瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運行工況分析分析

瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運行工況分析分析低濃度瓦斯機組直接接入抽放站時會對瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運行造成一定影響，基于瓦斯抽采站安全運行的重要性，文章對瓦斯電站建成后水環(huán)真空泵運行工況開展了針對性分析，并提出了改善系統(tǒng)壓力的措施，結(jié)果說明，只要對水環(huán)真空泵采取合理的技術(shù)措施，低濃度瓦斯發(fā)電站的建設(shè)不會對瓦斯抽采站運行帶來安全隱患。

高瓦斯礦井或瓦斯突出礦井均建有永久性地面瓦斯抽放站，受礦井抽采條件限制，大部分地面瓦斯抽放站抽采的瓦斯?jié)舛容^低，主要綜合利用方式是采用低濃度瓦斯發(fā)電機組開展發(fā)電。低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)一般采用細水霧和低濃度瓦斯混合輸送方式，瓦斯進入發(fā)電機組之前一般只開展簡單處理，瓦斯品質(zhì)較差，較多的水、粉塵進入瓦斯發(fā)電機組，導(dǎo)致一系列的問題出現(xiàn)，主要表現(xiàn)為發(fā)電效率下降、出力降低、設(shè)備可用率大幅度縮減、運行維護成本增加等。因此，低濃度瓦斯發(fā)電機組應(yīng)設(shè)置瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)，以提高機組運行經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、可靠性。低濃度瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)阻力較大，同時因為低濃度瓦斯加壓存在諸多技術(shù)難題，絕大多數(shù)低濃度瓦斯輸送動力完全依靠抽放站排氣背壓，瓦斯輸送系統(tǒng)的接入會對抽放站水環(huán)真空運行造成一定程度的影響。針對上述情況，文章對瓦斯電站建成后水環(huán)真空泵運行工況開展了分析，并提出了改善系統(tǒng)壓力的措施。1、低濃度瓦斯輸送阻力計算

低濃度瓦斯發(fā)電機組裝置較多，主要包括水封阻火器、絲網(wǎng)過濾器、瓦斯專用干式阻火器、流量測量裝置、霧化裝置、低濃度瓦斯預(yù)處理裝置、各類閥門等。低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)阻力計算如下：

沿程阻力可按式(1)～(3)開展計算：

1)工況一：設(shè)計流量下，低濃度瓦斯不考慮預(yù)處理裝置，系統(tǒng)壓力損失為7540Pa，水環(huán)真空排氣壓力為99.54kPa，電機軸功率為374kW，電機備用系數(shù)為1.06，基本能夠滿足要求。因此，當(dāng)瓦斯輸送系統(tǒng)未設(shè)置瓦斯預(yù)處理裝置或瓦斯輸送距離不遠時，系統(tǒng)直接接入后水環(huán)真空泵背壓提高不大，配套電機能滿足系統(tǒng)要求，低濃度瓦斯發(fā)電機組不會危害到抽放站安全運行。

2)工況二：設(shè)計流量下，瓦斯輸送系統(tǒng)考慮預(yù)處理裝置，系統(tǒng)壓力損失為12040Pa，水環(huán)真空排氣壓力為104.04kPa，電機軸功率需要為413kW，原有電機不能滿足抽放站運行需要，應(yīng)采取技術(shù)措施。因此，當(dāng)?shù)蜐舛韧咚馆斔拖到y(tǒng)設(shè)置完善的氣體預(yù)處理或長距離輸送且沒有加壓措施情況下，水環(huán)真空泵背壓增加較大，配套電機不能滿足系統(tǒng)要求，系統(tǒng)直接接入后會影響抽放站抽采能力。

3)工況三：實際流量為設(shè)計流量90%時，排氣壓力為104.04kPa時，泵軸功率為372kW，電動機備用系數(shù)為1.07，基本能滿足要求。因此，當(dāng)系統(tǒng)阻力較大，水環(huán)真空泵排氣背壓較高，但抽放混合流量減少時，配套電機也能滿足要求。

2.4、改善系統(tǒng)壓力可采取的措施

1)加強抽采管理、減少真空系統(tǒng)泄漏，可提高抽采瓦斯?jié)舛?、減少抽采混合量，可有效降低水環(huán)真空泵的功率、提高電機富余系數(shù)。如冀中能源宣東煤礦風(fēng)井瓦斯抽采站初始瓦斯抽采濃度為15%，瓦斯電站建成后水環(huán)真空泵出力略顯缺陷，煤礦加強抽采措施后瓦斯抽采濃度提高到20%，在其它條件不變情況下完全能滿足瓦斯電站需要，并能保證煤礦安全抽采。

2)當(dāng)采取上述措施不能滿足要求時，在抽放站電氣系統(tǒng)基本不變的前提下，可適當(dāng)增加電機功率。如陽煤集團平舒煤礦麻地溝瓦斯抽采站水環(huán)式真空泵配套電機功率為400kW，低濃度瓦斯電站擬采用冷凍式深度脫水技術(shù)，系統(tǒng)阻力較大，原有電動機功率缺陷，技術(shù)論證后更換為450kW電機，其它系統(tǒng)基本不變。改造后瓦斯抽采站可以滿足低濃度瓦斯輸送需要。

3)如果上述技術(shù)措施仍不能滿足要求時，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較可設(shè)置中間泵站，采取水環(huán)真空泵或水力噴射泵加壓以克服瓦斯輸送系統(tǒng)阻力。如潞安集團和順一緣煤礦瓦斯抽采站設(shè)計時水環(huán)式真空泵背壓較低，隨著瓦斯抽采量大幅度，原有水環(huán)式真空泵不能滿足低濃度瓦斯輸送需要，抽采站改造條件也比較差，系統(tǒng)采用在中間設(shè)置水環(huán)真空泵加壓方案，可以滿足瓦斯輸送需要，但占地和投資較大，運行管理要求也比較高。

4)低濃度瓦斯也可以采用真空變壓吸附提純技術(shù)，將低濃度瓦斯?jié)舛忍岣吆箝_展遠距離輸送或開展瓦斯預(yù)處理。但低濃度瓦斯真空變壓吸附提純方案投資較大、運行成本較高，不宜應(yīng)用在低濃度瓦斯發(fā)電上。3、低濃度瓦斯發(fā)電機組設(shè)計建議

1)低濃度瓦斯發(fā)電站宜靠近瓦斯抽放站，管道附件設(shè)置、管路布置、管材選擇要安全合理，最大限度地減少系統(tǒng)阻力。

2)新建低濃度瓦斯抽放站，水環(huán)真空泵設(shè)計選型時可根據(jù)綜合利用條件適當(dāng)提高選取背壓范圍。

3)建設(shè)低濃度瓦斯發(fā)電機組應(yīng)切實落實以下三個環(huán)節(jié)：認(rèn)真收集瓦斯抽放站設(shè)計詳細數(shù)據(jù)，全面了解各專業(yè)設(shè)計基本情況，務(wù)求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；需要現(xiàn)場測試瓦斯抽采站實際運行數(shù)據(jù)，包括井下抽采狀況、實際抽采量、抽采濃度、電機功率等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)測試應(yīng)在不同時間段內(nèi)開展，并和原始設(shè)計開展比照；了解礦井開采計劃和后續(xù)瓦斯抽采計劃，對瓦斯輸送系統(tǒng)規(guī)模開展初步規(guī)劃。

綜上所述，瓦斯發(fā)電機組建設(shè)前期應(yīng)對以上因素開展綜合性分析，根據(jù)抽放站原始設(shè)計、實際運行狀況、后期抽采計劃等因素制定合理整改措施，這是保證低濃度瓦斯發(fā)電機組、瓦斯抽放站、煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。4、結(jié)論

1)低濃度瓦斯發(fā)電機組設(shè)置氣體預(yù)處理裝置可以改善機組運行狀況、提高機組運行經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、可靠性，應(yīng)積極推廣，但其系統(tǒng)阻力較大，會影響瓦斯抽采站水環(huán)真空泵安全運行，對煤礦安全生產(chǎn)造成一定隱患，這是低濃度瓦斯預(yù)處理技術(shù)在瓦斯發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用推廣的一