瓦斯发电及其余热利用_瓦斯发电

瓦斯发电余热热力计算瓦斯发电余热利用热力计算一.热电联供设计目的本设计利用瓦斯发电机组的余热，将冷水加热成热水，供洗浴、冬季取暖或其他生活用水，实现热电联供，使瓦斯燃烧热能得到充分利用，减少热能浪费，从而实现能源综合利用的目的。

根据实际测试结果表明，所燃瓦斯气只有36%的热量用来发电，约有38%的热量通过高温烟气排空。

如果采用热电联供，设计一套废气余热利用系统，充分利用高温烟气热量，可使所燃气体总热量65%得到应用。

二. 废气余热系统组成及原理废气余热系统主要由烟气——水热交换器、给水泵或热水循环泵、阀门仪表、保温输水管线组成。

该系统由以上部分组成一个循环系统，给水泵或热水循环泵作为动力源，利用烟气——水热交换器加热水介质，产生热水或蒸汽，供生产生活应用。

系统设计以淄柴2台500kW瓦斯气体发电机组余热为例，可以得到压力为1.0Mpa，水介质工作温度在95℃，流量为7093千克/小时循环热水，热交换量约为53万大卡/小时。

或者可以得到压力为5kgf/cm2的蒸汽747kg，热交换量约为47万大卡/小时。

三. 系统热力计算淄柴2台500kW瓦斯气体发电机组正常运转时，发电功率为480kW、排烟温度在500℃左右，则500kW机组的耗气总量为：480/3×（1+13）＝2240m3/h烟气总重量为：2240×1.25＝2800kg排气烟道气体的比热容为0.26kcal/kg·℃如果将水自20℃加热到95℃用来冬季供暖，则二台发电机组可利用排烟余热为：（500-120）×0.25×2800×2＝532000kcal/h每小时可产生热水量为：532000÷（95-20）=7093kg按每平米冬季取暖需要热量70w计算，根据热量换算，1kw合860kcal/h，则供暖面积（每小时）为：（1）回收热量合千瓦数为：532000÷860=619kw;（2）供暖面积为：619×1000÷70=8842m2;二台发电机组可利用排烟余热产生5kgf/cm2蒸汽为：（500-170）×0.26×2800×0.98×2＝470870kcal/h按进水温度20℃计算，蒸汽温度152℃，蒸汽的热焓650kcal/kg，则每小时可产生总蒸汽量为：470870÷（650-20）=747kg。

瓦斯发电废气余热再利用研究作者：邹杰段文文来源：《科学与财富》2017年第17期（华晋煤层气综合利用有限责任公司瓦斯电厂山西吕梁 033300）摘要：本文通过利用瓦斯进行发电过程中引发的废气余热处理问题，通过安装镍基钎焊热管式换热器回收废气余热再利用，从而提高了能源的利用率，实现了变废为宝，物尽其用的科学发展思路，为节能减排闯出了一条成功之路。

关键词：瓦斯发电；废气余热；利用1瓦斯发电废气余热再利用概述某瓦斯发电公司现有装机容量15×500 kW低浓度瓦斯发电机组（500GF1- 3RW型）。

因瓦斯发电机组在正常运行时，瓦斯在汽缸内爆炸燃烧做功后从排气管所排出的热烟气温度高达550 ℃，若不加以利用其热量将白白浪费。

将瓦斯机组排放的550℃左右的热烟气引至余热锅炉，其能量被吸收后产生蒸汽，来供矿区职工洗浴用，以实现余热的回收利用。

目前随着国内能源供应日益紧张，节能降耗，提高能源利用率越来越引起人们重视，燃气机余利用是必然趋势. 瓦斯发电与燃煤发电及其它形式发电相比，有其独特的优势，主要表现在以下几个方面：（l）投资小，回收快，一般三年左右即可收回全部投资，利用瓦斯发电，特别是热电联产，具有很高的经济效益；（2）所用原材料是在矿区作为废气排放的瓦斯，与燃煤发电相比，发电成本低，在一定程度上减少了环境污染；（3）瓦斯发电技术成熟、设备可靠，尝试和推广瓦斯发电可以拓展瓦斯应用领域，达到“以抽保用，以用促抽” 的目的，保证矿井安全生产；（4）瓦斯发电站结构简单，规模小（尤其是集装箱式移动电站），易于安装、搬迁，特别适合于抽排站和地面钻孔等地点使用；（5）瓦斯发电耗气量大，耗气稳定，有利于开展CD M 项目，获得减排资金的支持；（6）瓦斯发电设备可在热电联产、备用电力和调峰等方面应用，前景广阔。

2.瓦斯利用的主要途径从世界范围来看，瓦斯利用主要集中在民用、发电、工业燃料及化工等方面。

因煤矿大多分布在较偏远的地方，瓦斯民用项目要敷设大量的中低压管网和人户管网，投资成本大，而且民用消耗瓦斯气量少，达不到一定规模（至少达10 万户以上），因此瓦斯民用项目收回投资比较困难。

矿井瓦斯发电机组的余热回收利用姜存生发布时间：2021-08-18T09:15:55.024Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第9期作者：姜存生[导读] 对于低浓燃气发电机组，瓦斯燃烧产生的热量只有不超过30%被发电机组转化为电能，其余大部分热量随高温烟气和发动机冷却水等带入到大气环境当中，通常将这部分没有被利用的热量称为余热。

若能开发利用好瓦斯发电机组的余热，不但能更充分的利用燃气资源，实现电站的热电联供，而且代替传统燃煤锅炉，有很好的经济和环境效益。

姜存生淮河能源集团煤层气开发利用公司 232100摘要：对于低浓燃气发电机组，瓦斯燃烧产生的热量只有不超过30%被发电机组转化为电能，其余大部分热量随高温烟气和发动机冷却水等带入到大气环境当中，通常将这部分没有被利用的热量称为余热。

若能开发利用好瓦斯发电机组的余热，不但能更充分的利用燃气资源，实现电站的热电联供，而且代替传统燃煤锅炉，有很好的经济和环境效益。

关键词：瓦斯发电机组；余热；烟气；缸套水1、前言朱集东煤矿之前使用燃煤锅炉供给矿区的生活取暖和浴池热水，但由于锅炉使用年份较长，锅炉效率较低，很难解决节能和排放的问题，而且国家已明文规定要逐步淘汰35吨以下的燃煤锅炉。

朱集东瓦斯发电站位于朱集东煤矿内，电站利用抽排站排出的瓦斯进行发电，产出的电能供矿区使用。

之前发电机组的排出的烟气和缸套冷却水的散热等余热是直接排入大气中，现在将这部分余热进行了有效利用，达到了变废为宝的目的。

2、瓦斯发电机组可利用余热分析燃气内燃发电机组的工作原理是利用煤层气或瓦斯气等作为燃料，推动内燃发动机做功进而驱动发电机输出电能。

瓦斯气在发动机内燃烧产生的能量除了对外输出机械功，其它的能量大部分以热量的形式散失了，这部分余热包括：（1）高温烟气：一般发动机排气温度在500℃以上，可利用价值最高，之前直接通过烟道排入大气；（2）缸套冷却水：发动机工作时汽缸内燃气燃烧温度可高达上千摄氏度，必须经过缸套水进行循环冷却，并且要求水温度控制在一定范围，70℃—85℃为最佳，可利用价值较高，之前通过高温散热水箱将热量排入大气。

摘要:瓦斯发电机组排烟废气带走的热量占热效率的35% -45%，通过在机组排烟管道上安装针形管换热器可有效回收利用这一热量，提高瓦斯发电机组的热效率，本文通过计算，对整改系统进行了选型设计，可为类似单位提供参考。

关键词:瓦斯发电余热利用选项计算目前，在高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井中，均建立了煤层瓦斯抽采及综合利用设施。

瓦斯发电是目前最主流的综合利用项目。

但瓦斯发电机组所使用燃气发动机的有效热效率仅为30-40%，而冷却水与废气带走的热量高达45-65%。

综合利用这一能量可使瓦斯发电机组的有效热效率达70%以上，能起到较好的节能效果。

1项目实施方案设计及选项安阳鑫龙煤业（集团）红岭煤业有限责任公司（下称“红岭矿”）共安装4台500GF1-3PW型燃气发电机组。

为充分利用资源，回收利用瓦斯发电机组余热，经过研究分析及多方论证，确定红岭矿瓦斯发电机组余热利用方案为：利用4台发电机组排出的尾气直接引入针形管换热器，利用排烟余热产生0.5MPa的蒸汽加热负荷。

1.1余热利用系统流程瓦斯发电机组500℃左右烟气针形管换热器汽水混合物热水循环泵软化水补水系统汽水分离器170℃左右烟气排出0.5MPa蒸气20℃左右软化水1.2发电机组排烟余热回收计算按每m3纯瓦斯可发电3KWh，空燃比15：1计算，500GF1-3PW机组正常工作发电功率为420kW时的总耗气量为：420/3×（15+1）=2240m3/h（常温体积）平均重量按1.25kg/m3计算，排烟总重：2240×1.25=2800kg/h排烟的比热容按烟道气体计算：可利用排烟余热为：（550-170）×0.27×2800=28.7万kcal/h则一台发电机组排烟余热可回收28.7万kcal/h。

可产生0.5MPa饱和蒸汽量为：287000×95%/（656-20）=429kg/h。

0.5MPa蒸汽饱和温度151℃，比焓为656kcal/kg；补给水按20℃计算，比焓为20kcal/kg。

瓦斯发电机组余热回收利用技术研究摘要：随着我国经济在快速的发展，社会在不断的进步通过对某煤矿职工澡堂洗浴热水年用水量、温度、水源热泵年耗电量等进行收集分析，对余热锅炉汽水分离器产生的蒸汽在向矿井输送过程中的能量变化情况进行研究，选择出适合瓦斯发电机组的余热锅炉，实现了余热回收利用系统和水源热泵系统互为备用，解决职工澡堂洗浴用水的问题，通过优化设计，使余热回收系统连续、稳定、可靠运行，大大减少水源热泵机组运行电耗。

关键词：瓦斯;余热;回收引言节能减排、降低能耗、提高能源利用率是我国能源发展战略规划的重要组成部分，符合我国能源发展的规律和趋势，也是我国环境规划治理的重要组成部分。

我国能源利用率为33%左右，比发达国家低10%，至少50%的工业耗能被以各种形式的余热直接废弃。

余热回收利用是提高经济性、节约燃料的有效途径。

1瓦斯发电机组烟气和循环水余热系统现状瓦斯发电机组在运行发电过程中产生及排放出大量高温废气，而其自带冷却系统远不能满足机组散热的需求，且大大降低了机组发电运行效率和使用寿命。

对于瓦斯发电机组，燃料的能量有约35%被瓦斯发电机组转化为电能，其他约有30%的气体燃料随高温烟气排出，25%被发动机冷却水带走，通过自身散发等其他因素损耗的约占10%，而这其中约一半的能量是可以被二次利用的。

根据计算，瓦斯发电机组每提供100kW的电，所排出的尾气余热可满足2500m3的洗浴和采暖用水。

由此可见，若将浪费的热能回收加以利用，不仅可提高能源利用率和设备运行效率，降低生产支出成本，还可减少CO2以及各种有害气体的排放。

2技术方案2.1瓦斯发电余热回收系统瓦斯发电余热回收系统设备采用500GFZ1燃气内燃机。

根据机组热平衡及排放指标数据分析:燃气内燃机烟气排放含有HC、NOX、碳颗粒以及微量硫化合物。

这些物质在气态时不会对设备产生腐蚀，如果排烟温度过低，水蒸汽冷凝成液态水，氮氧化物和硫化物就会融于水中形成酸，腐蚀设备。

某某煤矿瓦斯发电余热利用方案某某煤矿二O二一年六月某某煤矿瓦斯发电余热利用方案某某煤矿主工业场地安装有2台YHZRQ-360N-L型真空热水机组(燃气热水锅炉)，1用1备，额定功率4200kW, 燃气消耗量406.4Nπι3 ∕h,额定进出水温度60/85T。

供暖季运行1台，非采暖季节不运行，用于地面工业场地建筑供暖。

2台LJPZ2-LO-Q型燃气蒸汽发生器(燃气蒸汽锅炉), 额定蒸发量2000kg∕h,燃气消耗量159.8Nm∕h,额定蒸汽温度184C,冬季两台全开，方能满足主副井口供暖需求。

工业场地现在已经安装有空压机余热回收系统，用于供应洗浴热水，夏季热水富余，冬季略有不足，总体上满足需求。

瓦斯发电站现有瓦斯发电机组6台，一般情况下运行5台。

发电机额定发电功率500kW∕台，配套有190系列燃气发动机6台，需配置6台烟气余热换热器收集烟气余热，配置6台板式换热器收集缸套水余热。

一、当前供热状况及燃气用量1.当前供热状况2.当前供热状况下燃气需求量3 .近4年燃气使用量统计由于近年来矿井严格控制燃气使用量，采取减少供暖天数、分时段间歇供暖、减少供暖地点等多种措施，大大降低了燃气使用量。

经统计矿井平均年消耗天然气约457 万元。

近4年燃气用量明细二、可利用余热资源某某矿宿舍楼7栋，办公楼3栋，餐厅1处等多处建筑设置集中供暖，全矿供暖面积大约8万In2。

采暖建筑多为民用建筑，保温效果较好，按照采暖单位面积热指标50W/ Itf计算,则采暖热负荷为：80000×50∕1000=4000k W o（1）瓦斯发电尾部烟气余热某某矿主工业场地现已安装6台500kW低浓瓦斯发电机组，平均运行台数为5台。

单台烟气余热可提取热量为：500 ÷ 0. 35 × 0. 6 × 0. 45=385kW o5台内燃机尾部烟气余热热量为：385×5=1925kW（2）瓦斯发电冷却水余热单台缸套水系统可提热量为：500 ÷0. 35×0.6× 0.3=257kW o5台内燃机缸套冷却水余热提供的总热量为：257 X 5=1285kW o（3）瓦斯发电余热量6台瓦斯发电机组，正常运行5台机组。

瓦斯发电站烟气余热利用实践作者：闻其有来源：《中国新技术新产品》2012年第21期摘要：低瓦斯发电机组，燃气燃料近35%热能的排气余热和冷却水余热资源基本上被白白浪费掉，能源利用率较低，本文主要阐述了瓦斯发电机组余热利用技术，冬季将冷水加热以满足站内及周边厂区、办公楼供暖，从而推动矿井的节能减排工作。

关键词：余热利用；余热锅炉；供暖；洗浴热水；节能环保中图分类号：TK223 文献标识码：A1概述开发燃气发电机组余热利用技术，是为了更充分地利用燃气资源，在节能和环保的同时创造出巨大的经济效益。

对于燃气发电机组，气燃料能量只有约35%被发电机组转化为电能，约有30%-35%的气燃料能量被高温烟气排出，约有20%-25%气燃料能量被发动机冷却水带走，通过机身散热等能量损失约占10%左右，由此可见，排气余热及冷却水损失的功率比有用功还多。

占燃气发电机燃料近35%热能的烟气余热资源基本上被白白浪费掉。

充分利用能源、提高能源利用率的瓦斯发电机组烟气余热利用是摆在我们面前的一项新课题。

2 国内瓦斯发电机组烟气余热利用现状进入21世纪，国家鼓励发展绿色循环经济，倡导建设资源节约型社会，企业对经济效益、能源利用和环境保护的认识进一步加深。

低瓦斯作为一种能源被广泛应用于发电，但占瓦斯发电机燃料近35%的热能随烟气排空，现阶段我国对瓦斯发电机组烟气余热的回收还处于初级阶段。

3瓦斯发电机组烟气余热的用途3.1余热采暖瓦斯发电机组余热采暖是在发电机组烟道出口加装一套余热回收装置，热水循环泵将软化水送到余热回收装置，经加热的软化水供给采暖户，冷却水再被送到余热回收装置加热，如此一直循环。

3.2余热供应洗浴热水在余热采暖的基础上加装一套水—水热交换器，被循环加热的软化水通过水—水热交换器将洗浴用水加热。

3.3余热制冷余热制冷的典型代表是溴化锂吸收式制冷，吸收式制冷和压缩式制冷的主要差别在于用蒸汽发生器——吸收器装置代替了压缩机。

煤矿瓦斯发电余热利用实施方案煤矿瓦斯发电是指将煤矿瓦斯作为燃料，通过燃烧产生高温高压的热能，驱动发电机产生电能的一种能源利用方式。

而煤矿瓦斯发电余热利用，则是指在煤矿瓦斯发电过程中产生的废热利用，将其转化为其他形式的能量，实现能源的综合利用。

本文将从技术、经济和环境等方面，对煤矿瓦斯发电余热利用的实施方案进行探讨。

一、技术方案1.余热回收与再利用2.热电联供技术采用热电联供技术，将煤矿瓦斯发电过程中产生的余热利用于供热系统。

通过热交换器将余热传递给供热设备，用于供暖、供热水等。

这样既能提高能源利用效率，又可以减少对其他能源的依赖。

3.余热发电技术利用余热发电技术，将煤矿瓦斯发电过程中产生的烟气余热转化为电能。

可以采用热电联供设备，通过热电转换装置将余热转化为电能。

这样既能实现煤矿瓦斯的综合利用，又能增加额外的电力输出。

二、经济方案1.节能减排通过余热利用，可以减少煤矿瓦斯发电过程中的能源浪费，提高能源利用效率。

这样既能减少能源消耗，降低经济成本，又能减少温室气体的排放，保护环境。

3.节约成本通过余热利用，煤矿瓦斯发电厂可以节约燃料成本，减少能源消耗。

同时，热电联供技术可以减少供热成本，降低企业生产成本。

三、环境方案1.减少温室气体排放煤矿瓦斯是一种温室气体，其排放对环境造成负面影响。

通过煤矿瓦斯发电余热利用，可以减少煤矿瓦斯的直接排放，减少温室气体的排放量，缓解全球气候变化。

2.改善环境质量通过热电联供技术，将余热利用于供热系统，可以减少其他能源的消耗，降低环境污染物的排放。

这样可以改善环境质量，提高生活质量。

3.提升绿色形象总之，煤矿瓦斯发电余热利用方案能够提高能源利用效率，降低温室气体排放，节约能源成本，改善环境质量。

在实施过程中，应根据不同的情况选择适合的技术方案，并注重经济效益和环境效益的平衡，进一步推动煤矿瓦斯发电行业的可持续发展。

5MW瓦斯发电机组余热利用蒸汽系统方案一、镍基钎焊热管技术的工作原理镍基钎焊管，即将镍铬合金渗入锅炉管或ND钢（耐低温露点腐蚀钢）表面，形成致密光滑涂层，使管片和母管的焊着率为100%，有效的扩展了换热面积，提高了换热系数，同时具有很好的耐高温和耐腐蚀性能。

热管是一种具有很高热传输性能的元件，它集沸腾与凝结于一身，有管壳、管芯和传导液组成。

它的工作原理是：当蒸发段遇到高温介质时，管内传导液吸收蒸发潜热后蒸发，传导液蒸汽从管中心绝热段通道流向凝结段，并放出潜热，重新凝结成传导液，凝结后的传导液借助管芯的毛细力作用重新返回蒸发段再进行蒸发，这样形成了一个闭合的循环系统。

通过这种途径，热量从加热区到了散热区，对被加热介质进行加热，得到所需温度的介质。

镍基钎焊热管式余热回收装置利用高温烟气和被加热介质传热系数的不同（烟气传热系数小，被加热介质传热系数的高），因而在传热系数小的烟气侧扩展换热面积，将热端—镍基钎焊翅片吸收的热量，与冷端—光管传热系数高的被加热介质所吸收的热量相同，使之产生有效的换热平衡。

二、镍基钎焊热管式余热回收装置的结构特点1、结构紧凑单位长度的钎焊热管换热面积是普通光管的七倍左右，同时钎焊热管之间用小半径推制弯头连接。

因而相同换热面积的钎焊热管余热回收装置普通光管的设备相比，其体积和占地面积成数倍的减小，并且其重量也有不同幅度的降低。

因而，在设备布置安装和吊装等方面为用户提供了很大的空间。

2、维修方便钎焊热管是采用整根无缝钢管制造完成的，使其具有很高的耐压性能，一般情况很少出现质量方面的问题。

如果偶然发现某一根钎焊热管出现泄漏，也可以方便的进行更换，即使不更换也不影响运行。

3、受压元件无热应力每一根钎焊热管组装时，无任何强制组装现象，因而不会产生组装应力。

同时每一端呈自由状态。

这样设备在运行过程中，无热应力产生。

4、标准化设计和灵活的尺寸变化迄今为止，我们已开发设计了多系列的标准产品。