基于瓦斯發電技術的應用分析

摘要：瓦斯發電技術屬于新型技術，應用該技術既能起到環境保護的作用，也能實現煤礦生產的節能減排，對于促進煤礦行業的可持續發展具有十分重要的意義。本文分析了瓦斯發電技術的類型，并就其具體的應用措施進行探究，希望對推動瓦斯發電技術的發展有所幫助。

關鍵詞：瓦斯發電技術;應用措施;節能減排;內燃機

引言：由于瓦斯屬于溫室氣體，排放到大氣之中容易產生溫室效應，因此，降低瓦斯排放量是煤礦行業可持續發展的重要保障。瓦斯發電技術的應用，能夠將瓦斯轉化為電能，既能提升瓦斯的燃燒效率，也能降低對大氣造成的污染，因此，在煤礦開采過程中對瓦斯發電技術的應用十分廣泛。不僅降低了瓦斯對溫室效應產生的影響，而且還能有助于緩解電力緊張的狀況。

1瓦斯發電技術的類型

1.1內燃機瓦斯發電

在煤礦開采過程中，會產生相應的瓦斯，對瓦斯的開采，通常會應用到井下瓦斯抽放系統以及地面輸送系統，借助負壓風機將瓦斯從巷道中抽取到地面。為了避免出現瓦斯爆炸現象，應注重做好瓦斯處理工作，要結合瓦斯的體積分數來確定對瓦斯的利用方式。有的煤礦企業會將體積分數超過40%的高瓦斯氣體無償供給當地居民使用，針對體積分數低于40%的瓦斯，通常會直接排放到大氣之中或者直接點燃排放，這一方面會對大氣造成嚴重的污染，另一方面還會影響瓦斯的利用效率。因此，可以應用內燃機瓦斯發現工藝，通過內燃機發電機組將空氣與瓦斯的混合氣體加壓，電子點火爆燃做工，推動活塞移動^[1]，進而帶動發電機發電。

1.2乏風瓦斯發電

煤礦開采必然會涉及到井下作業，工作人員在井下也需要呼吸新鮮的空氣，為此，需要向井下壓送潔凈空氣，在井下通風口排出廢氣。這些廢氣通常也會被稱為乏風，在乏風之中也會含有少量的瓦斯，如果隨著乏風一同排放道大氣之中，會對大氣造成一定的污染，同時也會造成一定的能源浪費。而乏風瓦斯發現是指將瓦斯濃度大于0.2%的乏風送入氧化器進行無焰燃燒，再應用換熱器吸收燃燒過程中產生的熱量，用這些熱量來制取熱水或者蒸汽，應用蒸汽帶動汽輪機發電。這種方式既能銷毀瓦斯，也能利用瓦斯進行發電，同時所產生的熱水還可以用來供熱。

1.3燃氣輪機瓦斯發電

直接在煤層上鉆孔所開采的瓦斯氣，其含有甲烷的濃度可以超過90%，這樣的濃度已經十分接近天然氣。這種瓦斯氣體可以通過遠距離管道運輸，也能夠實現加壓罐裝運輸，因此這種瓦斯通常會被用作民用燃料或者化工原料，同時也可以用來發電。通常會應用燃氣輪機發電，但是由于高濃度瓦斯的應用范圍比較廣泛，因此在發電過程中的應用并不十分廣泛。

2內燃機瓦斯發電的關鍵技術

2.1瓦斯品質處理

目前，瓦斯發電過程中所應用到瓦斯通常都為煤礦開采過程中抽取的瓦斯氣。而瓦斯的品質則會對發電的效果產生直接影響，因此，在進行內燃機瓦斯發電之前需要對瓦斯進行處理，提升瓦斯的品質，保障發電機組的正常運行。首先要降低瓦斯氣的含水量，從井下抽取的瓦斯，水蒸氣的含量較大，這會給發電機組的運行帶來十分不利的影響，因此需要對瓦斯進行脫水除濕處理。通常會應用冷凝排水的方式來降低瓦斯氣中的含水量。其次，要將瓦斯中的雜質去除，從井下抽取的瓦斯中會含有大量的粉塵，另外還會包含著大量的有害氣體。在應用瓦斯發電之前需要去除這些雜質。通常可以應用過濾器來去除瓦斯中的粉塵，并應用冷凝氣體析出有害氣體。再次，要對瓦斯的壓力進行調節，受井下條件的影響，導致抽出的瓦斯氣體的濃度與壓力也不相同，甚至濃度和壓力還會存在較大的差異。因此應用瓦斯發電之前需要對瓦斯的壓力進行調節。可以先將瓦斯送入到儲氣柜之中，能夠起到穩壓的作用，除此之外，在瓦斯氣體進入發電機組階段，需要應用變頻羅茲風機進一步調節壓力。最后，在瓦斯氣體進入到發電機之前，需要注重溫度控制。在此過程中，要結合氣溫狀況來對瓦斯氣的溫度進行調節。由于瓦斯氣體的溫度較高，因此通常都會應用到降溫裝置來對瓦斯氣體進行降溫處理^[2]。

2.2瓦斯的濃度和氣量控制

瓦斯的熱值是瓦斯氣的濃度與氣量的具體表現，熱值通常也稱作內能。瓦斯的熱值會對發電機組的運行狀態產生直接影響，進而會影響到最終的發電量。但是由于抽放瓦斯的濃度并不恒定，不能從某一濃度計算發熱量，這便需要將瓦斯氣發熱量折合成純瓦斯來進行計算。從長情況下，1m³純瓦斯的發電量在3-3.5kWh左右。如果瓦斯的發熱量降低，會導致發電機組轉速也隨之降低，影響發電機組的發電能力。如果瓦斯濃度過低，則會導致內燃機停機，甚至還會造成事故發生，因此，做好瓦斯的濃度和氣量控制工作至關重要。但是如果瓦斯濃度過高，則會導致瓦斯氣的燃燒效率降低，進而造成大量的浪費。針對這種情況，同樣需要把控瓦斯的濃度。瓦斯的濃度和氣量控制，通常會應用線性控制策略或者DCS控制平臺，起到瓦斯的濃度和氣量起到調節與控制的作用，使進入發電機之前的瓦斯濃度高于30%。

2.3內燃機發電機組的運行策略

對于燃氣內燃機發電機組而言，其單機機組的容量相對較小，通常情況下，單機機組的容量主要包括三種，即500 kW、2000 kW以及4000 kW。應用瓦斯發電，通常都需要應用多臺單機機組，并且需要多臺單機機組同時運行才能實現發電。但是井下抽放的瓦斯氣量并不恒定，抽放的瓦斯氣量會受到溫度變化的影響，如果瓦斯氣量充足，則可以確保機組全部滿負荷運行。但是在瓦斯氣量不足時，則需要對發電機進行降負荷運行，或者停運幾臺發電機。總之，要結合實際情況，選擇最經濟的運行模式，這樣才能提升瓦斯發電的經濟效益。

結束語：目前，我國的瓦斯發電技術尚處于起步階段，仍存在有待完善的地方。我國對濃度高于30%的瓦斯發電技術的應用比較廣泛，但是受瓦斯濃度以及瓦斯氣量的影響，瓦斯發現缺乏可靠性與穩定性。因此，針對瓦斯發電技術，需要加強研發與探索，積極探尋更加經濟有效的發電技術，提升對瓦斯的利用率。

參考文獻

[1]劉歡，顧鵬. 關于低濃度瓦斯發電技術在五輪山煤礦的應用[J]. 內蒙古煤炭經濟，2016，（02）：37+81.

[2]張漢昌，徐春香，張金波，薄峰. 低濃度瓦斯發電系統瓦斯配送技術的應用[J]. 陜西煤炭，2013，32（02）：75-77.

作者簡介：尹宏亮（1975-）男，漢，本科，山西省呂梁市柳林縣人，助理工程師，瓦斯發電方面.