高濃瓦斯發(fā)電效率探析

摘要：利用瓦斯發(fā)電不但可解決煤礦的生產(chǎn)安全，減少瓦斯事故，還可以為社會提供環(huán)保、清潔的能源，在緩解溫室效應(yīng)的同時又能夠節(jié)能減排，對于環(huán)境保護和社會發(fā)展具有重要的意義。文中對于高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了簡要論述，在探討瓦斯量定性的同時，對于影響高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)效率的因素給出了一些行之有效的優(yōu)化建議，以供相關(guān)從業(yè)人員參考、借鑒。

關(guān)鍵詞：高濃瓦斯;發(fā)電系統(tǒng);發(fā)電效率;

引言：

作為一種新興的能源應(yīng)用技術(shù)，瓦斯發(fā)電的運用可以緩解國內(nèi)的能源緊張問題，在提高企業(yè)經(jīng)濟效益的同時，為煤礦行業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障。但是在具體的實踐運用過程中，由于國內(nèi)在瓦斯發(fā)電的研究起步較晚，在利用瓦斯發(fā)電的過程中經(jīng)常出現(xiàn)浪費和發(fā)電效率低下的情況，雖然國家和企業(yè)投入了大量的人力資源和物力資源，但是所得到的成效并未能夠達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

1高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)綜述

在通常情況下，高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)的流程是由瓦斯升壓、氣體混合、預(yù)處理、瓦斯發(fā)電、余熱發(fā)電這幾個步驟構(gòu)成。礦井抽放站內(nèi)的瓦斯有著大量的雜質(zhì)與水分，因此預(yù)處理的目的就是把這些瓦斯進(jìn)行除塵、加壓、脫水，確保瓦斯氣體能夠符合發(fā)電機組的生產(chǎn)需要。

2瓦斯量定性

由于燃機的型號較多，在同等的瓦斯量和濃度比之下，燃機組所產(chǎn)生的電能功率、熱能耗和產(chǎn)生的廢棄物排放數(shù)值也有著明顯的不同，所以運用定性分析的方式來確定瓦斯的量是很有必要的。若把瓦斯?jié)舛缺鹊钠骄底鳛殡姀S生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，不但可以滿足不同濃度瓦斯的發(fā)電需要，還能夠有效地避免低濃度機組被閑置的情況，在減少生產(chǎn)成本的同時提高發(fā)電效率。通過綜合性的數(shù)據(jù)比對后得出，采用平均濃度的瓦斯作為機組選型是最具性價比的。

3高濃瓦斯發(fā)電系統(tǒng)的效率優(yōu)化策略

3.1?? 工藝系統(tǒng)優(yōu)化

3.1.1???????? 保障儲氣設(shè)備與混合裝備的合理性

因為瓦斯礦在抽放過程中所產(chǎn)生的濃度比各不相同，所以在抽放瓦斯用以發(fā)電的時候，要把不同濃度的瓦斯嚴(yán)格按照比例進(jìn)行混合，確保瓦斯氣體能夠混合均勻，避免出現(xiàn)氣體分層的情況。隨后把調(diào)配好比例的瓦斯穩(wěn)壓并儲存。值得注意的是，瓦斯氣體混合需要嚴(yán)格按照生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，否則會因為氣體混合不勻而給發(fā)電效率造成影響。圖表一中為某個電站的改造前后數(shù)據(jù)。

3.1.2???????? 優(yōu)化瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)

在預(yù)處理入口母管加裝脫水裝置對瓦斯輸送攜帶水進(jìn)行一次脫水;初級過濾器根據(jù)當(dāng)?shù)赝咚固幚砹亢屯咚骨鍧嵆潭冗x擇精度相對較小的過濾濾芯，過濾掉絕大部分的雜質(zhì);冷卻脫水裝置作為系統(tǒng)二次關(guān)鍵脫水環(huán)節(jié)，必須選擇換熱面積足夠大，制冷機組功率滿足而卻一用一備，確保完全脫掉瓦斯氣中的水;精密過濾器和發(fā)電機組進(jìn)氣燃?xì)鉃V芯必須選擇材質(zhì)好和精度高的過濾器;瓦斯輸送管路保溫必須齊全完整，避免因溫差產(chǎn)生冷凝水;以上環(huán)節(jié)措施可以提高瓦斯氣體的干燥和清潔度。

3.1.3???????? 選擇不銹鋼材質(zhì)的流通介質(zhì)及管道

在瓦斯發(fā)電過程中所使用到的設(shè)備流通介質(zhì)，以及所有管道的材質(zhì)選擇上，要選擇質(zhì)量好的不銹鋼，并在外層加設(shè)保溫層。如果設(shè)備流通介質(zhì)和管道的材料是普通型的碳鋼，那么在北方一些環(huán)境惡劣的區(qū)域或者季節(jié)性氣候里，會因為管道內(nèi)的水蒸氣冷凝而引起銹蝕或者堵塞的情況，嚴(yán)重的還會造成發(fā)電機組停運，用戶還要安排專業(yè)進(jìn)行設(shè)備逐一排查并將其挖開，再更換不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備流通介質(zhì)和管道。

3.2?? 發(fā)電效率優(yōu)化

3.2.1???????? 影響發(fā)電效率的因素及解決辦法

（1）?????? 進(jìn)氣系統(tǒng)。進(jìn)氣系統(tǒng)在正常運轉(zhuǎn)的過程中，要嚴(yán)格控制好氣流的平穩(wěn)性，在設(shè)置平穩(wěn)進(jìn)氣路徑時，還要把進(jìn)氣管道因阻力而造成的影響納入考慮范圍。除此之外，在發(fā)動機的附近區(qū)域還需要加裝彈性優(yōu)良、抗震性能好的連接設(shè)備，從而有效地把發(fā)動機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的噪聲與震動進(jìn)行隔離，提高進(jìn)氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和發(fā)電效率。

（2）?????? 燃燒系統(tǒng)。發(fā)動機在劇烈燃燒的時候需要大量新鮮的空氣，所以在對燃燒系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的過程中，要把發(fā)動機的進(jìn)氣系統(tǒng)放在首位，避免機組生運作時所產(chǎn)生的熱氣流和排放的廢氣進(jìn)入發(fā)動機，讓發(fā)動機能夠在一個低溫、清潔度高的環(huán)境下運行，確保渦輪增壓的壓力能夠處在合理的范圍。

（3）排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)的主要功能就是把發(fā)氣機燃燒時所產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集，并由排氣管道排出。排氣系統(tǒng)在運作時通常會造成機組的生產(chǎn)功率下滑，同時排氣的溫度也會逐漸增高。所以在設(shè)計排氣系統(tǒng)的時候要把排氣背壓控制在最小的范圍內(nèi)，這樣才能夠提高機組的發(fā)電效率，延長發(fā)動機的使用壽命。

（4）?????? 增設(shè)停爐保護裝置。若兩臺或者兩臺上的燃?xì)鈾C共同余熱鍋爐的時候，如果其中一臺燃?xì)獍l(fā)動機停止運行，通常情況下是因為在燃?xì)獍l(fā)動機出口處出現(xiàn)管道泄漏的情況，這就導(dǎo)致了其他運行中的燃?xì)獍l(fā)動機所產(chǎn)生的高溫廢氣漏進(jìn)那臺停止運行的燃?xì)鈾C內(nèi)，高溫的煙氣會在燃?xì)鈾C的管道內(nèi)冷凝并生成水珠，這些水珠的出現(xiàn)給燃?xì)獍l(fā)動機的生產(chǎn)安全會造成巨大的隱患。為了能夠解決這個問題，在發(fā)電機中可以加裝相應(yīng)的停機保護設(shè)備，確保發(fā)動機的使用安全并提高發(fā)電效率。

（5）?????? 增設(shè)防爆保護裝置。如果燃機因故障停止運轉(zhuǎn)時，機內(nèi)的燃?xì)鈱萆⑷胫鳠煹纼?nèi)，此時燃?xì)庵械?CH4成分與空氣混合并達(dá)到一定濃度時，在高溫或者明明火的環(huán)境里容易發(fā)生爆炸。所以在余熱鍋爐中要加裝防爆設(shè)備并做好防爆預(yù)防措施，有效控制機組停運時造成的燃?xì)庑孤﹩栴}，保障機組的生產(chǎn)安全。此外，在進(jìn)行機組招標(biāo)的過程中也要對該問題予以足夠的重視。

（6）?????? 發(fā)電機房的正確通風(fēng)效果。廠房通風(fēng)必須采用發(fā)電機側(cè)下進(jìn)，發(fā)動機側(cè)上出的正壓通風(fēng)降溫方式，使得發(fā)電機軸承、繞組溫度始終處于合理溫度下運行，發(fā)動機本體散熱溫度又可以正壓通風(fēng)降溫。正確的通風(fēng)可以延長發(fā)電機壽命和改善發(fā)動機運行工況，提高綜合發(fā)電機組帶載量。

（7）?????? 發(fā)動機缸套水、中冷水遠(yuǎn)程散熱水箱散熱效果。合理安裝布置散熱水箱，保證散熱效果和能力，使得發(fā)動機夏季高溫季節(jié)缸套水、中冷水都在合理溫度范圍內(nèi)工作，降低發(fā)動機故障率、提高發(fā)電機組負(fù)荷。

結(jié)語：

綜上所述，瓦斯發(fā)電作為清潔能源利用的重要形式，在未來的市場中有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼似髽I(yè)在瓦斯發(fā)電的實踐過程中，應(yīng)當(dāng)要重視瓦斯發(fā)電效率的提高，由機組的工藝系統(tǒng)開始著手，再從中尋找出影響發(fā)電效率的因素及解決辦法，從根本上解決問題，全面提高瓦斯發(fā)電的效率。此外，企業(yè)也要積極宣傳瓦斯發(fā)電的優(yōu)勢與環(huán)保功能，鼓勵和支持瓦斯發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新，為我國的電力發(fā)展事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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作者簡介：

鄒杰（1986-）男，漢，本科，山西省長治市屯留區(qū)人，助理工程師，電氣工程及其自動化方面.