低浓度瓦斯发电技术
2.2.5 低压大流量先导调压控制技术
在通道节流面积一定的情况下，流量近似与压力差的1／2次方成正比。空气进气压力为0，需要瓦斯进口压力也为0，而双蝶门混合器后的压力为0Kpa～2kPa负压，如果调压阀的出口压力变化0．5kPa，那么意味着瓦斯流量变化一倍。因此，低浓度瓦斯发动机要求调压阀调压精度高，普通的单级调压阀无法满足使用要求。低压大流量先导调压阀采用导阀对调压阀出口进行放大，形成控制气压加到主阀的调压腔，使调压阀实现精细调整。 2.2.6 TEM 电子管理技术
全电子管理系统简称TEM 系统。它主要实现了计算机数据采集、控制、显示、报警保护、通信、数据记录保存和打印功能。采集的数据有4类：发动机运行的缸温、排温、油压、油温、转速、水温；机组输出的电压、电流、功率、功率因数等电参数；混合器空气通道和瓦斯通道开度；电站瓦斯压力和浓度。计算机根据发动机的功率、转速和缸温的变化自动发出调整信号，使混合器控制电机转动，以此来调整混合器空气通道和瓦斯通道的开度，实现混合气的浓度保持不变。 2.2.7瓦斯阻火技术
瓦斯管道阻火器的原理。当火焰通过金属板狭窄通道时，由于火焰表面的化学反应放热与散热条件不匹配，使火焰熄灭。火焰以一定速度进入金属板狭缝时，火焰靠近狭缝冷壁处，作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出能量，这相当于反应区的热量流向冷壁边界，从而当火焰面达到一定距离时，开始形成熄火层，随着火焰面的运动，熄火层厚度不断增大，以至自由基进入熄火层内就复合成分子并放出能量，自由基越来越少直到没有，火焰熄灭。
2.3 煤矿低浓度瓦斯发电技术 2.3.1 低浓度瓦斯发电条件
低浓度瓦斯发电必须解决两个问题：一是发电机组要适应瓦斯浓度和压力的变化要求；二是要有安全的瓦斯输送系统，保证安全发电。 2.3.2瓦斯发电机组主要技术特点
1） 空燃比自动调节技术
通过计算机实现发动机空燃比闭环控制，对于低浓度瓦斯，设计大口径瓦斯进气通道。瓦斯与空气分别由电动蝶门进行控制。当CH4的浓度变化时，发动机自动实时监控燃烧状况，由中央控制单元发出指令，执行器调整燃气通道，从而改变燃气进气量，达到自动调节混合
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低浓度瓦斯发电技术
比的目的，使发动机空燃比始终保持在理想状态，整个过程自动实现。无空燃比自动调节技术的机组理论上不能应用于瓦斯发电，实践也证明没有空燃比自动调节技术的机组国内没有成功使用的案例。
2）低压进气技术
针对抽排瓦斯压力低的特点，机组采用瓦斯与空气先混合后增压技术适应煤矿瓦斯压力低的特点。该技术的应用，可实现直接应用煤矿抽排瓦斯发电的目的。瓦斯压力到调压阀前达到3kPa以上就可以达到使用条件，不需要增加加压装置，减少投资。未采用此技术的机组需要加压装置，增加了投资;同时低浓度瓦斯压力升高时，爆炸极限迅速变宽，增加了安全隐患，消耗了电力，降低了发电效益。
3） 稀薄燃烧技术
通过合理匹配配气系统，利用自主知识产权的新概念燃烧室技术和缸温控制技术，共同实现稀薄燃烧，降低热负荷，提高了机组对燃气的适应性和机组的热效率，其动力性和可靠性大大提高。未采用此技术的机组，机组容易爆震，同时对燃气的潮湿性较为敏感，表现为点火困难或点火不连续，直接影响机组运行的可靠性。
4） 防回火技术
公司针对低浓度瓦斯的特点，研制了金属波纹带瓦斯管道专用的阻火器，用于发动机的三处阻火点，防止发动机回火。此专用阻火器通过了国家消防总局的批准。
5） 数字点火技术
该技术为胜利动力机械有限公司专利技术，点火系统与美国ALTRONIC公司的产品配套使用，通过在世界范围内的使用证明：该系统具有较高的可靠性，尤其适用于大功率机组，保证燃气燃烧充分，机组可靠运行。此点火系统尤其适合多缸机型，使每个气缸都能在最佳状态工作，发挥机器的最佳性能。
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低浓度瓦斯发电技术
6） 电子调速技术
选用美国Woodward电调系统，该系统是当前世界最先进的大功率调速系统，经过20多年燃气机研发经验和国内外机组的使用验证，该调速系统的使用性能优越，具有高稳定性和反应快速等优点，适合多台机组并车或并网时使用，可达到精确的速度控制，使机组调速率稳定。
7） TEM(工控计算机)技术
利用TEM（工控计算机）系统对瓦斯浓度、发动机缸温、排温、混合器转角、监控仪测量参数、电量参数进行采集记录与故障报警，并能自动调节混合器控制阀开度，使机组始终处于最佳工作状态。进气总管装甲烷传感器，符合煤矿防爆要求。TEM系统还可以根据用户的需要实现信息远传和远程监控。 2.3.3 低浓度瓦斯发电技术的安全性
1） 机组本身的安全性
500GF1-3瓦斯发电机组在设计时充分体现了最初的设计原则，充分考虑瓦斯气体的易燃、易爆性，尤其低浓度瓦斯。机组本身具有多种安全保护装置：
短路保护：利用主回路低压断路器的延时脱扣器做短路保护电器，动作电流整定8-10倍额定电流。
过电流保护：利用机组上的过流继电器检测过流信号，按照发电机额定电流的1.25倍整定。
欠压保护：在主回路低压断路器装设失压脱扣器，当发电机电压低于50%—60%额定电压时，使主断路器分闸。
逆功率保护：采用反时限逆功率保护机组，并联运行时发生5%-15%额定功率的逆功率时，10s内逆功率保护装置使主断路器分闸。
发电机热保护：定子温度超过145℃，发出声光预告报警信号，超过155℃使主断路器分闸。
TEM保护系统：交流电流表、电压表、功率表、功率因数表、频率表、电能表、转速表、运行时间累计表及相应配套的电流互感器、电压互感器、测量转换开关；燃气机的进口气压、水温及排烟温度、油温、机油压力、缸温、同期测量仪表及同期控制设备、运行状态预告、故障报警信号、水温、油温过高报警。
发动机的状态信号：润滑油压过低、超转速故障报警并停车。
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2） 低浓度瓦斯输送系统的安全性
① 细水雾输送系统流程
瓦斯经过水位自控式水封阻火器和金属波纹带瓦斯管道专用阻火器，进入瓦斯输送管道。与瓦斯输送管道并行的输水管内的水由水泵加压，通过水雾发生器在瓦斯输送管道内连续成雾。细水雾与瓦斯在管道内混合输送。细水雾凝结,经脱水器脱水后循环使用。
② 湿式水位自控组火器
阻火器由雷达液位计、水封阻火罐、水位自动监控系统、工控机等部分组成，实现水封阻火罐水面的全自动监控。雷达液位计测量水封水位，并将信号传给监控系统；水位监控系统判断水位高低，按程序设定适时放水或加水。工控机用于实现水封阻火罐的模拟控制及参数的设置。
③金属波纹带瓦斯管道专用阻火器
在瓦斯输送管道上装有瓦斯专用阻火器，能够有效阻止管道内火焰的传播，保证瓦斯输送安全可靠。阻火原理是基于火焰冷壁淬熄现象,火焰以一定速度进入阻火芯狭缝时，反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量，反应区的热量流向冷壁边界。火焰面达到一定距离时，开始形成熄火层，自由基越来越少直到没有，火焰熄灭。
④细水雾灭火技术
在瓦斯输送过程中，细水雾与瓦斯混合均匀，并以一定的速度流动，长期、连续地形成细水雾。其灭火机理是：细水雾在汽化的过程中，从燃烧物表面吸收大量的热量，从而使燃烧周围温度迅速降低，当温度降至燃烧临界值以下时，热分解中断，燃烧随即终止。细水雾在输送过程中，可以防止因静电而产生电火花，引起火焰传播。
⑤循环脱水技术
脱水器由旋风脱水和重力脱水串联实现，设置在瓦斯发电机组前端，每台发电机组分别配备一套脱水器。旋风和重力脱水装置上分别设置弹簧自复位式防爆门，出厂时弹簧开启压力设置完成。脱水器脱出来的水由水泵加压循环使用。
⑥瓦斯输送系统压力控制技术
为保证煤矿水环真空泵的安全运行和整个输送系统工作在设定的压力范围内，在输送系统的主管道上设置一个瓦斯安全放散器。当输送系统管道压力增高时，内套水面下降，外套水面上升；当内套水面下降到露出内套下沿时，瓦斯便通过水溢出排空。系统压力可通过改变放散器内的水量来调整。通过液位变送器可实现计算机远程控制。瓦斯的排空是通过水而
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低浓度瓦斯发电技术
放散到空中的，因此放散器能够将外部可能存在的火源与系统内瓦斯隔离，实现安全放散。
⑦细水雾输送监控技术
通过采集细水雾输送的相关参数，实现运行参数实时显示，对超限参数进行报警，并自动控制输送系统执行相关操作，有效的保证输送系统的安全可靠性，同时具有历史数据存储、查询和打印功能。
3燃气发动机组对燃气的要求 3.1 机组对煤矿瓦斯的要求
1）瓦斯温度≤45℃。
2）瓦斯压力3kpa～10kpa，压力变化速率≤1kpa/min。
3） 瓦斯中甲烷体积含量不低于9%，甲烷浓度变化速率≤2%/min。 4） 按理论混合比混合后，混合气体的低热值不低于3MJ/Nm。 5） 杂质粒度≤5μm，杂质含量≤30mg/Nm3。
注意：燃气体积的标准参比条件是大气压100kpa，环境温度20℃，相对湿度30%。 3.2 机组对沼气的要求
1） 沼气温度≤40℃。
2） 沼气压力3kpa～10kpa，压力变化速率≤1kpa/min。
3） 沼气中甲烷体积含量不低于45%，甲烷浓度变化速率≤2%/min。 甲烷体积含量30%～45%的沼气，应选配低浓度沼气发动机。 4） H2S≤200mg/Nm3。 5） NH3≤20mg/Nm3。
6） 杂质粒度≤5μm，杂质含量≤30mg/Nm3。 7） 沼气中水分含量≤40g/Nm3。 3.3 机组对天然气的要求
1） 天然气温度≤40℃。
2）天然气压力100kpa～300kpa（增压机）或30kpa～300kpa（非增压机）。 3） 天然气中甲烷体积含量不低于70%，低热值32MJ/Nm3～45MJ/Nm3。 4） H2S≤20mg/Nm3，总硫含量≤480mg/Nm3。 5） 杂质粒度≤5μm，杂质含量≤30mg/Nm3。 6） 无游离水、轻质油等。
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