低浓度瓦斯发电技术
瓦斯发电公司企业标准
低浓度 瓦斯发电技术
深圳怡昌动力技术有限公司
低浓度瓦斯发电技术
前言
煤炭是我国一次能源的主体。煤炭工业承载着经济发展、社会进步和民族振兴的历史重任。煤矿安全工作是全国工业安全工作的重中之重。
《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》提出，全国煤矿瓦斯治理与利用工作的发展导向是：树立“瓦斯事故可以预防和避免”、“瓦斯是资源和清洁能源”的意识，依靠科技进步，大力发展先进生产力，正确处理安全与生产的矛盾；通过瓦斯治理与利用，提高煤矿生产力水平，保护矿工生命，节约利用资源，保护生态环境；用严格的安全准入标准，逐步淘汰落后生产力，构建安全、高效、节能、环保的煤炭产业新秩序；用市场化原则调节国家、行业、企业三者利益关系，形成煤炭生产良性循环机制，推动煤炭产业升级；努力建设本质安全型煤矿，确保能源稳定供应和煤炭工业可持续发展。因此，我公司基于成熟的内燃机技术，结合煤矿瓦斯的特点，对柴油发电机组加以改造而成。它由原来燃油改为燃烧瓦斯，发动机驱动发电机运转，达到由机械能转化为电能的目的。
针对煤矿瓦斯浓度不稳定、压力波动大的特点，瓦斯发电机组在燃料供给系统中，采用先进的电子控制系统。首先，发电机组混合器腔内的氧传感器提供精确控制信号，通过步进电机控制空气和瓦斯的流量，实现对空燃比的精确控制，即甲烷与氧气的体积比为1：2。在机组运行过程中，甲烷的含量控制在5％—16％爆炸极限之间，电子点火后，甲烷在气缸内充分爆炸做功，内燃机活塞上下往复运动，带动曲轴旋转，从而发电机转子切割磁力线发出电能。这种技术使内燃机无条件地适应了煤矿瓦斯的特点，解决了因瓦斯不稳定而影响发电机组功率波动大的问题。
采用瓦斯与空气先混合，后增压技术，调低燃比，配合新概念预燃室技术，利用局部点火能量相对优势，尔后放大点火能量，加快甲烷燃烧速度，降低发动机负荷，增加发动机功率，从而大大提高经济效益。这种利用预燃室、电子点火的贫燃技术加大了点火能量，保证了低热值燃气的正常点火，同时降低了排放，减少了环境污染。
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目
录
1 瓦斯抽放技术 ................................................................................................................................... 1 1.1 抽放瓦斯的目的和意义 .................................................................................................................. 1 1.2 瓦斯气体的输送 ............................................................................................................................. 1 1.2.1 湿式液位自控水封阻火技术......................................................................................................... 2 1.2.2 瓦斯细水雾灭火技术 ................................................................................................................... 2 1.2.3 低浓度瓦斯安全输送工艺技术 ..................................................................................................... 3 1.2.4 瓦斯流量计算 .............................................................................................................................. 4 1.2.5 瓦斯输送管道直径计算 ................................................................................................................ 4 1.2.6 管道上细水雾发生器安装数量计算 .............................................................................................. 5 1.2.7 成雾水量计算 .............................................................................................................................. 5 1.2.8 安全输送管道的基本规定 ............................................................................................................ 6 1.2.9 输送管道安全要求 ....................................................................................................................... 7 1.2.10 地面瓦斯排空 ............................................................................................................................ 8 1.3 控制系统........................................................................................................................................ 9 2 瓦斯发电 .......................................................................................................................................... 9 2.1 瓦斯发电的技术难点 .....................................................................................................................10 2.2 煤矿瓦斯发电关键技术 .................................................................................................................10 2.2.1 等真空度膜片混合技术 ...............................................................................................................11 2.2.2 文丘里电控混合器混合技术........................................................................................................11 2.2.3 双蝶门混合器电控技术 ...............................................................................................................11 2.2.4 瓦斯低压进气混合技术 ...............................................................................................................11 2.2.5 低压大流量先导调压控制技术 ....................................................................................................12 2.2.6 TEM 电子管理技术.....................................................................................................................12 2.2.7 瓦斯阻火技术 .............................................................................................................................12 2.3 煤矿低浓度瓦斯发电技术 ..............................................................................................................12 2.3.1 低浓度瓦斯发电条件 ..................................................................................................................12 2.3.2 瓦斯发电机组主要技术特点........................................................................................................12 2.3.3 低浓度瓦斯发电技术的安全性 ....................................................................................................14 3 燃气发动机组对燃气的要求 ...........................................................................................................16 3.1 机组对煤矿瓦斯的要求 .................................................................................................................16 3.2 机组对沼气的要求.........................................................................................................................16 3.3 机组对天然气的要求 .....................................................................................................................16 3.4 机组对焦炉煤气的要求 .................................................................................................................17 3.5 机组对发生炉煤气的要求 ..............................................................................................................17
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3.6 机组对秸秆气的要求 .....................................................................................................................17 3.7 机组对油母页岩气体的要求 ..........................................................................................................18 4 济柴1100GF-WK2型瓦斯发电机组经济效益分析 ...............................................................................18 4.1 一般参数.......................................................................................................................................18 4.2 单台瓦斯发电机组运行经济效益分析 ............................................................................................19 4.3 结论..............................................................................................................................................20 5 煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求............................................................................................20 5.1 放散管 ..........................................................................................................................................20 5.2 瓦斯预处理区................................................................................................................................20 5.3 站址选择.......................................................................................................................................20 5.4 瓦斯电站总平面布置要求 ..............................................................................................................21 5.5 瓦斯电站建（构）筑物防火及安全疏散 .........................................................................................21 5.6 发电机房通风................................................................................................................................23 5.7 瓦斯电站排烟................................................................................................................................23 5.8 电气系统.......................................................................................................................................23 5.9 防雷、防静电和接地 .....................................................................................................................24 5.10 噪声 ............................................................................................................................................24 5.11 消防 ............................................................................................................................................24 5.12 通讯 ............................................................................................................................................25 5.13 监控 ............................................................................................................................................25 5.14 标志 ............................................................................................................................................25 6 运行安全要求 ..................................................................................................................................26 6.1 组织机构与人员管理 .....................................................................................................................26 6.2 安全管理制度................................................................................................................................26 6.3 应急预案.......................................................................................................................................26
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1 瓦斯抽放技术
1.1 抽放瓦斯的目的和意义
煤矿瓦斯是指储集在煤层中的一种非常规天然气(其主要成分是甲烷)，是在煤矿采煤过程中自动散发出来的一种有害气体，无色、无味、易燃、易爆。当空气中甲烷的体积分数达到5%～16%时，遇明火就会发生爆炸。瓦斯是煤矿的“安全杀手”，但同时瓦斯也是一种洁净能源，有较高的利用价值，被称为“第二煤炭资源”。
为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。
简单说来，抽放瓦斯的目的就是为了减少和消除瓦斯威胁，保证煤矿生产安全。其重要意义主要有以下3点。
1） 抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防性措施。
2）抽放瓦斯可以减少通风负担降低通风费用；还能够解决通风难以解决的难题。 3）煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源，将瓦斯抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用，“变害为利”、“变废为宝”，可以收到节约煤炭、保护环境的效果和可观的经济效益。
1.2 瓦斯气体的输送
正常情况下，浓度较高的瓦斯在抽放和输送过程中，一般不会发生爆炸事故。但当井下抽放系统被破坏、管路积水堵塞或损坏进氧，管内瓦斯浓度降低时，遇有火源即可能导致瓦斯爆炸，也可能由于突然停泵、机械故障抽放失常或地面放空管受雷击起火而发生回气、燃爆等事故。因此，《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》规定，干式抽放瓦斯机吸气侧管路系统中，必须装设“三防装置”，并定期检查，保持性能良好。
目前通常采用的三防装置按其结构大致分为：水封式（如图1所示）、铜网式（图2所
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