淺談瓦斯電廠余熱利用

李峰松

[摘 要]發展與環境是當今社會的兩大主題，瓦斯發電是一種既減少環境污染，又保護礦工生命安全的技術。瓦斯雖然是可怕的礦井殺手，但同時也是一種非常潔凈的能源，能帶來可觀的利潤。隨著瓦斯發電技術的發展，瓦斯發電廠在逐漸興盛，為了提高礦井瓦斯利用率，減少對大氣環境的污染，開拓出一條變廢為寶的有益途徑，在節能和環保的同時創造出巨大的經濟效益，開發瓦斯電廠余熱利用技術成為必然趨勢。

[關鍵詞]瓦斯電廠；發電；余熱利用；節能降耗

中圖分類號：F426.1；F205 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）48-0002-01

引言

煤層氣（瓦斯）是煤層中的一種伴生氣，它屬于非常規天然氣（其主要成分是甲烷）。在煤礦采煤過程中，瓦斯氣會自動散發出來，它是一種有害氣體，無色、無味、易燃、易爆。長期以來，大量被抽采上來的低濃度瓦斯（濃度<30%），因為利用成本高等原因，不被利用，只能排入大氣，造成溫室效應。近年來，煤層氣發電技術研發和裝備制造水平不斷提高，低濃度瓦斯發電技術應運而生。該技術的應用既能增加能源種類，緩解能源短缺情況，又能實現節能減排和余熱利用的雙重效益。而隨著國家和地方對瓦斯氣抽采利用支持和鼓勵，瓦斯電站裝機規模逐年上升，瓦斯發電技術的研發和裝備制造水平也相應提高。內燃機發電，制造技術成熟，運行狀況穩定，對低濃度瓦斯的適用性，成為現階段瓦斯電站選用的主要設備。然而燃氣發電機組，氣燃料能量只有約35%被發電機組轉化為電能，約有30%-35%的氣燃料能量被高溫煙氣排出，約有20%-25%氣燃料能量被發動機冷卻水帶走，通過機身散熱等能量損失約占10%左右，由此可見，排氣余熱及冷卻水損失的功率比有用功還多。占燃氣發電機燃料近35%熱能的煙氣余熱資源基本上被白白浪費掉。充分利用能源、提高能源利用率的瓦斯發電機組煙氣余熱利用是擺在我們面前的一項新課題。開發燃氣發電機組余熱利用技術，更充分地利用燃氣資源，在節能和環保的同時創造出巨大的經濟效益。

1 瓦斯發電機組煙氣余熱的用途

進入21世紀，國家鼓勵發展綠色循環經濟，倡導建設資源節約型社會，企業對經濟效益、能源利用和環境保護的認識進一步加深。低瓦斯作為一種能源被廣泛應用于發電，但占瓦斯發電機燃料近35%的熱能隨煙氣排空，現階段我國對瓦斯發電機組煙氣余熱的回收還處于初級階段。

1.1 余熱采暖

瓦斯發電機組余熱采暖是在發電機組煙道出口加裝一套余熱回收裝置，熱水循環泵將軟化水送到余熱回收裝置，經加熱的軟化水供給采暖戶，冷卻水再被送到余熱回收裝置加熱，如此一直循環。

1.2 余熱供應洗浴熱水

在余熱采暖的基礎上加裝—套水—水熱交換器，被循環加熱的軟化水通過水—水熱交換器將洗浴用水加熱。

1.3 余熱制冷

余熱制冷的典型代表是溴化鋰吸收式制冷，吸收式制冷和壓縮式制冷的主要差別在于用蒸汽發生器—吸收器裝置代替了壓縮機。用蒸汽發生器吸收瓦斯發電機組煙氣熱量。

2.瓦斯發電余熱利用工藝設計

瓦斯發電是指利用瓦斯中一定濃度的甲烷進行發電，而余熱利用是指對瓦斯發電機組排出來的煙氣余熱進行回收利用，煙氣余熱回收可以產生95℃左右熱水，進而用于企業采暖和洗浴。下面著重從工藝系統、重要設施、設備的工作原理等方面進行闡述。

2.1 煙氣余熱利用系統

瓦斯經過瓦斯發電機組發電后，會產生大量550攝氏度以上的煙氣，煙氣通過真型管換熱器后，轉換成95攝氏度的熱水，然后通過水換熱器進入準用管道進而用于企業采暖或洗浴。

2.2 投入設備

1）真形管換熱器

真形管換熱器是一種采用真形管換熱元件與肋片管樣擴展受熱面、強化傳熱的設備。在其針形管束內構成一個封閉的水循環系統，當來自鍋爐的煙氣進入真形管箱體時，煙氣橫向沖刷針形管受熱面，管內的載熱體水和蒸氣吸收煙氣中的熱量，溫度上升，同時降低了排煙溫度，以充分利用排煙中的余熱。該設備一般安裝在發電機組與排煙管道之間。

2）熱水循環泵

該設備主要分為2種，一種是磁力驅動隔離式，另一種是電機式。其主要工作原理就是通過葉輪的高速轉動使得液體達到一個離心的效果，從而使得液體獲得一個很大的動能，然后通過水泵內部容積的變化使得液體發生能量的轉化，從而達到輸送液體的目的。該設備安裝在針形管換熱器之前。

3）全自動軟水器

該設備主要用于降低水的硬度。由于由于水的硬度主要用由鈣、鎂形成來表示，所以要降低水的硬度就必須將水中的Ca2+、Mg2+（形成水垢的主要成份）置換出來。該設備就是通過采用陽離子交換樹脂將水中的Ca2+、Mg2+置換出來，隨著樹脂內Ca2+、Mg2+的增加，樹脂去除Ca2+、Mg2+的效能逐漸降低，但該設備具有陽離子交換樹脂再生功能。該設備與補水管連接。

4）落地膨脹箱

落地膨脹箱主要用在水系統上，主要是用來吸收由于溫度升高系統水膨脹引起的壓力波動；在變頻供水或其他供水設備上主要是用來調節因閥門開關，水泵啟閉而引起壓力波動，消除水錘效應的一個裝置。其結構主要分為兩部分：外部罐體和內置的氣囊，兩者用法蘭盤連接。在氣囊與罐體之間預充一定壓力的氮氣，這樣當膨脹罐裝在系統上工作時，當系統由于工作壓力異常，壓力升高大于膨脹罐內部預充氮氣壓力時，系統水就會沖入膨脹罐內，吸收壓力波動，避免系統壓力升高過多而損壞其他元器件；當系統由于泄漏等原因壓力降低小于膨脹罐內氮氣壓力時，膨脹罐內那部分水會在氮氣壓力的作用下擠出，補回到系統，維持系統壓力不會降低太多。該裝置安裝在熱水循環泵之前。

5）管材及管路保溫

余熱管線采用符合GB/T8163-1999《輸送流體用無縫鋼管》標準生產制造的無縫鋼管。所有余熱管線采取保溫措施，保溫的工藝要求為：管線除銹--刷防銹漆--包60mm厚巖棉管殼--鐵絲捆扎—鍍鋅鐵皮保護層。施工中遇閥門、彎頭、法蘭等異形零部件處參照上述工藝方法現場處理，以達到保溫效果為目的。

結語

隨著人們對煤礦瓦斯綜合利用研究的不斷深入，特別是由于近年來在低濃度瓦斯發電機組研發方面的突破，會有更多的企業致力于瓦斯發電項目的開發，這也將會產生的更多的煙氣。無論從資源再利用方面考慮，還是從環保角度上要求，瓦斯發電煙氣余熱利用勢必成為一種趨勢。通過本文對瓦斯發電煙氣余熱利用工藝設計的闡述，以期為瓦斯發電煙氣余熱利用起到一定的借鑒作用。

參考文獻

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