瓦斯發(fā)電技術(shù)與節(jié)能減排

武海斌 陳雪文

【摘要】我國煤炭開采深度較多，開采過程中，會(huì)產(chǎn)生瓦斯溢出，且瓦斯含量較高。煤礦瓦斯利用率較低，多數(shù)排空。其溫室效應(yīng)顯著，對(duì)環(huán)境造成污染。采用瓦斯發(fā)電可以有效利用能源，降低對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到節(jié)能減排目的。本文從瓦斯發(fā)電技術(shù)、節(jié)能減排等方面闡述觀點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】瓦斯；瓦斯發(fā)電；節(jié)能減排；影響

節(jié)能減排是全社會(huì)關(guān)注的問題，地球污染日益嚴(yán)重，能源的大量開采和使用導(dǎo)致地球資源嚴(yán)重匱乏。瓦斯又稱天然氣，是一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)為CO2的21倍，其用途廣泛。目前大部分瓦斯存在于礦井中，所抽放的瓦斯多排人大氣中，既浪費(fèi)了資源，又污染了環(huán)境，隨著我國建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的大力推進(jìn)，煤礦瓦斯的規(guī)模開發(fā)、分質(zhì)利用是配合礦產(chǎn)開發(fā)的必然趨勢(shì)，在促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等方面具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如果將礦井中的瓦斯提取出來用于發(fā)電，不僅節(jié)省了其他發(fā)電能源，還有利于礦井的安全，達(dá)到節(jié)能減排的作用，合理利用資源，保護(hù)環(huán)境。

1 瓦斯發(fā)電技術(shù)

瓦斯發(fā)電技術(shù)原理：礦井中的瓦斯氣體采用空氣和水環(huán)式真空泵正壓輸出管收集，被輸送到發(fā)電機(jī)組，經(jīng)過穩(wěn)壓、過濾、凈化后，送人預(yù)燃室，由火花塞點(diǎn)燃出現(xiàn)多個(gè)著火點(diǎn)，然后由機(jī)組程控裝置將預(yù)燃的瓦斯氣通過混合器送人各個(gè)氣缸燃燒做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，完成了瓦斯到電能的轉(zhuǎn)換。每臺(tái)發(fā)電機(jī)組有一個(gè)獨(dú)立的控制柜，柜內(nèi)安裝有進(jìn)口控制模塊可自動(dòng)監(jiān)測(cè)同步，滿足手動(dòng)及自動(dòng)的要求。多臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷自動(dòng)分配功能，滿足并網(wǎng)、并聯(lián)運(yùn)行工況。發(fā)電機(jī)控制柜輸出的400V三相電源并柜后，經(jīng)低壓柜送到升壓變壓器的低壓側(cè)，將電壓升到10kV后，經(jīng)高壓開關(guān)柜控制、保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量，再經(jīng)10kV線路送到礦井110kV變電所的10kV低壓側(cè)并網(wǎng)運(yùn)行，既解決了瓦斯問題，又達(dá)到了節(jié)能環(huán)保目的。根據(jù)相關(guān)資料：1m3濃度100%的純瓦斯，可以發(fā)電3.2-4kWh；1m3濃度30%的瓦斯大約可以發(fā)電1kWh。

瓦斯發(fā)電機(jī)組利用煤礦瓦斯進(jìn)行發(fā)電，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)排放的高溫?zé)煔鉁囟燃s為430℃左右，如不加以有效利用，將直接排向大氣，不僅會(huì)造成能源浪費(fèi)，還減少了不可再生能源的利用率。為了充分和合理地利用這部分余熱，在尾氣排放管道上設(shè)置余熱利用鍋爐，有效吸收高溫?zé)煔庵械臒崃浚a(chǎn)具備一定參數(shù)的蒸汽，在夏季可以帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，在冬季可以為礦井提供采暖用熱源，取代現(xiàn)有的燃煤鍋爐房。

瓦斯發(fā)電站的建設(shè)近幾年發(fā)展迅猛，瓦斯發(fā)電是利用成熟的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)，通過燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)電能和利用余熱鍋爐產(chǎn)生熱能的瓦斯發(fā)電技術(shù)日趨成熟，瓦斯發(fā)電投資小，見效快，在短時(shí)間內(nèi)可收回全部投資，未來該技術(shù)會(huì)成為煤礦瓦斯利用的一種主要方式。

2 節(jié)能減排對(duì)當(dāng)今社會(huì)的影響

節(jié)能減排是指節(jié)約物質(zhì)資源和能量資源，減少廢棄物和環(huán)境有害物的排放；人類的大量開采使地球資源嚴(yán)重短缺，并造成了環(huán)境污染和地球變暖等現(xiàn)象，長此以往，地球會(huì)被人類自己摧毀，所以現(xiàn)在要節(jié)約能源，提高現(xiàn)有資源的利用率，減少能源浪費(fèi)和使用能源造成的污染，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。節(jié)約能源就要提高能源生產(chǎn)力，采用先進(jìn)的科技方法，加強(qiáng)能源效率的管理，使能源的開發(fā)利用轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存更加有效，減少能源在使用過程中造成浪費(fèi)，達(dá)到投入較少的能源，得到更大的經(jīng)濟(jì)效益。在能源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作應(yīng)用上，應(yīng)考慮如何提高能源效率，改良整個(gè)系統(tǒng)，采用高效率節(jié)能的設(shè)備。

在日常生活方面，節(jié)約能源的重點(diǎn)應(yīng)放在省電、省水、省瓦斯等方面。合理用電，節(jié)約用電，以及將一些廢棄能源轉(zhuǎn)化為電能已經(jīng)成為節(jié)能減排工作中的重中之重。節(jié)電：很多工礦企業(yè)的大型機(jī)電設(shè)備因?yàn)楣に嚿a(chǎn)的原因存在著嚴(yán)重的耗能現(xiàn)象，其節(jié)電率在經(jīng)過專業(yè)節(jié)能改造后不影響正常生產(chǎn)的情況下大都在20%以上，綜合國家眾多的工礦企業(yè)這將是一筆巨大的能源財(cái)富。余熱發(fā)電：我國有著最大的煤焦化產(chǎn)業(yè)，有著在數(shù)量和產(chǎn)量上都占世界前列的冶金鋼鐵行業(yè)，水泥行業(yè)。這些行業(yè)在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的大量的余熱，煙氣，尾氣，排放到空氣中不但是對(duì)能源的重大浪費(fèi)也是對(duì)環(huán)境的重大污染，如合理采集利用將其轉(zhuǎn)化為電能既可以減少環(huán)境污染也可獲得大量的電能促進(jìn)能源的再利用。

3 瓦斯發(fā)電對(duì)節(jié)能減排的影響

礦井瓦斯是有機(jī)物通過大約2.5億年的漫長碳化過程演變形成的，這種無色無味的混合氣體雖然無毒，但當(dāng)濃度在4%-16%之間時(shí)卻具有高度爆炸性。雖然瓦斯是可怕的煤礦殺手，但也是一種清潔能源，又是一種溫室氣體，其溫室效應(yīng)為CO2的21倍，直接對(duì)空排放，會(huì)嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，瓦斯發(fā)電技術(shù)，完全可以變廢為寶、化害為利，將瓦斯的主要成分CH，燃燒，生成主要成分為CO2和H2O的尾氣排放，大大減輕其對(duì)大氣環(huán)境的污染，并充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫尾氣產(chǎn)生蒸汽，為礦井的生產(chǎn)和生活提供熱源，可降低礦井鍋爐房的使用率，減少原煤消耗和降低煙氣排放量，對(duì)區(qū)域內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量起到較好的改善作用，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。通過實(shí)施CDM項(xiàng)目，還可以引進(jìn)國外的資金和技術(shù)，促進(jìn)可再生能源技術(shù)的開發(fā)和利用，提高能源效率達(dá)到節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，減少溫室氣體排放的目的，并帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

我國煤層瓦斯氣資源豐富，分布區(qū)域廣，儲(chǔ)量與我國30萬億m3的天燃?xì)赓Y源量基本相當(dāng)，利用瓦斯氣發(fā)電，“以用促抽、以抽促安全”，是瓦斯氣體資源綜合利用最有效的途徑之一，同時(shí)加強(qiáng)煤礦瓦斯綜合治理、加快煤層氣開發(fā)利用，有利于遏制煤礦瓦斯事故、促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)、增加潔凈能源供應(yīng)，還可以優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，促進(jìn)能源行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。瓦斯發(fā)電技術(shù)完全成熟，可在全國有瓦斯抽采的煤礦及有天然氣、石油煉化尾氣、焦?fàn)t尾氣的地方均可推廣應(yīng)用，在保護(hù)環(huán)境方面具有很大的成效。

4 小結(jié)

瓦斯發(fā)電，不僅可以緩解電煤、電力供求矛盾，余熱利用代替燃煤鍋爐等優(yōu)勢(shì)，還減少了大氣的污染和對(duì)臭氧層的破壞，防止大氣中產(chǎn)生導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體，具有良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張子敏.煤礦瓦斯地質(zhì)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010

[2]高廷梁.瓦斯發(fā)電[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010

[3]編委會(huì).中國煤礦開發(fā)技術(shù)萬有文庫[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1997

[4]趙英奎.節(jié)能減排的應(yīng)用與實(shí)踐[M].濟(jì)南：山東大學(xué)出版社，2009