煤礦瓦斯抽放站提高瓦斯利用率的研究

張宏進

（西山煤電集團 杜兒坪礦，山西 太原 030022）

1 杜兒坪礦的瓦斯利用現狀

西山煤電杜兒坪礦的地面固定瓦斯抽放站于2007年投入運行，運行現狀屬于一用兩備，抽放泵均選用2BEC72型的水環真空泵。因其屬于高瓦斯礦井，抽放瓦斯濃度達到30%以上，并且濃度較穩定，符合我國瓦斯二次利用條件，公司經過市場調研，決定建設瓦斯發電廠，將礦井抽出的瓦斯進行二次利用發電，既能減少大氣污染，又能創收利潤增加效益，并可成為一項世界級的環保項目。2008年杜兒坪礦的瓦斯發電廠建成，一期工程共有3臺機組，裝機容量每臺7 100 kW，發電廠運行穩定，直接接入了北石溝6 kV開閉所的Ⅱ段高壓開關柜8736上網發電，用于北石溝站的供電。隨著北石溝35 kV變電站2011年7月份的投入運行，瓦斯電廠的二期工程也在加緊進行，并于2011年11月份也在35 kV系統并網發電，增加了四臺機組，目前共有7臺機組運行。隨著北石溝變電站的升壓改造的完工，瓦斯發電廠的二期工程也就正常投入運行。

2 瓦斯利用中的存在問題

瓦斯發電廠的二期工程投入運行后，新問題出現了。由于瓦斯發電廠發電機組增加了、對瓦斯抽放的要求更高了，只有保證抽放濃度和抽放量才能更好地保證發電機組的可靠運行。這就要求地面瓦斯抽放系統如何能夠避免跑氣、漏氣現象的發生，提高濃度、保證抽放量，更好地為電廠輸送所需的瓦斯。針對這一問題，相關領導及技術人員對礦井的瓦斯抽采系統進行全面調研了解，發現井上下幾處存在漏氣現象，抽放站的φ377閥門在瓦斯抽放泵正常調研運行時，需開一定角度，我們通常開啟10°，保證泵的安全運行，不致使瓦斯從泵體溢出，進入泵房內，引起瓦斯超限斷電停泵現象的發生。這樣，抽放泵的運行是保證了，可是有一部分瓦斯就這樣白白地流走了。做為瓦斯利用的發電廠來說，這種瓦斯泄漏使發電廠感到可惜、心疼。帶著這一問題，一幫人又進行了現場調研試驗，發現開啟泵時φ377閥門需要開啟一定的角度，而在電廠機組全部啟動運行正常后，φ377閥門就可以關閉了，有可能把這一部分瓦斯也有效地加以利用。經過近一年來的調研和試驗，這種方案運行效果良好，不僅保證了瓦斯抽放系統的安全運行，又能更加提高發電廠的經濟效益。再運行一段時間后，發現這種方法費時費力、不很可靠，運行人員總是要考慮φ377閥門的開啟關閉狀態；每次在倒泵時，φ377閥門關的早了會導致瓦斯溢出停泵，造成停泵事故；關的晚了瓦期泄漏嚴重，白白地浪費掉，損失經濟效益。因此，又需尋求良策。

3 提高瓦斯利用率的具體方案

杜兒坪礦機電科與瓦斯發電廠技術人員，多次現場調研探討、多方考慮后，決定采取一項更簡單有效的方案：決定在3號泵的φ377管道與3號泵的進氣管道之間進行連通，這樣可使泵運行過程中利用φ377管道排出的氣體進行回收，重新回到進氣管道內，形成閉式循環。具體方案，見圖1。從圖看出，在φ377排氣管路側與泵進氣管路之間連接了一個門形短路管。這個門形短路管的安裝位置是非常重要的，它須安裝在3號泵的φ377管路與進氣管路側，才能使泵體內溢出的氣體倒流回進氣管路中進行重復利用。故在新增的門形短路管靠近φ377側和進氣管路側各安裝一個球閥，安裝位置需選擇合適，人員操作還得便利。經現場調研后，球閥的安裝用于控制兩個管路間的連通與否，作為可調節設備。這樣改造后，在泵正常開啟時和運行中，運行泵的φ377開啟10°左右，兩臺備用泵的φ377開啟20°左右；運行人員即便是倒泵過程中忘了閥門的操作，也不會影響到泵的安全運行，瓦斯濃度一樣能得到保障。既保證抽放泵的安全運行，又不使瓦斯白白浪費，得到了更好的效果。

圖1 提高瓦斯利用率的方案簡圖

門形短路管安裝完畢后，為了便于監測，我們在門形短路管上安裝了一個氣體壓力計，直接用軟管引至抽放泵旁，運行人員巡檢泵的同時，可方便觀察到管內的壓力顯示，判斷門形短路管的運行狀態，一但發現壓力變化或沒有壓力時，要及時檢查新增門形短路管和新增兩個閥門的開啟、運行狀態；并要及時用瓦斯檢測儀測量泵房內的瓦斯濃度，判斷是否有瓦斯從泵體內溢出，若泵房內瓦斯濃度超過0.5%就須采取相應的泵房通風措施，以確保抽放泵的安全運行。

改造之后，北石溝抽放站的運行一直很穩定，沒有因為泵體內瓦斯的涌出而造成停泵事故，并且φ377閥門的操作次數明顯降低，減輕了運行維護中的工作量。這樣改造后的效果，主要表現在發電廠的運行中，供氣質量有了保障，基本沒有因為瓦斯供給問題而造成停機事故，并且比原來的濃度有所上升；使發電廠二期工程的4臺發電機組全部可靠運行，井下的熱風供給和職工宿舍的取曖問題有了保障。從抽放站到瓦斯發電廠來說，這一技術改造，把幾年來存在的問題得到了較好解決，使得我礦的抽放和發電工作雙雙豐收。

4 結束語

經過一年來的運行表明，所述改造技術可在任何煤礦瓦斯發電項目得到推廣，減少了瓦斯損失量，提高了電廠的效益，保障了抽放泵的安全運行，對經濟效益和安全生產都有很好效果。