平寶首山一礦煤層氣發(fā)電技術(shù)研究

摘要：煤炭開采必須治理瓦斯災(zāi)害，治理瓦斯是為了更持續(xù)發(fā)展，因此筆者結(jié)合平寶首山一礦煤層氣發(fā)電技術(shù)利用瓦斯治進(jìn)行了具體的研究，具有一定推廣價值。

關(guān)鍵詞：首山一礦 煤層氣 發(fā)電

0 引言

平寶公司首山一礦位于平頂山市襄縣境內(nèi)，于2008年6月被撫順煤科院鑒定為煤與瓦斯突出礦井，礦井主采煤層戊9-10煤層瓦斯壓力較大，最大為5.91MPa。己15、17煤層埋藏深度大，應(yīng)力較大，瓦斯壓力1.57MPa，瓦斯含量10.46m3。煤與瓦斯突出事故和瓦斯超限事故在礦井投產(chǎn)后將直接制約著礦井的高產(chǎn)高效，并嚴(yán)重威脅著職工的生命安全和生產(chǎn)安全、嚴(yán)重影響礦井采掘接替。因此，采取不同的針對性管理措施，防治煤與瓦斯突出和瓦斯超限，對確保采掘安全，提高勞動效率，改善礦井經(jīng)濟(jì)、社會效益有著非常重要的意義。

1 技術(shù)原理

1.1 煤層氣資源狀況

2008年6月平寶公司被煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院鑒定為突出礦井，戊8、戊9-10、已15、已16-17煤層均為突出煤層，其瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)如表1：

1.2 煤層氣抽采的必要性和可行性

瓦斯抽放的必要性：

1.2.1 瓦斯抽放是保障能源安全的前提

煤炭是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)。瓦斯抽放是煤礦安全生產(chǎn)的需要。煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中始終占70%左右。預(yù)測到2010年煤炭占60%左右，2050年將占50％以上，因此，煤炭在相當(dāng)長的時期內(nèi)仍將是我國的主要能源。當(dāng)前，快速增長的經(jīng)濟(jì)對煤炭工業(yè)發(fā)展提出了更高的要求。為此，必須確保煤炭工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康地發(fā)展。

煤礦瓦斯（煤層氣），是一種以吸附狀態(tài)為主、“藏身”在煤系地層中的非常規(guī)天然氣，其成分與常規(guī)天然氣基本相同。在煤炭開采過程中，瓦斯會自動散發(fā)出來。當(dāng)空氣中瓦斯?jié)舛仍?.5％到16％之間時，遇明火就會發(fā)生爆炸，而濃度在9.5％的時候，其爆炸威力最大，破壞性也最強(qiáng)。瓦斯爆炸時產(chǎn)生高溫、高壓、沖擊波，并放出有毒氣體。瓦斯爆炸已成為危及煤礦工人生命安全的“第一殺手”。

平寶公司2008年6月被煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院鑒定為突出礦井，其中戊9-10、已15、已16-17煤層均為突出煤層，2008年礦井瓦斯鑒定瓦斯絕對涌出量9.74m3/min，相對涌出量9.25m3/t。

因此，瓦斯抽放已成為平寶煤礦瓦斯治理不可缺少的手段。

1.2.2 瓦斯綜合利用是保護(hù)環(huán)境，可持續(xù)發(fā)展的需要

煤礦瓦斯（煤層氣）主要成分(通常占90%以上)是甲烷(CH4)，煤礦瓦斯（煤層氣）是一種潔凈、高效、優(yōu)質(zhì)、安全的能源。在常溫下其熱值為34—37兆焦/每立方米（MJ/m3），它的熱值與常規(guī)天然氣相當(dāng)，是一種很好的高效清潔氣體燃料、一種優(yōu)質(zhì)潔凈的氣體能源。每立方米瓦斯（煤層氣）發(fā)熱量在8000大卡至9000大卡以上，是通用煤氣的２倍至５倍，相當(dāng)于1000克石油或1300克標(biāo)準(zhǔn)煤，燃燒后很少產(chǎn)生污染物。

2 平寶煤礦抽放瓦斯現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)有地面瓦斯抽放站基本情況

地面瓦斯抽放站安裝三臺2BEC-62型水環(huán)真空泵，配400kW防爆電機(jī)，每臺抽放泵額定流量323m3/min，兩臺運(yùn)行，一臺備用，主要對井下本煤層鉆孔、穿層鉆孔及采空區(qū)進(jìn)行抽放，本煤層鉆孔及穿層鉆孔抽放濃度在2～8%CH4，抽放負(fù)壓為200mmHg，純流量為1.5m3/min。采空區(qū)抽放濃度在5～15%CH4，抽放負(fù)壓為70mmHg，純流量為8m3/min。

2.2 現(xiàn)有井下瓦斯抽放泵站基本情況

采區(qū)井下瓦斯抽放泵站安裝兩臺2BEC42型水環(huán)真空泵，配200kW防爆電機(jī)，每臺抽放泵額定流量150m3/min，一臺運(yùn)行，一臺備用，主要對已二翼采區(qū)穿層鉆孔及本煤層鉆孔進(jìn)行抽采。本煤層鉆孔及穿層鉆孔抽放濃度在2～8%CH4，抽放負(fù)壓為200mmHg，純流量為1.5 m3/min。

3 煤層氣發(fā)電的多重效益

煤礦瓦斯抽放不僅是降低礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出災(zāi)害的重要措施，而且可以變害為利，作為煤炭的伴生資源加以開發(fā)利用，并且可以避免對大氣臭氧層的破壞，減少對大氣環(huán)境的污染。因此，從礦井安全生產(chǎn)、勞動保障、資源利用及環(huán)境保護(hù)方面，建立瓦斯抽放系統(tǒng)是十分必要的。

4 發(fā)電項目

平寶公司首山一礦配備TBG620V8燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組四臺，每臺額定功率：560kW。具體技術(shù)參數(shù)如下：4臺機(jī)組；進(jìn)氣量（純量）4×160m3/h；發(fā)電功率2240kW；每年運(yùn)行6000小時；年供電量13440000kW.h/a；年供熱量138240000MJ/a；年耗瓦斯純量3840000m3/a；年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5855t。

5 經(jīng)濟(jì)效益

四臺機(jī)組按年發(fā)電6000小時，總發(fā)電量為13440000度，年經(jīng)濟(jì)效益為1344000×0.78＝1048.32萬元。

6 結(jié)論

6.1 煤層氣發(fā)電符合國家能源產(chǎn)業(yè)政策

對當(dāng)前日益增長的能源緊張的形勢，煤層氣發(fā)電勢必緩解了電力及煤炭的緊張形勢。對提高瓦斯抽放的積極性有重要意義，更對企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有長遠(yuǎn)的意義。

6.2 資源條件好

平寶首山一礦為煤與瓦斯突出礦區(qū)，煤層氣儲量豐富，生產(chǎn)能力大，為電站提供了可靠的動力支持。

6.3 水源充足

設(shè)計選用以礦井排水經(jīng)過處理的凈水，且各個發(fā)電站需水量較小。從而確保高供水的可靠性。

6.4 廠址工程地質(zhì)條件可以滿足建廠要求

廠址地質(zhì)條件較好，地耐力較高。

6.5 接入系統(tǒng)簡單可靠

礦發(fā)電站發(fā)電均接入廣場的地面變電所，不對主力電網(wǎng)形成沖擊。

6.6 環(huán)保社會效益好

本工程采用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，減少溫室氣體（甲烷）的排放，且排放物均不在環(huán)保污染物的限制內(nèi)。已經(jīng)成為一個新型的環(huán)保型項目。