xì)獾恼｜c(diǎn)火，同時(shí)降低了排

4、放，減少了環(huán)境污染。目 錄1 瓦斯抽放技術(shù) 11.1 抽放瓦斯的目的和意義 11.2 瓦斯氣體的輸送 11.2.1 濕式液位自控水封阻火技術(shù) 21.2.2 瓦斯細(xì)水霧滅火技術(shù) 21.2.3 低濃度瓦斯安全輸送工藝技術(shù) 31.2.4 瓦斯流量計(jì)算41.2.5 瓦斯輸送管道直徑計(jì)算 41.2.6 管道上細(xì)水霧發(fā)生器安裝數(shù)量計(jì)算 51.2.7 成霧水量計(jì)算51.2.8 安全輸送管道的基本規(guī)定 61.2.9 輸送管道安全要求 71.2.10 地面瓦斯排空 81.3 控制系統(tǒng)92 瓦斯發(fā)電92.1 瓦斯發(fā)電的技術(shù)難點(diǎn) 102.2 煤礦瓦斯發(fā)電關(guān)鍵技術(shù) 102.2.1 等真空度膜片混合技術(shù) 112.2.2

5、 文丘里電控混合器混合技術(shù) 112.2.3 雙蝶門混合器電控技術(shù) 112.2.4 瓦斯低壓進(jìn)氣混合技術(shù) 112.2.5低壓大流量先導(dǎo)調(diào)壓控制技術(shù) 122.2.6 TEM電子管理技術(shù) 122.2.7 瓦斯阻火技術(shù) 122.3 煤礦低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù) 122.3.1 低濃度瓦斯發(fā)電條件 122.3.2 瓦斯發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)特點(diǎn) 122.3.3 低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的安全性 143 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)組對(duì)燃?xì)獾囊?163.1 機(jī)組對(duì)煤礦瓦斯的要求 163.2 機(jī)組對(duì)沼氣的要求 163.3 機(jī)組對(duì)天然氣的要求 163.4 機(jī)組對(duì)焦?fàn)t煤氣的要求 173.5 機(jī)組對(duì)發(fā)生爐煤氣的要求 173.6機(jī)組對(duì)秸稈氣的要求

6、173.7機(jī)組對(duì)油母頁(yè)巖氣體的要求 184 濟(jì)柴1100GF-WK理瓦斯發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益分析 184.1 般參數(shù) 184.2單臺(tái)瓦斯發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析 194.3 結(jié)論 205 煤礦瓦斯往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電站安全要求 205.1 放散管 205.2 瓦斯預(yù)處理區(qū) 205.3 站址選擇 205.4 瓦斯電站總平面布置要求 215.5 瓦斯電站建（構(gòu)）筑物防火及安全疏散 215.6 發(fā)電機(jī)房通風(fēng) 235.7 瓦斯電站排煙 235.8 電氣系統(tǒng) 235.9 防雷、防靜電和接地 245.10 噪聲 245.11 消防 245.12 通訊 255.13 監(jiān)控 255.14 標(biāo)志 256運(yùn)行安全要求 2

7、66.1 組織機(jī)構(gòu)與人員管理 266.2 安全管理制度 266.3 應(yīng)急預(yù)案 26YfCHEONG" 魴昌動(dòng)U低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)1瓦斯抽放技術(shù)1.1 抽放瓦斯的目的和意義煤礦瓦斯是指儲(chǔ)集在煤層中的一種非常規(guī)天然氣 （其主要成分是甲烷），是在煤礦采煤過(guò) 程中自動(dòng)散發(fā)出來(lái)的一種有害氣體，無(wú)色、無(wú)味、易燃、易爆。當(dāng)空氣中甲烷的體積分?jǐn)?shù)達(dá) 到5%-16%寸，遇明火就會(huì)發(fā)生爆炸。瓦斯是煤礦的“安全殺手”，但同時(shí)瓦斯也是一種潔 凈能源，有較高的利用價(jià)值，被稱為“第二煤炭資源”。為了減少和解除礦井瓦斯對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的威脅，利用機(jī)械設(shè)備和專用管道造成的負(fù)壓，將煤層中存在或釋放出的瓦斯抽出來(lái)，輸送到地

8、面或其他安全地點(diǎn)的做法，叫做瓦斯抽放。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，抽放瓦斯的目的就是為了減少和消除瓦斯威脅，保證煤礦生產(chǎn)安全。其重要 意義主要有以下3點(diǎn)。1）抽放瓦斯可以減少開采時(shí)的瓦斯涌出量，從而可減少瓦斯隱患和各種瓦斯事故，是 保證安全生產(chǎn)的一項(xiàng)預(yù)防性措施。2） 抽放瓦斯可以減少通風(fēng)負(fù)擔(dān)降低通風(fēng)費(fèi)用；還能夠解決通風(fēng)難以解決的難題。3）煤層中的瓦斯同煤炭一樣是一種地下資源， 將瓦斯抽出來(lái)送到地面作為原料和燃料 加以利用，“變害為利”、“變廢為寶”，可以收到節(jié)約煤炭、保護(hù)環(huán)境的效果和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 瓦斯氣體的輸送正常情況下，濃度較高的瓦斯在抽放和輸送過(guò)程中，一般不會(huì)發(fā)生爆炸事故。但當(dāng)井下 抽放系統(tǒng)被破壞

9、、管路積水堵塞或損壞進(jìn)氧，管內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档蜁r(shí)，遇有火源即可能導(dǎo)致瓦 斯爆炸，也可能由于突然停泵、機(jī)械故障抽放失?；虻孛娣趴展苁芾讚羝鸹鸲l(fā)生回氣、燃 爆等事故。因此，煤礦瓦斯治理與利用總體方案規(guī)定，干式抽放瓦斯機(jī)吸氣側(cè)管路系統(tǒng) 中，必須裝設(shè)“三防裝置”，并定期檢查，保持性能良好。目前通常采用的三防裝置按其結(jié)構(gòu)大致分為：水封式（如圖1所示）、銅網(wǎng)式（圖2所圖1、水封式防爆炸防回火裝置1-進(jìn)氣管；2-箱體；3-排氣管；4-注水管；5-水；6-安全蓋（膠皮板制作）；7-放水口； 8 -玻璃管水位表；示）、板片式、卵石式和多能式等幾種型式。 Z) ” 2 燦圖2、銅網(wǎng)式防爆炸防回火裝置1-擋圈；2-銅

10、絲網(wǎng)；3-活法蘭盤接頭；1.2.1 濕式液位自控水封阻火技術(shù)水位自控水封阻火的基本原理是，當(dāng)火焰通過(guò)水層時(shí)，火焰與水接觸，能量被水吸收，化學(xué)反應(yīng)的自由基減少并消除。水位自控水封阻火防爆器采用雷達(dá)監(jiān)測(cè)水位和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控 制，當(dāng)水位低于設(shè)定下限時(shí)自動(dòng)補(bǔ)水，當(dāng)水位高于設(shè)定上限時(shí)自動(dòng)放水，從而維持水位在設(shè) 定的安全高度，保證阻火防爆器可靠工作。水位自控水封阻火防爆器構(gòu)成如圖1所示。水位自控水封阻火防爆器主要用于低濃度瓦斯輸送。1.2.2 瓦斯細(xì)水霧滅火技術(shù)1）細(xì)水霧滅火機(jī)理如下：冷卻。細(xì)水霧顆粒直徑越小，相對(duì)表面積越大，受熱后更容易汽化。在汽化過(guò)程中，從燃燒區(qū)吸收大量的熱量，使燃燒區(qū)溫度迅速降低，當(dāng)溫

11、度降至燃燒f臨界值以下時(shí)，熱分解中斷，燃燒隨即終止。稀釋?；鹧孢M(jìn)入細(xì)水霧后，細(xì)水霧迅速蒸發(fā)形成蒸汽，由液相變?yōu)闅庀?，氣體急劇膨脹， 比表面積膨脹約1760倍，最大限度地使燃燒反應(yīng)分子在空間上距離拉大，抑制火焰?zhèn)鞑?。?xì)水霧有3種形成方法，一種是高壓水在噴嘴處形成旋轉(zhuǎn)流，噴出后擴(kuò)散，形成水霧；另一種是水由高壓空氣進(jìn)行引流混合，噴出后膨脹形成水霧；第三種方法采用高壓水流噴出 后高速碰撞硬壁，濺射形成細(xì)水霧。方法一在高速氣流下容易產(chǎn)生無(wú)霧通道，影響阻火滅火 3/25YfCHEONG"歸昌動(dòng):TJ低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)效果；方法二不適合于低濃度瓦斯輸送應(yīng)用場(chǎng)合；利用方法三設(shè)計(jì)制造的水霧發(fā)生器經(jīng)試驗(yàn)

12、， 阻火滅火效果非常理想。按照上述技術(shù)方案制造的細(xì)水霧發(fā)生器，利用其管道連接法蘭連接在瓦斯輸送管道上， 每隔一定距離安裝一個(gè)細(xì)水霧發(fā)生器，向其進(jìn)水口提供高壓水，其腔體內(nèi)及附近管道內(nèi)即充 滿了細(xì)水霧。瓦斯由輸送管道的始端流向末端，在流通過(guò)程中混合了一定量的細(xì)水霧，瓦斯 不易燃燒或爆炸。如果輸送末端發(fā)生回火或爆炸，每一個(gè)細(xì)水霧發(fā)生器相當(dāng)于一個(gè)阻火器， 能防止沿管道逆向蔓延，解決了煤礦瓦斯長(zhǎng)距離安全輸送的技術(shù)難題。2）水霧發(fā)生器的一般規(guī)定a、 輸送裝置用水水質(zhì)應(yīng)為軟化水并循環(huán)使用，碳酸鈣含量應(yīng)小于150mg/L,懸浮物 小于5 mg/L。b、水霧發(fā)生器入口處水壓宜在 0.8MPa- 1.2MPa之間

13、。水泵應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電， 要設(shè)置供水能力與主水泵相同的備用水泵，并要求在主水泵出現(xiàn)故障時(shí)備用水泵能自動(dòng)投入 正常運(yùn)行。c、 瓦斯輸送管道安裝應(yīng)向下往回水池傾斜，斜度不小于1: 0.01 od、 輸送裝置瓦斯入口壓力應(yīng)不大于 20kPa,出口壓力應(yīng)不小于3kPa。輸送裝置水霧 覆蓋段管道壓力降應(yīng)不大于1kPa/100m=e、 瓦斯輸送管道上水霧發(fā)生器設(shè)置間隔應(yīng)不超過(guò)20m若瓦斯輸送管道長(zhǎng)度不足20m 則應(yīng)至少設(shè)置一個(gè)水霧發(fā)生器。f、輸送裝置在寒冷地區(qū)使用時(shí)，應(yīng)采取防凍措施。g、 瓦斯泵站瓦斯出口與濕式阻火泄爆裝置之間的管道距離L1應(yīng)不超過(guò)10m配套瓦斯發(fā)電機(jī)組時(shí)，脫水器與瓦斯發(fā)電機(jī)組之間的管

14、道距離L2不超過(guò)20m1.2.3 低濃度瓦斯安全輸送工藝技術(shù)低濃度瓦斯安全輸送技術(shù)工藝流程概括起來(lái)就是：“3+4X 1”的技術(shù)有機(jī)組合，“ 3”就是3種防火、阻火技術(shù)結(jié)合，來(lái)提高安全可靠性，即細(xì)水霧阻火、金屬波紋帶阻火和雷達(dá)控 制水位的水封卸爆阻火技術(shù)的串聯(lián)。第一個(gè)“ 1”是指在輸送管道的末端設(shè)置了一級(jí)脫水器， 第二個(gè)“ 1”是指細(xì)水霧供水系統(tǒng)，第三個(gè)“ 1”是指在整個(gè)系統(tǒng)中，設(shè)置了一套瓦斯輸送壓 力控制機(jī)構(gòu)，限定瓦斯最高壓力，第四個(gè)“ 1”是整個(gè)輸送系統(tǒng)中設(shè)置了一臺(tái)煤礦瓦斯細(xì)水霧 輸送電子管理系統(tǒng)。來(lái)自瓦斯泵站的瓦斯首先進(jìn)入水位自控水封阻火防爆器，再經(jīng)過(guò)金屬波 紋帶瓦斯管道阻火器，從根本上保

15、證了系統(tǒng)的安全可靠。如果瓦斯輸送量超過(guò)發(fā)電利用量， 瓦斯安全放散器可以自動(dòng)打開，將富余的瓦斯排空。煤礦瓦斯進(jìn)入細(xì)水霧管道后，細(xì)水霧與 瓦斯全程連續(xù)混合輸送。水霧發(fā)生器根據(jù)瓦斯輸送量進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，在輸送管道上等距離安 裝。輸送管道要保證一定斜度，便于細(xì)水霧凝結(jié)回流。細(xì)水霧與瓦斯混合物經(jīng)末端水封阻火 防爆器進(jìn)入瓦斯發(fā)電站。在輸送末端設(shè)置瓦斯壓力、溫度、流量及濃度測(cè)量點(diǎn)，此參數(shù)由計(jì) 算機(jī)統(tǒng)一監(jiān)控。每臺(tái)瓦斯發(fā)電機(jī)組配套一組旋風(fēng)脫水和重力脫水裝置，脫水后的瓦斯再經(jīng)一 道瓦斯管道阻火器供瓦斯發(fā)電機(jī)組發(fā)電。細(xì)水霧輸送系統(tǒng)所需要的水可循環(huán)使用。124 瓦斯流量計(jì)算根據(jù)抽放瓦斯的濃度、流量及擬建設(shè)瓦斯電站與抽放

16、站的測(cè)繪距離，并結(jié)合抽放瓦斯流 量、濃度變化趨勢(shì)，計(jì)算確定輸送裝置的輸送管道直徑和成霧水量。根據(jù)煤礦瓦斯泵站瓦斯現(xiàn)有抽采濃度和抽采量，確定瓦斯輸送量。V=KoV 式中：V 工作狀態(tài)下的瓦斯輸送體積流量，單位為立方米每小時(shí)（mVh ）;v 煤礦瓦斯抽采體積流量，單位為立方米每小時(shí)（m/h）；K）調(diào)整系數(shù)，一般取值 0.81.2。說(shuō)明：當(dāng)抽放瓦斯?jié)舛?、流量變大時(shí)，Ko取較大值；反之，Ko取較小值1.2.5 瓦斯輸送管道直徑計(jì)算根據(jù)瓦斯輸送量計(jì)算瓦斯輸送管道直徑，以管道內(nèi)瓦斯流速不超過(guò)15m/s為計(jì)算依據(jù)。按體積流量計(jì)算管徑：d=18.8 昇 co式中：d管道內(nèi)經(jīng)，單位為毫米（mr）i；V 工作狀態(tài)

17、下的瓦斯體積流量，單位為立方米每小時(shí)（mi/h ）；o工作狀態(tài)下的流速，單位為米每秒（m/s）。工作狀態(tài)下的體積流量可由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0C,絕對(duì)壓力101.325kPa）下的體積流量換算 而得：亠曲273 t）273p5/25YfCHEONG4F歸頁(yè)動(dòng)/J低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)式中V）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯體積流量，單位為立方米每小時(shí)（mVh ）;t瓦斯工作溫度，單位為攝氏度（C）；p瓦斯絕對(duì)工作壓力，單位為兆帕（MPa。1）冷卻塔水管管徑計(jì)算M=4冗山M需要冷卻的水量；d管徑；V流速，取2m/s。每臺(tái)500kW的機(jī)組需要的冷卻水量為50mVh。每臺(tái)1000kW的機(jī)組需要的冷卻水量為1OOmVh。2）常用機(jī)

18、組的計(jì)算500kW機(jī)組的熱耗值為w 11MJ/kWh1Nm瓦斯的熱值約為35.2 MJ,由此可以計(jì)算出500kW 的機(jī)組需要瓦斯的流量 V為156.25NmVh -a%（濃度）15m/s一般取值為10左右。1000kW機(jī)組的熱耗值為w 10MJ/kWh 1Nmh瓦斯的熱值約為35.2 MJ,由此可以計(jì)算出1000kW的機(jī)組需要瓦斯的流量 V為284.1NmVh - a（濃度）；15m/s 一般取值為10左右。1.2.6 管道上細(xì)水霧發(fā)生器安裝數(shù)量計(jì)算細(xì)水霧發(fā)生器安裝數(shù)量由瓦斯電站與抽放站之間的距離決定。m = 20 + 1式中：m細(xì)水霧發(fā)生器數(shù)量；L輸送裝置水霧覆蓋段長(zhǎng)度。1.2.7 成霧水量

19、計(jì)算成霧水量由瓦斯輸送流量和輸送距離決定，一般要求在瓦斯輸送管道內(nèi)單位容積水量為3312L/ （m3 mi n）18L/ （m min）。1）水霧發(fā)生器設(shè)計(jì)流量：nQjqi 式中:Qj水霧發(fā)生器設(shè)計(jì)流量，單位為升每分鐘(L/min )；n水霧噴頭的數(shù)量；qi水霧噴頭的流量，單位為升每分鐘(L/min )。2) 水循環(huán)裝置水池蓄水量：W 2n0Qj式中：W水池儲(chǔ)水量，單位為升(L);no水霧發(fā)生器數(shù)量。128 安全輸送管道的基本規(guī)定1) 煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循“阻火泄爆、抑爆阻爆、多級(jí) 防護(hù)、確保安全”的基本原則。2) 在煤礦低濃度瓦斯管道輸送系統(tǒng)中靠近可能的火源點(diǎn)(發(fā)電

20、機(jī)組、地面排空管口、 自然和易自燃煤層采空區(qū)抽瓦斯管入口等)附近管道上，應(yīng)安設(shè)安全保障設(shè)施，確保管道輸 送安全。3) 發(fā)電用瓦斯管道輸送系統(tǒng)中宜安設(shè)防逆流裝置，防止抽采泵突然停泵而出現(xiàn)回流。4) 低濃度瓦斯管道輸送系統(tǒng)不得設(shè)置緩沖罐。5) 加壓設(shè)備應(yīng)選擇濕式壓縮機(jī)。6) 抽采設(shè)備應(yīng)選擇濕式抽采泵。7) 正壓輸送時(shí)，輸送壓力不宜超過(guò) 20kpa。8) 脫水器內(nèi)應(yīng)無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)零部件和電器部件。9) 在管道輸送系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置安全監(jiān)測(cè)控制設(shè)施。安全檢測(cè)控制設(shè)施除應(yīng)符合MT209勺 有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)具有以下功能：a、瓦斯管道輸送安全保障設(shè)施的的狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)、顯示及報(bào)警；b、在發(fā)生瓦斯燃燒或爆炸時(shí)，檢測(cè)控制設(shè)

21、施應(yīng)能控制安全保障設(shè)備快速啟動(dòng)，將瓦 斯燃燒或爆炸控制在一定范圍內(nèi)。10) 安設(shè)在瓦斯輸送管道上的所有安全設(shè)施應(yīng)符合各自產(chǎn)品的通用技術(shù)條件。11) 安全保障設(shè)施安設(shè)段管道及附件應(yīng)能承受正壓2.5MPa的壓力，其他管道及附件應(yīng) 能承受正壓1.0MPa負(fù)壓0.097 MPa的壓力。安全保障設(shè)施安設(shè)段管道宜選用金屬管道，當(dāng) 選用非金屬管道時(shí)，其管材還應(yīng)符合 AQ1071的有關(guān)規(guī)定。129 輸送管道安全要求1) 瓦斯發(fā)電用低濃度瓦斯管道輸送安全保障設(shè)施應(yīng)安設(shè)阻火泄爆、抑爆、阻爆三種不 同原理的阻火防爆裝置。阻火泄爆裝置應(yīng)選擇水封阻火泄爆裝置，抑爆裝置可選擇自動(dòng)噴粉 抑爆裝置、細(xì)水霧輸送抑爆裝置和汽水兩

22、相流輸送抑爆裝置中的一種，阻爆裝置應(yīng)選擇自動(dòng) 阻爆裝置。2) 安全保障設(shè)施安設(shè)段火焰?zhèn)鞲衅髦磷詣?dòng)阻爆裝置之間的管道，安全保障設(shè)施的安裝 順序應(yīng)為：第一級(jí)阻火泄爆裝置，第二級(jí)抑爆裝置，第三級(jí)阻爆裝置。3) 監(jiān)控用火焰、壓力傳感器安裝在支管上脫水器的兩側(cè)，火焰?zhèn)鞲衅魑挥诿撍髋c發(fā)電機(jī)組之間，距離脫水器2米至3米，壓力傳感器位于脫水器與分管之間，距離脫水1米至2米。4) 水封阻火泄爆裝置的安設(shè)位置距最遠(yuǎn)端支管的距離(沿管道軸向距離)應(yīng)小于 30 米。5) 水封阻火泄爆裝置應(yīng)能自動(dòng)控制水位，確保其有效阻火的水封高度。6) 抑爆裝置選用自動(dòng)噴粉抑爆裝置是，其安設(shè)位置距離最近的火焰?zhèn)鞲衅鞯木嚯x(沿 管道軸

23、向)為40m-50m;選用細(xì)水霧輸送抑爆裝置或汽水兩相流輸送抑爆裝置時(shí)，其安裝始 端距水封阻火泄爆裝置的距離不大于 3m7) 自動(dòng)阻爆裝置距抑爆裝置末端的距離不大于 10m8) 安全保障設(shè)施任一裝置的運(yùn)行參數(shù)不能滿足安全要求時(shí)，其安裝始端距水封阻火泄 爆裝置的距離不大于3m9) 安全保障設(shè)施安設(shè)段管道公稱內(nèi)徑不大于 500mm7/251.2.10地面瓦斯排空1）抽出的低濃度瓦斯不利用時(shí)，其地面排空管路應(yīng)安設(shè)阻火泄爆、抑爆兩種不同原理 的阻火防爆裝置。阻火泄爆裝置宜采用水封式阻火泄爆裝置，抑爆裝置宜采用自動(dòng)噴粉抑爆 裝置，其安設(shè)位置如圖所示。2）自動(dòng)噴粉抑爆裝置監(jiān)控用火焰?zhèn)鞲衅靼惭b在排空管上，距

24、排空管出氣口的距離（沿 管道軸向）應(yīng)小于5m。3） 自動(dòng)噴粉抑爆裝置的安設(shè)位置距火焰?zhèn)鞲衅鞯木嚯x（沿管道軸向）30m- 60m4）易自燃、自燃煤層的井下踩空區(qū)低濃度瓦斯抽采，應(yīng)在靠近抽采地點(diǎn)管道上安裝抑 爆裝置。抑爆裝置宜采用自動(dòng)噴粉抑爆裝置。5）自動(dòng)噴粉抑爆裝置的安設(shè)地點(diǎn)距最近的抽采瓦斯管口的距離（沿管道軸向）應(yīng)小于 100m6）自動(dòng)噴粉抑爆裝置應(yīng)至少安設(shè)一組，每組抑爆裝置需安設(shè)兩個(gè)噴粉罐，兩個(gè)噴粉罐 之間的距離為50m7） 抑爆裝置的火焰?zhèn)鞲衅鲬?yīng)安設(shè)在自動(dòng)噴粉抑爆裝置與抽采管進(jìn)氣口之間，距離抑爆 裝置的距離（沿管道軸向）應(yīng)大于 50m>9/25YfCHEONG# H臺(tái)昌動(dòng)U低濃度瓦斯

25、發(fā)電技術(shù)1 一火焰需3-水封儲(chǔ)火繼捧叢覺(jué)F 5廈空義t 滬 壓比件捲職丄 4肖動(dòng)瑞粉捕爆裝賣+ 6戴止閥.地面瓦浙徘空承辦災(zāi)全設(shè)施安篆示審陽(yáng)1.3 控制系統(tǒng)1) 控制系統(tǒng)除符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定外，還應(yīng)具有下列功能：2) 輸送裝置應(yīng)設(shè)有自動(dòng)控制、手動(dòng)控制兩種控制方式；3) 實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并可再現(xiàn)歷史運(yùn)行狀態(tài)；4) 監(jiān)控瓦斯壓力、瓦斯溫度、瓦斯流量、瓦斯?jié)舛取⑺厮?、水霧發(fā)生器水壓、成 霧水泵流量、濕式阻火泄爆裝置內(nèi)的水位及泄壓溢流閥工作狀態(tài)等參數(shù)，輸送裝置參數(shù)超限 聲光報(bào)警并輸出控制信號(hào)，自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)操作；5) 能控制輸送裝置管道控制閥門的開啟與關(guān)閉；6) 主水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵

26、能自動(dòng)投入正常運(yùn)行。2瓦斯發(fā)電我國(guó)煤層氣資源豐富，居世界第三，每年在采煤的同時(shí)排放130億m3以上的瓦斯，約折合標(biāo)煤1 600萬(wàn)t o過(guò)去除了供暖外，煤層氣沒(méi)有找到合理的利用手段，未能充分利用，所以，抽放瓦斯絕 大部分排人大氣，花去了費(fèi)用，浪費(fèi)了資源，污染了環(huán)境。開發(fā)利用煤礦瓦斯具有以下重要意義：1) 中國(guó)的常規(guī)石油、天然氣資源相對(duì)缺乏，20多年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，對(duì)能源的 需求也越來(lái)越大，近年來(lái)，中國(guó)對(duì)國(guó)際能源市場(chǎng)的依賴程度日漸加大，中國(guó)要想保持經(jīng)濟(jì)持 續(xù)快速的增長(zhǎng)，有必要開發(fā)新的能源，改變?cè)胁缓侠淼哪茉唇Y(jié)構(gòu)；2) 開發(fā)利用煤礦瓦斯具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外原油、天然氣、煤炭等常規(guī)

27、能源的價(jià)格不斷攀升，而開發(fā)利用煤礦瓦斯可以伴隨著煤礦開采的工程進(jìn)行，節(jié)約工程成本；3）煤礦瓦斯是煤礦事故的罪魁禍?zhǔn)?，?guó)內(nèi)煤礦礦難 70%- 808都是由瓦斯爆炸或突出引 起，加大煤層瓦斯抽采可以減少礦道內(nèi)的瓦斯含量，有效預(yù)防事故發(fā)生；4）煤礦瓦斯的主要成分是甲烷，是主要的溫室氣體之一，其對(duì)大氣臭氧造成的破壞是 CO的22倍，如果對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行開發(fā)利用，還可減少碳排放。伴隨著煤炭資源的勘探和開采，煤礦瓦斯作為伴生資源被大量發(fā)現(xiàn)。煤礦瓦斯按所含甲 烷濃度分為四大類：一類是地面抽采煤層氣，甲烷濃度大于80%主要用于民用、汽車燃料、 發(fā)電等；二類是煤炭開采過(guò)程抽排出，甲烷濃度在 30%! 80沱間的瓦

28、斯，稱為高濃度煤礦瓦 斯，主要用于民用、化工、發(fā)電、燃燒等；三類是 煤炭開采過(guò)程抽排出，甲烷濃度大于或等 于3%且小于30%勺，稱為低濃度瓦斯，目前小部分用于發(fā)電，大部分直接排空；四類是煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中排出的甲烷濃度低于1%勺，稱為“通風(fēng)瓦斯”，直接放散。目前，乏風(fēng)氧化發(fā)電 技術(shù)研究還處于起步階段。2.1 瓦斯發(fā)電的技術(shù)難點(diǎn)不同的發(fā)電設(shè)備其系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)難點(diǎn)是不一樣的，以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)作為煤礦瓦斯發(fā)電設(shè) 備需要解決以下技術(shù)難點(diǎn)。對(duì)于體積分?jǐn)?shù)大于30%勺高濃度煤礦瓦斯，一般采用建造儲(chǔ)氣柜來(lái)保存和緩沖瓦斯供給， 從而使供給機(jī)組的瓦斯壓力和濃度波動(dòng)較小，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行非常有利，但發(fā)動(dòng)機(jī)如果不 能實(shí)現(xiàn)閉環(huán)

29、控制，當(dāng)瓦斯?jié)舛茸兓瘯r(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)組功率的大幅變化，瓦斯突變超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)允許 的范圍將會(huì)出現(xiàn)爆震，造成燒蝕活塞、拉缸、連桿斷裂等惡性事故。有的用戶不具備建儲(chǔ)氣 柜條件，就會(huì)給機(jī)組運(yùn)行帶來(lái)新的問(wèn)題，一是到機(jī)組的瓦斯?jié)舛韧蛔兯俣瓤?，需要機(jī)組快速 調(diào)節(jié)；二是機(jī)組快速調(diào)節(jié)又將引起瓦斯壓力升高，破壞其調(diào)節(jié)作用，因此需要對(duì)機(jī)組供氣壓 力進(jìn)行調(diào)節(jié)，壓力高時(shí)通過(guò)排空管進(jìn)行排空或通過(guò)變頻增壓泵進(jìn)行壓力控制。對(duì)于體積分?jǐn)?shù)在6%- 30%勺煤礦瓦斯，由于瓦斯?jié)舛鹊淖兓锌赡茉斐赏咚節(jié)舛扰R界爆 炸極限范圍內(nèi)，因此必須采取可靠的阻火措施，保證發(fā)動(dòng)機(jī)回火不會(huì)造成火焰在管網(wǎng)中傳播。 另外，瓦斯?jié)舛群蛪毫Φ淖兓瘜?duì)空燃比的影響更大，

30、為保證發(fā)動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行，機(jī)組對(duì)瓦斯壓 力的控制精度要求更高。歸納起來(lái)就是一要“技術(shù)安全”，二要“適應(yīng)不同地區(qū)不同時(shí)間的 瓦斯?jié)舛鹊淖兓保斑m應(yīng)壓力的變化”。2.2 煤礦瓦斯發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)煤礦瓦斯發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)可以概括為瓦斯混合、自動(dòng)控制、安全阻火三大類，細(xì)分為以下 幾項(xiàng)2.2.1 等真空度膜片混合技術(shù)主要用于甲烷體積分?jǐn)?shù)大于 75%勺煤層氣，調(diào)整混合器燃?xì)夤鈮毫凸?jié)流調(diào)節(jié)閥的開 度，可以實(shí)現(xiàn)空燃比隨功率變化的匹配特性，低負(fù)荷空燃比小，高負(fù)荷空燃比大。該技術(shù)無(wú) 法自動(dòng)適應(yīng)瓦斯?jié)舛鹊淖兓捎诘孛骈_發(fā)的煤層氣成分非常穩(wěn)定，隨時(shí)間的變化非常緩 慢，相當(dāng)于天然氣，因此，這種混合器能滿足高濃度煤層氣

31、應(yīng)用場(chǎng)合。222 文丘里電控混合器混合技術(shù)文丘里電控混合器采用文丘里管原理，利用空氣在文丘里管流動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓力，使瓦 斯從側(cè)通道進(jìn)入混合器進(jìn)行混合。當(dāng)瓦斯?jié)舛茸兓瘯r(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行控制，調(diào)整混合器 瓦斯通道的開度，從而使混合氣濃度保持穩(wěn)定。這種混合器可以適應(yīng)體積分?jǐn)?shù)為30%- 55%R45%- 75%勺瓦斯混合需要。2.2.3 雙蝶門混合器電控技術(shù)對(duì)于低濃度瓦斯，如果體積分?jǐn)?shù)為 25%空氣與瓦斯混合的體積比大約為 3: 1，如果瓦 斯體積分?jǐn)?shù)降為10%,那么空氣與瓦斯混合的體積比大約為 9: 1。因此，常規(guī)的混合器無(wú)法 滿足低濃度瓦斯混合的需要?？諝馔ǖ篮腿?xì)馔ǖ婪謩e經(jīng)過(guò)電動(dòng)控制的蝶閥來(lái)調(diào)

32、節(jié)流量，瓦斯?jié)舛仍黾訒r(shí)，TEM控制系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，減小瓦斯通道的開度或加大空氣通道的開度，使空燃混合體積比加大， 從而使混合氣的濃度保持不變。這種混合器工作范圍寬，可以用于體積分?jǐn)?shù)為6%- 308的瓦斯混合。2.2.4 瓦斯低壓進(jìn)氣混合技術(shù)天然氣與地面開發(fā)的煤層氣壓力和濃度都比較高，因此可以采用增壓后混合方式。礦井 抽排瓦斯壓力一般在10kpa,體積分?jǐn)?shù)多在10%-55%比較適合于空氣與瓦斯增壓前預(yù)混合， 混合器前瓦斯壓力為0就可滿足要求，因此機(jī)組供氣壓力只需3Kpa5kPa就能正常運(yùn)行，提 高了投資經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)廢氣渦輪增壓器，禾U用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱將混合后的瓦斯和空氣同時(shí)增壓。增壓后的 混合

33、氣壓力一般在0. 10MPa表壓）以下，溫度在120C以下，距CH自燃著火溫度650E很 遠(yuǎn)。增壓器以每分鐘數(shù)萬(wàn)轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，氣流高速運(yùn)動(dòng)，即使在增壓器內(nèi)由于機(jī)械原因“打 火”，也會(huì)因強(qiáng)烈的氣流流動(dòng)導(dǎo)致火星熄滅，不會(huì)引起混合氣爆炸。實(shí)踐證明，瓦斯與空氣 先混合后增壓在安全方面是可靠的，實(shí)現(xiàn)了直接應(yīng)用煤礦抽放瓦斯發(fā)電的目的。11/25.唱昌動(dòng)門低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)225 低壓大流量先導(dǎo)調(diào)壓控制技術(shù)在通道節(jié)流面積一定的情況下，流量近似與壓力差的1/2次方成正比?？諝膺M(jìn)氣壓力為 0,需要瓦斯進(jìn)口壓力也為 0,而雙蝶門混合器后的壓力為 OKpa2kPa負(fù)壓，如果調(diào)壓閥的 出口壓力變化0. 5kPa,那么

34、意味著瓦斯流量變化一倍。因此，低濃度瓦斯發(fā)動(dòng)機(jī)要求調(diào)壓 閥調(diào)壓精度高，普通的單級(jí)調(diào)壓閥無(wú)法滿足使用要求。低壓大流量先導(dǎo)調(diào)壓閥采用導(dǎo)閥對(duì)調(diào) 壓閥出口進(jìn)行放大，形成控制氣壓加到主閥的調(diào)壓腔，使調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)整。2.2.6 TEM 電子管理技術(shù)全電子管理系統(tǒng)簡(jiǎn)稱TEM系統(tǒng)。它主要實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、控制、顯示、報(bào)警保護(hù)、 通信、數(shù)據(jù)記錄保存和打印功能。采集的數(shù)據(jù)有4類：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的缸溫、排溫、油壓、油溫、轉(zhuǎn)速、水溫；機(jī)組輸出的電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)；混合器空氣通道和瓦 斯通道開度；電站瓦斯壓力和濃度。計(jì)算機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和缸溫的變化自動(dòng)發(fā)出 調(diào)整信號(hào)，使混合器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以

35、此來(lái)調(diào)整混合器空氣通道和瓦斯通道的開度，實(shí)現(xiàn)混 合氣的濃度保持不變。2.2.7 瓦斯阻火技術(shù)瓦斯管道阻火器的原理。當(dāng)火焰通過(guò)金屬板狹窄通道時(shí)，由于火焰表面的化學(xué)反應(yīng)放熱 與散熱條件不匹配，使火焰熄滅?；鹧嬉砸欢ㄋ俣冗M(jìn)入金屬板狹縫時(shí)，火焰靠近狹縫冷壁處， 作為化學(xué)反應(yīng)活化中心的自由基和自由原子與冷壁相碰撞放出能量，這相當(dāng)于反應(yīng)區(qū)的熱量 流向冷壁邊界，從而當(dāng)火焰面達(dá)到一定距離時(shí)，開始形成熄火層，隨著火焰面的運(yùn)動(dòng)，熄火 層厚度不斷增大，以至自由基進(jìn)入熄火層內(nèi)就復(fù)合成分子并放出能量，自由基越來(lái)越少直到 沒(méi)有，火焰熄滅。2.3 煤礦低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)2.3.1 低濃度瓦斯發(fā)電條件低濃度瓦斯發(fā)電必須解決兩

36、個(gè)問(wèn)題：一是發(fā)電機(jī)組要適應(yīng)瓦斯?jié)舛群蛪毫Φ淖兓螅?二是要有安全的瓦斯輸送系統(tǒng)，保證安全發(fā)電。2.3.2 瓦斯發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)特點(diǎn)1) 空燃比自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比閉環(huán)控制，對(duì)于低濃度瓦斯，設(shè)計(jì)大口徑瓦斯進(jìn)氣通道。瓦斯與空氣分別由電動(dòng)蝶門進(jìn)行控制。當(dāng)CH的濃度變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控燃燒狀況，由中央控制單元發(fā)出指令，執(zhí)行器調(diào)整燃?xì)馔ǖ?，從而改變?nèi)細(xì)膺M(jìn)氣量，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)混合比的目的，使發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比始終保持在理想狀態(tài)，整個(gè)過(guò)程自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。無(wú)空燃比自動(dòng)調(diào)節(jié)技 術(shù)的機(jī)組理論上不能應(yīng)用于瓦斯發(fā)電，實(shí)踐也證明沒(méi)有空燃比自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)的機(jī)組國(guó)內(nèi)沒(méi)有 成功使用的案例。礙由和占發(fā)動(dòng)機(jī)信瓦斯?jié)舛?

37、) 低壓進(jìn)氣技術(shù)針對(duì)抽排瓦斯壓力低的特點(diǎn)，機(jī)組采用瓦斯與空氣先混合后增壓技術(shù)適應(yīng)煤礦瓦斯壓力 低的特點(diǎn)。該技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)直接應(yīng)用煤礦抽排瓦斯發(fā)電的目的。瓦斯壓力到調(diào)壓閥前 達(dá)到3kPa以上就可以達(dá)到使用條件，不需要增加加壓裝置，減少投資。未采用此技術(shù)的機(jī)組 需要加壓裝置，增加了投資；同時(shí)低濃度瓦斯壓力升高時(shí)，爆炸極限迅速變寬，增加了安全隱 患，消耗了電力，降低了發(fā)電效益。3) 稀薄燃燒技術(shù)通過(guò)合理匹配配氣系統(tǒng)，利用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新概念燃燒室技術(shù)和缸溫控制技術(shù)，共同 實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，降低熱負(fù)荷，提高了機(jī)組對(duì)燃?xì)獾倪m應(yīng)性和機(jī)組的熱效率，其動(dòng)力性和可靠 性大大提高。未采用此技術(shù)的機(jī)組，機(jī)組容易爆震

38、，同時(shí)對(duì)燃?xì)獾某睗裥暂^為敏感，表現(xiàn)為 點(diǎn)火困難或點(diǎn)火不連續(xù)，直接影響機(jī)組運(yùn)行的可靠性。4) 防回火技術(shù)公司針對(duì)低濃度瓦斯的特點(diǎn)，研制了金屬波紋帶瓦斯管道專用的阻火器，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的三處阻火點(diǎn)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)回火。此專用阻火器通過(guò)了國(guó)家消防總局的批準(zhǔn)。5) 數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)該技術(shù)為勝利動(dòng)力機(jī)械有限公司專利技術(shù)， 點(diǎn)火系統(tǒng)與美國(guó)ALTRONI(公司的產(chǎn)品配套使 用，通過(guò)在世界范圍內(nèi)的使用證明：該系統(tǒng)具有較高的可靠性，尤其適用于大功率機(jī)組，保 證燃?xì)馊紵浞郑瑱C(jī)組可靠運(yùn)行。此點(diǎn)火系統(tǒng)尤其適合多缸機(jī)型，使每個(gè)氣缸都能在最佳狀 態(tài)工作，發(fā)揮機(jī)器的最佳性能。6）電子調(diào)速技術(shù)選用美國(guó)Woodward電調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是

39、當(dāng)前世界最先進(jìn)的大功率調(diào)速系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)20多年燃?xì)鈾C(jī)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)外機(jī)組的使用驗(yàn)證，該調(diào)速系統(tǒng)的使用性能優(yōu)越，具有高穩(wěn)定性和 反應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，適合多臺(tái)機(jī)組并車或并網(wǎng)時(shí)使用，可達(dá)到精確的速度控制，使機(jī)組調(diào)速率 穩(wěn)定。7）TEM（工控計(jì)算機(jī)）技術(shù)利用TEM（工控計(jì)算機(jī)）系統(tǒng)對(duì)瓦斯?jié)舛?、發(fā)動(dòng)機(jī)缸溫、排溫、混合器轉(zhuǎn)角、監(jiān)控儀測(cè) 量參數(shù)、電量參數(shù)進(jìn)行采集記錄與故障報(bào)警，并能自動(dòng)調(diào)節(jié)混合器控制閥開度，使機(jī)組始終 處于最佳工作狀態(tài)。進(jìn)氣總管裝甲烷傳感器，符合煤礦防爆要求。TEM系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的需要實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)傳和遠(yuǎn)程監(jiān)控。233 低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的安全性1）機(jī)組本身的安全性500GF1-3瓦斯發(fā)電機(jī)組在設(shè)

40、計(jì)時(shí)充分體現(xiàn)了最初的設(shè)計(jì)原則，充分考慮瓦斯氣體的易燃、 易爆性，尤其低濃度瓦斯。機(jī)組本身具有多種安全保護(hù)裝置：短路保護(hù)：利用主回路低壓斷路器的延時(shí)脫扣器做短路保護(hù)電器，動(dòng)作電流整定8-10倍額定電流。過(guò)電流保護(hù)：利用機(jī)組上的過(guò)流繼電器檢測(cè)過(guò)流信號(hào)， 按照發(fā)電機(jī)額定電流的1.25倍整 定。欠壓保護(hù)：在主回路低壓斷路器裝設(shè)失壓脫扣器，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于50% 60%®定電壓時(shí)，使主斷路器分閘。逆功率保護(hù)：采用反時(shí)限逆功率保護(hù)機(jī)組，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)發(fā)生5%-15%®定功率的逆功率時(shí)， 10s內(nèi)逆功率保護(hù)裝置使主斷路器分閘。發(fā)電機(jī)熱保護(hù)：定子溫度超過(guò)145C，發(fā)出聲光預(yù)告報(bào)警信號(hào)，超過(guò)15

41、5C使主斷路器分 閘。TEM保護(hù)系統(tǒng)：交流電流表、電壓表、功率表、功率因數(shù)表、頻率表、電能表、轉(zhuǎn)速表、 運(yùn)行時(shí)間累計(jì)表及相應(yīng)配套的電流互感器、 電壓互感器、測(cè)量轉(zhuǎn)換開關(guān)；燃?xì)鈾C(jī)的進(jìn)口氣壓、 水溫及排煙溫度、油溫、機(jī)油壓力、缸溫、同期測(cè)量?jī)x表及同期控制設(shè)備、運(yùn)行狀態(tài)預(yù)告、 故障報(bào)警信號(hào)、水溫、油溫過(guò)高報(bào)警。發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)信號(hào)：潤(rùn)滑油壓過(guò)低、超轉(zhuǎn)速故障報(bào)警并停車。15/25YfCHEONG4F歸頁(yè)動(dòng)/J低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)2) 低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)的安全性 細(xì)水霧輸送系統(tǒng)流程瓦斯經(jīng)過(guò)水位自控式水封阻火器和金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器，進(jìn)入瓦斯輸送管道。與瓦斯輸送管道并行的輸水管內(nèi)的水由水泵加壓，通過(guò)水霧

42、發(fā)生器在瓦斯輸送管道內(nèi)連續(xù)成 霧。細(xì)水霧與瓦斯在管道內(nèi)混合輸送。細(xì)水霧凝結(jié) ，經(jīng)脫水器脫水后循環(huán)使用。 濕式水位自控組火器阻火器由雷達(dá)液位計(jì)、水封阻火罐、水位自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、工控機(jī)等部分組成，實(shí)現(xiàn)水封 阻火罐水面的全自動(dòng)監(jiān)控。雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量水封水位，并將信號(hào)傳給監(jiān)控系統(tǒng)；水位監(jiān)控系 統(tǒng)判斷水位高低，按程序設(shè)定適時(shí)放水或加水。工控機(jī)用于實(shí)現(xiàn)水封阻火罐的模擬控制及參 數(shù)的設(shè)置。 金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器在瓦斯輸送管道上裝有瓦斯專用阻火器，能夠有效阻止管道內(nèi)火焰的傳播，保證瓦斯輸 送安全可靠。阻火原理是基于火焰冷壁淬熄現(xiàn)象，火焰以一定速度進(jìn)入阻火芯狹縫時(shí)， 反應(yīng)活 化中心的自由基和自由原子與冷壁相

43、碰撞放出其能量，反應(yīng)區(qū)的熱量流向冷壁邊界?；鹧婷?達(dá)到一定距離時(shí)，開始形成熄火層，自由基越來(lái)越少直到?jīng)]有，火焰熄滅。 細(xì)水霧滅火技術(shù)在瓦斯輸送過(guò)程中，細(xì)水霧與瓦斯混合均勻，并以一定的速度流動(dòng)，長(zhǎng)期、連續(xù)地形成 細(xì)水霧。其滅火機(jī)理是：細(xì)水霧在汽化的過(guò)程中，從燃燒物表面吸收大量的熱量，從而使燃 燒周圍溫度迅速降低，當(dāng)溫度降至燃燒臨界值以下時(shí)，熱分解中斷，燃燒隨即終止。細(xì)水霧 在輸送過(guò)程中，可以防止因靜電而產(chǎn)生電火花，引起火焰?zhèn)鞑ァ?循環(huán)脫水技術(shù)脫水器由旋風(fēng)脫水和重力脫水串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置在瓦斯發(fā)電機(jī)組前端，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組分別 配備一套脫水器。旋風(fēng)和重力脫水裝置上分別設(shè)置彈簧自復(fù)位式防爆門，出廠時(shí)彈簧開啟

44、壓 力設(shè)置完成。脫水器脫出來(lái)的水由水泵加壓循環(huán)使用。 瓦斯輸送系統(tǒng)壓力控制技術(shù)為保證煤礦水環(huán)真空泵的安全運(yùn)行和整個(gè)輸送系統(tǒng)工作在設(shè)定的壓力范圍內(nèi)，在輸送系 統(tǒng)的主管道上設(shè)置一個(gè)瓦斯安全放散器。當(dāng)輸送系統(tǒng)管道壓力增高時(shí)，內(nèi)套水面下降，外套 水面上升；當(dāng)內(nèi)套水面下降到露出內(nèi)套下沿時(shí)，瓦斯便通過(guò)水溢出排空。系統(tǒng)壓力可通過(guò)改 變放散器內(nèi)的水量來(lái)調(diào)整。通過(guò)液位變送器可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制。瓦斯的排空是通過(guò)水而放散到空中的，因此放散器能夠?qū)⑼獠靠赡艽嬖诘幕鹪磁c系統(tǒng)內(nèi)瓦斯隔離，實(shí)現(xiàn)安全放散。 細(xì)水霧輸送監(jiān)控技術(shù)通過(guò)采集細(xì)水霧輸送的相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)顯示，對(duì)超限參數(shù)進(jìn)行報(bào)警，并自 動(dòng)控制輸送系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)

45、操作，有效的保證輸送系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)具有歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 查詢和打印功能。3 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)組對(duì)燃?xì)獾囊?.1 機(jī)組對(duì)煤礦瓦斯的要求1) 瓦斯溫度w 45C。2) 瓦斯壓力3kpa10kpa，壓力變化速率w 1kpa/min。3) 瓦斯中甲烷體積含量不低于 9%甲烷濃度變化速率w 2%/min。4) 按理論混合比混合后，混合氣體的低熱值不低于3MJ/Nm。5) 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜質(zhì)含量w 30mg/Nm注意：燃?xì)怏w積的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是大氣壓 100kpa，環(huán)境溫度20E，相對(duì)濕度30%3.2 機(jī)組對(duì)沼氣的要求1) 沼氣溫度w 40C。2) 沼氣壓力3kpa10kpa，壓力變化速率w 1kp

46、a/min。3) 沼氣中甲烷體積含量不低于45%甲烷濃度變化速率w 2%/min。 甲烷體積含量30%45%勺沼氣，應(yīng)選配低濃度沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)。34) H 2Sw 200mg/Nm5) NHaw 20mg/Nm6) 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜質(zhì)含量w 30mg/Nm7) 沼氣中水分含量w 40g/Nm。3.3 機(jī)組對(duì)天然氣的要求1) 天然氣溫度w 40 C。2) 天然氣壓力100kpa300kpa (增壓機(jī))或30kpa300kpa (非增壓機(jī))。3) 天然氣中甲烷體積含量不低于 70%低熱值32 MJ/Nm345 MJ/Nnt4) H 2Sw 20mg/Nm，總硫含量w 480mg/N&5)

47、 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜質(zhì)含量w 30mg/Nm6) 無(wú)游離水、輕質(zhì)油等。17/25YfCHEONG4F歸頁(yè)動(dòng)/J低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)注意：油井伴生氣需先經(jīng)過(guò)輕質(zhì)油分離與脫水處理。若除掉輕質(zhì)油后甲烷體積含量低于 70%但低熱值達(dá)到32 MJ/Nml以上，需提供氣體具體成分，徑廠家評(píng)審后對(duì)機(jī)組進(jìn)行特殊配 置。3.4 機(jī)組對(duì)焦?fàn)t煤氣的要求1) 焦?fàn)t煤氣溫度w 40C。2) 焦?fàn)t煤氣壓力3kpa10kpa,壓力變化速率w 1kpa/min。3) 焦?fàn)t煤氣中”體積含量w 60%4) H 2SW 200mg/Nm。35) NH3W 20mg/Nm6) 焦油含量w mg/Nr3。7) 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜

48、質(zhì)含量w 30mg/Nm8) 焦?fàn)t煤氣中水分含量w 40g/Nm。3.5 機(jī)組對(duì)發(fā)生爐煤氣的要求1) 發(fā)生爐煤氣溫度w 40C。2) 發(fā)生爐煤氣壓力3kpa10kpa,壓力變化速率w 1kpa/min。3) 發(fā)生爐煤氣中H體積含量w 20%4) H 2Sw 50mg/Nm。35) NHaw 20mg/Nm6) 焦油含量w 50mg/Nrri7) 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜質(zhì)含量w 30mg/NrT8) 發(fā)生爐煤氣中水分含量w 40g/Nm。9) 氣體熱值4MJ/NriTb3.6 機(jī)組對(duì)秸稈氣的要求1) 秸稈氣溫度w 40°C。2) 秸稈氣壓力3kpa10kpa，壓力變化速率w 1kpa/

49、min。3) 秸稈氣中體積含量w 20%4) H 2Sw 50mg/N&5) NHaw 20mg/N&6) 焦油含量w 50mg/Nrri7) 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜質(zhì)含量w 30mg/Nm8) 秸稈氣中水分含量w 40g/Nm。9) 氣體熱值4MJ/NH3。3.7 機(jī)組對(duì)油母頁(yè)巖氣體的要求1) 油母頁(yè)巖氣溫度w 40C。2) 油母頁(yè)巖氣壓力3kpa10kpa,壓力變化速率w 1kpa/min。3) H 2Sw 50mg/Nm。4) Ntw 20mg/Nm。5) 焦油含量w 50mg/Nm。6) 雜質(zhì)粒度w 5卩m,雜質(zhì)含量w 30mg/Nm7) 油母頁(yè)巖氣中水分含量w 40g

50、/Nm。注意:(1)(2)(3)(4)8) 氣體熱值3.5MJ/Nmt以上數(shù)據(jù)在距離機(jī)組燃?xì)膺M(jìn)氣調(diào)壓閥前 1m內(nèi)測(cè)量有效。若氣源壓力過(guò)低，機(jī)組即使能正常啟動(dòng)，也有可能達(dá)不到應(yīng)有功率。用戶在選購(gòu)機(jī)組前，應(yīng)提供氣體成份、壓力，以便公司提供優(yōu)化、適宜的產(chǎn)品。當(dāng)燃?xì)獬煞莩鲆?guī)定的范圍時(shí)，用戶應(yīng)與廠商溝通，根據(jù)氣體成份、燃?xì)馓幚砉?藝流程和燃?xì)馓幚碓O(shè)備等因數(shù)，最終核實(shí)是否可行。(5) 燃?xì)庠谑褂们皯?yīng)經(jīng)過(guò)處理，如脫硫、過(guò)濾、氣體分離、穩(wěn)壓等，溫度過(guò)高還應(yīng)采 用冷卻器進(jìn)行冷卻，確保燃?xì)庵袩o(wú)液態(tài)成份。不同燃?xì)馓幚砹鞒滩煌?6) 若可燃?xì)怏w中含硫及氨成份較高，不僅會(huì)嚴(yán)重腐蝕火花塞電極，而且會(huì)使機(jī)油中酸值增加，

51、腐蝕機(jī)組內(nèi)部零件，同時(shí)易于生成沉淀物，增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的腐蝕和磨損。4 濟(jì)柴1100GF-WK型瓦斯發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益分析4.1 一般參數(shù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間：考慮到機(jī)組的正常保養(yǎng)及維護(hù)，機(jī)組運(yùn)行時(shí)間每年按7200小時(shí)計(jì)算。機(jī)組運(yùn)行功率：機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行功率以1000千瓦(機(jī)組在大氣壓力為100kPa,環(huán)境溫度25C, 空氣相對(duì)濕度30%燃?xì)馄焚|(zhì)符合相關(guān)規(guī)定時(shí)，能輸出額定功率。并能以額定功率方式連續(xù) 工作12小時(shí)，以90%勺額定功率長(zhǎng)期運(yùn)行。)。機(jī)組折I舊一般機(jī)組大修周期大于 30000小時(shí)，可經(jīng)過(guò)三次大修，使用年限按 10年 計(jì)算，折舊費(fèi)用約20萬(wàn)元每年。電價(jià)：國(guó)家現(xiàn)行政策下，瓦斯發(fā)電機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)為：0.38

52、（基本上網(wǎng)電價(jià)）+0.25（國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼，需根據(jù)地區(qū)財(cái)政政策計(jì)算）=0.63元/ kW.h; 結(jié)合煤礦實(shí)際電量使用情況，充分考慮電站發(fā)電自發(fā)自用，沖抵電費(fèi)，電價(jià)可按照約0.5 元/ kW.h計(jì)算4.2 單臺(tái)瓦斯發(fā)電機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益分析單臺(tái)1100GF-WK型瓦斯發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行功率按 1000kW計(jì)算。機(jī)組熱耗率：< 10MJ/ kW.h,折合成發(fā)電量計(jì)算，每標(biāo)準(zhǔn)方純瓦斯可發(fā)電3.33.5度電。 在CH含量100工況下，單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行每小時(shí)消耗瓦斯量約303m3；年發(fā)電量：1000kW< 7200h= 720 萬(wàn)（kW.h）年發(fā)電產(chǎn)值：720X 0.5 = 360萬(wàn)元運(yùn)行成本：可控制

53、在55萬(wàn)元內(nèi)。平均每千瓦時(shí)運(yùn)行成本在 0.075元左右。具體分析如下：設(shè)備折舊費(fèi)用：折舊成本按20萬(wàn)元/年。配件成本：主要是發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油濾芯、空氣濾芯等，考慮到一些部件的損壞更換，從機(jī)組投產(chǎn)到報(bào)廢期間內(nèi)平均配件成本在 5萬(wàn)元/年。維修成本：機(jī)組使用過(guò)程中根據(jù)機(jī)組具體情況，包括中修保養(yǎng)（1000012000小時(shí)中修 一次，費(fèi)用10萬(wàn)元/臺(tái)次）、大修費(fèi)用（2000025000小時(shí)大修一次，費(fèi)用平均 20萬(wàn)元/臺(tái) 次），平均維修成本為（10 + 20）X 4- 10= 12萬(wàn)/年。維護(hù)成本：包括人員工資等。電站設(shè)站長(zhǎng)1名，機(jī)組維護(hù)工6人，2人一班，實(shí)行8小 時(shí)工作制；維修工2名，一機(jī)一電。共9人，平

54、均年薪約3萬(wàn)，電站每年維護(hù)成本約27萬(wàn), 平均單臺(tái)成本按照電站容量計(jì)算，若電站由 4臺(tái)機(jī)組組成，則單臺(tái)成本約為6.75萬(wàn)元。機(jī)油成本：?jiǎn)闻_(tái)機(jī)組全年機(jī)油成本約為6萬(wàn)元。燃?xì)獬杀荆褐饕獮楣艿谰S護(hù)成本、凈化成本等，單臺(tái)機(jī)組可控制在2萬(wàn)元內(nèi)。輔助設(shè)備維護(hù)及其他：燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等輔助設(shè)備的維護(hù)及其他， 按2.5萬(wàn)元計(jì)算。機(jī)組運(yùn)行總成本為：20+ 5+ 12+ 6.75 + 6+ 2 + 2.5=54.25萬(wàn)元。平均成本 為：54.25萬(wàn)元十720萬(wàn)千瓦時(shí)"0.075元/kW.h單臺(tái)瓦斯發(fā)電機(jī)組年利潤(rùn)：360萬(wàn)元-54.25萬(wàn)元=305.75萬(wàn)元。21/25yM YfCHEON

55、G"昭書動(dòng)R低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)另，電站可通過(guò)配套余熱回收裝置和 CDM項(xiàng)目提取CO減排資金增加經(jīng)濟(jì)效益。余熱利用產(chǎn)值：機(jī)組配備余熱回收裝置，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。每小時(shí)可產(chǎn)生約0.8噸的蒸汽（壓力為0.4 0.6Mpa）;蒸汽價(jià)格按200元/噸計(jì)算，全年可節(jié)約蒸汽成本115.2萬(wàn)元。4.3 結(jié)論通過(guò)該瓦斯發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)施，有效的解決了煤礦瓦斯安全問(wèn)題和瓦斯抽放對(duì)環(huán)境的污染， 通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)，發(fā)展了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高了能源的綜合利用率。發(fā)展以瓦斯發(fā)電為代表的綠色電力，符合國(guó)家鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè)政策，通過(guò)對(duì)資源的高效利用， 為企業(yè)增加了效益，降低了生產(chǎn)成本，而且有利于環(huán)境保護(hù)，是立國(guó)利民、造福社會(huì)的綠色 環(huán)保項(xiàng)目。電站采用濟(jì)南柴油機(jī)股份有限公司生產(chǎn)、代表國(guó)際先進(jìn)水平的閉環(huán)電控系列瓦斯發(fā)電機(jī) 組，能適應(yīng)瓦斯?jié)舛茸兓?，具有高智能化、運(yùn)行可靠、綜合效率高的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電站的穩(wěn)定運(yùn) 行提供了強(qiáng)有力的設(shè)備保證。5煤礦瓦斯往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電站安全要求以煤礦瓦斯為主要燃料的往復(fù)式內(nèi)