低浓度瓦斯发电技术及应用

低浓度瓦斯发电技术研究现状摘要：瓦斯发电主要采用内燃机发电、燃气轮机发电及低浓度瓦斯氧化发电。

本文对低浓度瓦斯发电技术现状进行分析，并对瓦斯发电系统进行了研究。

关键词：低浓度瓦斯发电;氧化发电;技术原理我国从煤炭中排放的瓦斯量较大，主要来自于矿井瓦斯抽取系统、地面钻井和煤矿井下回风井形成的瓦斯，很多都是低浓度的瓦斯。

煤矿生产时所采用的瓦斯为清洁能源，如果对其进行回收利用可以有效减小温室气体的排放，也可以满足煤矿用电的要求，也可以把多作的电能输送到电网中，对于推动企业和区域经济发展具有很大的实用价值。

瓦斯发电是有效的利用方式，国内的瓦斯发电总容量已经达到了几万千瓦，瓦斯发电的装机规模得到了快速的提升，大多采用低浓度瓦斯发电的方式，可以有效地提高煤矿瓦斯的应用价值。

1.1内燃机发电技术因为煤矿生产抽采出来的瓦斯浓度及压力都不稳定，需要采用控制器来对执行机构发出燃气调整及空气进气量控制命令，从而实自动混合控制，混合处理后的瓦斯浓度可以控制在6%左右，保证发动机空燃比处于合理状态，空燃比自动控制技术应该应用在低浓度、大流量和瓦斯和空气的混合，从而实现低浓度瓦斯发电。

在发动机缸体内出现爆燃，回火的几率会提高，如果发动机缸温大于500度，缸盖及活塞等部会的热负荷会不断提升，可能会由于爆震而引发机械运行事故，可以采用稀薄燃烧技术，发动机内的热负荷会显著减小，有效地减小回火的可能性，机组运行可靠性也会得到有效提升。

除此之外，缸体甲烷燃烧速度也会提升，燃烧效率可以得到保证，发动机的运行性能可以得到改进和优化。

当前，国内发电机组制造商一般都会把发动机缸体内的点然能量提高，一般设置在0.1集左右，再采用预燃技术，高温高压气体快速点燃燃烧室内稀薄的瓦斯气体，稀薄燃烧会使燃烧室内的传热减少，燃烧温度及排气温度都会显著降低，可以保证有效的热效率，最高可以达到35%左右。

1.2燃气轮机发电技术提升燃气轮机效率的主要途径就是把燃气初始温度提高，也就是改进和优化高温部件的冷却处理技术。

低浓度瓦斯综合利用技术研究摘要：低浓度瓦斯的综合利用在技术上与经济上均具有可行性，且符合国家能源产业发展方向，提高了矿井抽采积极性，提升了矿井安全性。

关键词：低浓度；瓦斯综合利用；技术一、装机形式的确定某煤矿抽采总量在 25 m3 / m i n 左右，其中高负压抽采瓦斯量约 13 m3 / m i n，浓度约为 15% ；低负压抽采瓦斯量约 12 m3 / m i n，浓度约为 5% ，掺混后瓦斯浓度约为 12% ，考虑到抽采系统瓦斯抽采纯量和抽采浓度变化幅度比较大，采用高、低负压抽采瓦斯，掺混后全部采用国产低浓度瓦斯内燃发电机组。

国内低浓度瓦斯发电机组热耗一般为 11. 0kW· h，甲烷热值约 35. 5 M J/Nm3 ，总装机容量4 357 kW 。

考虑到现阶段瓦斯流量和浓度都不稳定，所以取10% 的富余系数，本次装机按约 4 200 kW 考虑，并适当预留扩建余地。

目前在我国运行或安装的国产瓦斯发电机组，主要有 500、700 和 1 000、1200 kW 几种机型，各种机型均适合本瓦斯发电项目。

根据万峰煤矿瓦斯抽采站抽采量、瓦斯浓度、瓦斯气热值等条件，根据目前国内利用瓦斯气发电技术应用的现状，本设计对单机容量为 700 和1000 kW 两种机型进行方案对比：方案一为 4 台 1000 kW 低浓度瓦斯发电机组；方案二为 6 台 7 00kW 低浓度瓦斯发电机组。

两个方案技术经济比较见表 1。

二、低浓度瓦斯的输送1、输送系统工艺流程根据目前的瓦斯浓度和抽采量以及今后扩建的需要，瓦斯抽采站出口至瓦斯发电站厂区布置 2 根DN500 的瓦斯输送管道，经约 160 m 的距离到达瓦斯发电机组进口，其机组进口压力不小于 2 500 Pa（按瓦斯输送速度不大于 12 m / s），满足机组调压阀前对瓦斯的压力要求。

当抽出的瓦斯浓度高于 9% 时燃气机组能安全稳定运行，为保证输送瓦斯浓度在要求的范围内，在瓦斯发电站进掺混装置后，设置瓦斯浓度检测装置，当掺混瓦斯浓度小于 9% 时自动打开放散管，部分或全部放空低浓度瓦斯，保证机组正常运行。

低浓度瓦斯发电技术伴随着煤炭资源的勘探和开采，煤矿瓦斯作为伴生资源被大量发现。

煤矿瓦斯按所含甲烷浓度分为四大类：一类是地面抽采煤层气，甲烷浓度大于80%，主要用于民用、汽车燃料、发电等；二类是煤炭开采过程抽排出，甲烷浓度在25%至80%之间的瓦斯，称为高浓度煤矿瓦斯，主要用于民用、化工、发电、燃烧等；三类是煤炭开采过程抽排出，甲烷浓度＜25%的，称为低浓度瓦斯，目前小部分用于发电，大部分直接排空；四类是煤矿通风系统中排出的甲烷浓度低于1%的，称为“通风瓦斯”，直接放散。

1.1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。

1.2.3 500GF1-3RW瓦斯发电机组主要技术特点1.2.3.1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。

此项技术是我公司的发明专利。

1.2.3.2高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。

1.2.3.3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，其动力性和可靠性提高。

低浓度瓦斯抽采输送及利用技术管理制度低浓度瓦斯抽采输送及利用技术管理制度第二百一十一条为确保低浓度瓦斯抽采、输送及发电安全，根据《煤矿安全规程》、《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》(AQ1076-2009)及《煤矿瓦斯往复式发电站安全要求》(AQ1077-2009)等规章和标准要求，特制定本规定。

第二百一十二条凡抽采、输送低浓度瓦斯(甲烷体积浓度大于等于3%且小于30%的煤矿瓦斯)及利用低浓度瓦斯发电的矿井，必须遵守本规定。

第二百一十三条矿井必须建立低浓度瓦斯抽采、输送及发电安全管理岗位责任制。

矿长对低浓度瓦斯抽采、输送及发电安全工作全面负责;负责建立、健全机构和责任制,保障人、财、物的投入。

矿总工程师对矿井低浓度瓦斯抽采、输送及发电安全等技术管理全面负责;建立低浓度瓦斯发电站的矿井，瓦斯发电站安全管理由机电矿长负责;未设机电矿长的，由分管机电的矿长负责;驻矿安监处长负监督检查责任。

其它岗位对其分管范围的低浓度瓦斯抽采、输送及发电安全管理负责。

第二百一十四条矿井必须建立专门的瓦斯电站组织管理机构，设专(兼)职安全管理人员，工作人员必须经过相关业务培训，并取得上岗合格证。

低浓瓦斯抽采泵房及瓦斯发电站，应建立门卫进入允可登记制度、岗位工安全循检制度、电站值班管理制度、电站交接班管理制度、电站安全操作制度、电站设备润滑管理制度、电站消防管理制度、电站文明生产管理制度、电站安全操作制度、电站消防管理制度、电站设备润滑管理规定、电站站长岗位职责、电站运行工岗位职责、瓦斯电站安全操作规程、电站设备维护保养规范等制度,并制定相应的监督考核办法。

第二百一十五条矿井应建立低浓度瓦斯抽采、输送及发电安全技术措施审批制度、安全隐患排查制度等。

矿每月组织消防部门、机电部门、通防部门、安监部门联合对地面瓦斯泵站、瓦斯电站检查一次，发现问题及时安排处理。

集团公司每季度检查一次，纳入安全质量标准化考核。

第二百一十六条抽采管路管材应符合抗静电、耐腐蚀、阻燃、抗冲击等要求。

低浓度瓦斯发电技术的应用作者：胡川来源：《华中电力》2014年第02期摘要：煤层气（瓦斯）既是煤矿安全生产的主要隐患，也是重要的能源资源可用民用和发电。

而低浓度瓦斯属于煤矿瓦斯抽放、利用的重点和难点，主要在于低浓度瓦斯热值低、热爆炸、不可民用的特点。

为此，面对矿井低浓度抽放量的日益增加，排空污染大气加剧，加快低浓度瓦斯的开发利用，化害为利，变废为宝，是从根本上减少煤矿生产安全事故、减少温室气体排放、增加能源供应的有力举措，本文就低浓度瓦斯发电技术的运用、基本建设、经济效益、社会效益做了较为全面的阐述，并提出煤电公司瓦斯发电的前景规划。

关键词：低浓度，瓦斯发电技术应用1 前言煤矿瓦斯是煤炭开采的伴生资源，是一种高效的清洁能源，但其高浓度瓦斯易燃、低浓度易爆性严重影响着煤矿的安全生产，怎么安全有效的利用高、低浓度瓦斯，给我们提出新的要求。

以某煤电公司为例，近年来，随着煤电公司煤炭开采深度的增加，低浓度瓦斯涌出量增大，尤其是低浓度瓦斯。

目前，只建成低浓度瓦斯电站一座，运行时间3年，装机容量为6*500KW，矿区大部分低浓度瓦斯排空，对大气的污染更加严重，是否加快低浓度瓦斯发电建设，给我们提出了新的课题。

2、低浓度瓦斯发电技术2.1、低浓度瓦斯发电原理低浓度瓦斯发电机组是以成熟高浓度瓦斯发电技术为基础，结合低浓度瓦斯易爆特点，对发电机组主管道、机组本身防爆、阻火、燃气混合加以改造而成，燃气进过调压、阻火、空燃比调节、增压、冷却等环节后进入12个汽缸，在启动马达初始动力的提供下，磁电机发电给12个缸定时点火提供电源，燃气在机组汽缸内爆炸燃烧推动活塞上下往复运动而做功，发动机通过调速器使其机组稳定运行在额定转速内，通过联轴器驱动发电机运转，从而达到由内能转化为机械能再转化为电能的目的。

2.2、先进防爆技术主输气管道采用每20米加装一个水雾发生器，由水泵给水雾发生器补水，水雾发生器每个都有8个喷头，沿管壁360度均匀排列，不停的向主管中心喷水，对流过截面的瓦斯进行降温，进行输送阻燃防爆。

山西兰花大宁发电有限公司低浓度瓦斯使用安全技术措施由于大宁矿井下瓦斯抽采布局发生变化，大宁矿供给我公司发电用气的浓度和流量发生根本性改变。

为了能在确保安全的情况下尽可能提高发电量，根据《煤矿安全规程》和我厂发电机组安全使用手册的规定及生产工艺要求，特制定安全技术措施如下：一、低浓瓦斯的定义：浓度在5%—30%内的煤矿瓦斯，叫低浓瓦斯。

二、低浓瓦斯使用的潜在风险：1、瓦斯爆炸的条件：⑴瓦斯浓度在5%—16%之间；⑵引火温度为650℃—750℃；⑶氧气浓度大于12%。

2、内燃机工作须经过四个冲程，即吸气、压缩、做功、排气。

其中做功冲程，瓦斯在气缸内燃烧，进气、排气门严密关闭。

正常情况下，火焰不会传播到进气管。

如果进气门关闭不严，阻火器又损坏，火焰就会进入瓦斯进气管。

如果瓦斯浓度在爆炸范围内，可能会导致管道及气柜内的低浓瓦斯燃烧爆炸。

3、根据《煤矿安全规程》规定，瓦斯浓度低于25%时，不允许使用干式抽放设备进行抽放。

因此当瓦斯浓度低于25%时，我厂罗茨风机输送系统存在安全隐患。

4、我厂使用的TCG2032燃气内燃发电机组技术说明中要求瓦斯浓度为25%—55%，当浓度低于25%时，燃机的工作存在安全隐患。

三、低浓度瓦斯使用的安全技术要求：1、按照设计要求在瓦斯输送系统中安装阻火器，并定期对其进行检查，确保其状态良好，工作正常。

2、按照设计要求在瓦斯场所安装瓦斯浓度检测仪，并按要求定期对其进行校验，确保其工作正常。

3、按照设计要求安装瓦斯浓度报警连锁启动风机装置，定期对该系统进行测试，确保其能正常启动。

4、为瓦斯场所值班员配备便携式瓦检仪，定期对这些瓦检仪进行校验。

5、瓦斯爆炸上限与压力关系：UEL=14.1+20.4LgP公式中P—大气压温度校正系数公式：1+0.0000271（t-25）公式中t—压缩后温度。

四、低浓度瓦斯使用的生产管理规定：1、瓦斯场所值班员每2个小时巡检一次，检测厂房内瓦斯浓度。

2、预处理值班员，每一个小时测一次瓦斯浓度。

科技成果——煤矿低浓度瓦斯发电技术适用范围煤炭行业矿井抽采瓦斯用于发电行业现状瓦斯的主要成分为CH4、O2、N2以及少部分CO2，将这些瓦斯直接排放到大气中对环境的影响是非常大的。

该技术主要是利用瓦斯中的CH4进行发电。

目前应用该技术可实现节能量150万tce/a，减排约1500万tCO2/a。

成果简介1、技术原理一般瓦斯电站机组只能用30%浓度以上瓦斯发电，否则不易稳定燃烧。

且低浓度瓦斯易发生爆炸，输送安全难以解决。

本技术通过多级阻火器和水雾输送系统保证输送安全，并在发电机组中，通过过氧燃烧达到利用瓦斯能量发电的目的。

2、关键技术（1）低浓度瓦斯的安全输送系统；（2）低浓度瓦斯过氧燃烧的瓦斯发电机组。

3、工艺流程瓦斯气→抽采泵站→湿式放散阀→水位自控式水封阻火器→瓦斯管道专用阻火器→水雾输送系统→溢流式脱水水封阻火器→发电机组→发电。

主要技术指标总装机容量9000kW，可年发电5.44×107kWh，年耗瓦斯量18144万m3。

典型案例峰峰大淑村矿8台500GF1-3PW发电机组，装机容量4000kW，节煤3000t/a，年创效益447万元，投资回收期4.69年。

羊渠河矿5台500GF1-3PW发电机组，装机容量2500kW，节煤2200t/a，年创效益265万元，投资回收期4.69年。

市场前景我国煤矿瓦斯电站一般只能用浓度30%以上煤矿瓦斯发电，低浓度煤矿瓦斯（甲烷含量6%-30%）得不到应用，而直接排空造成浪费及污染环境。

因此采用此项技术既节约能量又可减少环境污染，值得在煤矿推广。

目前瓦斯发电行业整体处于加速上升期，且在“十二五”、“十三五”规划期内，伴随着煤层气的大力发展，瓦斯发电行业将持续加速发展。

预计未来5年该技术的推广比例将达到40%，节能能力200万tce/a，减排量2000万tCO2/a。

低浓度瓦斯发电安全保障措施解析
低浓度瓦斯发电安全保障措施解析
低浓度瓦斯发电是一种采用低浓度瓦斯进行发电的技术，主要应用在垃圾焚烧厂、垃圾填埋场、污水处理厂等。

该技术能有效利用废弃物中的热能，从而节能降耗、减少污染、实现低碳发展，并带来巨大的经济效益。

低浓度瓦斯发电也是一项危险作业，为了确保工人安全，需要采取一系列的安全保障措施。

首先，必须遵循《中华人民共和国安全生产法》的有关规定，加强安全管理，建立完善的安全管理体系，定期开展安全检查，及时查找、消除安全隐患，确保发电工作安全可靠。

其次，要对瓦斯来源进行严格管理，确保瓦斯来源的浓度符合安全要求，不超过20%的设计浓度，同时也要保证瓦斯中的有害气体的浓度不超过1.2%。

此外，要完善瓦斯发电装置的安全设施，包括瓦斯检测设备、瓦斯报警设备、瓦斯抑制设备等，以及通风设备、防火设备、防爆设备等。

此外，对从业人员也要进行安全教育，使其具备足够的安全知识，并熟悉瓦斯检测和瓦斯报警设备的操作方法，以便及时采取应急措施。

最后，要建立完善的应急预案，当发生瓦斯泄漏时，应该及时采取措施，如停止发电机的操作，并采取通风或灭火等措施，为确保安全提供有效的保障。

综上所述，为了保障低浓度瓦斯发电的安全，必须制定有效的安全保障措施，包括遵守安全法规，严格管理瓦斯来源，完善安全设施，对从业人员进行安全教育，建立完善的应急预案等，以确保工作安全可靠。

超低浓度瓦斯（矿井乏气）合同能源管理发电项目2010-06-29 07:54:46 浏览次数：235 文字大小：默认中大特大一、项目背景中国埋深在２０００米以内的煤层中含煤层气资源量达３０－３５万亿立方米，是世界上第三大煤层气储量国，煤层气开发前景非常可观。

然而，２００４年全国井下开发煤层气约１６亿立方米，国有高瓦斯突出矿井平均煤层气的开发率仅为１０％左右。

2006年以来，国家出台了一系列加快煤层气抽采利用的政策和意见，充分体现了国家对煤矿瓦斯综合利用的高度重视及指导方向。

从世界范围看，煤矿瓦斯利用主要集中在民用、发电、工业燃料及化工原料等方面。

煤矿瓦斯利用最合理的方式就是发电，而瓦斯发电是利用目前成熟的内燃机技术，仅对内燃机的进气系统和燃料供给系统加以改造，技术较为可靠。

投资少，见效快，一般3－5年内可收回全部投资。

在发电基础上实现“冷、热、电”三联供，改善煤矿职工和当地居民生产、生活条件，节能减排，保持可持续发展、实现优化产业结构、安全环保生产。

煤矿通风排出的煤矿瓦斯，CH4含量一般低于1%，称之为风排瓦斯（俗称“乏风”）。

全世界因煤矿开采每年排入大气中的甲烷总量为250 0万吨，随着煤炭产量的增加，预计到2010年甲烷排放量将增至28 00万吨，其中70%来自甲烷浓度低于1%的风排瓦斯中。

这部分煤矿瓦斯由于CH4浓度太低，利用技术难度较大。

目前，世界上几乎所有煤矿的风排瓦斯都未进行回收处理，直接排放到大气中。

将甲烷直接排放到大气中，一方面造成了有限的不可再生资源的严重浪费，仅每年从煤矿风排瓦斯中释放的瓦斯其低位发热量相当于3370万吨标准煤的低位发热量；另一方面造成了大气污染，加剧了温室效应，单位质量的CH4对大气温室效应影响GWP(GlobalWarm-ingPotential)是C O2的21倍。

因此，合理回收利用乏风中瓦斯具有节能和环保双重意义。

二、低浓度瓦斯利用技术与CDM项目开发清洁发展机制，简称CDM(Clean Development Mechanism)，是《京都议定书》中引入的三个灵活履约机制之一。

低浓度瓦斯利用方法学《低浓度瓦斯利用方法学》嘿，朋友！今天我要跟你唠唠低浓度瓦斯利用这个神奇的事儿，这可是我压箱底的独家秘籍哦！首先咱们得搞清楚啥是低浓度瓦斯。

你就把它想象成是一群调皮捣蛋但又有点潜力的“小家伙”，浓度不高，不好掌控，但利用好了能发挥大作用。

方法一：瓦斯发电这就好比让这些“小家伙”组成一个“发电小队”。

咱得先有一套合适的瓦斯发电机组，这机组就像是一个超级大胃王，能把低浓度瓦斯吃进去转化成电。

操作的时候要注意，得保证瓦斯的输送稳定，别让这个“大胃王”饿着或者撑着。

而且还要经常给机组做做“体检”，看看有没有哪里不舒服，不然它一生气可能就罢工啦！我跟你说，我之前有次没注意检查，结果机组出了点小毛病，那场面，就像小孩子闹脾气，哄都哄不好，可把我折腾坏了！方法二：瓦斯提纯这个方法呢，就像是给这些“小家伙”来一场“选拔考试”，把优秀的选拔出来。

通过一些专业的设备和技术，把低浓度瓦斯中的有用成分提取出来，提高浓度。

不过这可是个精细活儿，需要严格控制各种参数，温度、压力啥的都得盯紧了。

有一回我不小心把温度调错了，哎呀，那结果简直是惨不忍睹，白白浪费了好多瓦斯，心疼得我哟！方法三：瓦斯制热想象一下，让低浓度瓦斯变成温暖的小天使，给我们带来温暖。

利用瓦斯燃烧产生的热量来供暖或者加热水。

但这里要注意安全，可别让这“小天使”变成“小恶魔”。

安装好防火防爆的设备，还要定期检查，确保一切都在掌控之中。

我朋友有次就马虎了，差点出了大问题，吓得他以后再也不敢粗心大意了。

方法四：瓦斯民用把低浓度瓦斯引入到居民家中，用于做饭、照明啥的。

这就像是给每家每户都请了一个贴心的“小助手”。

不过在输送过程中，要做好密封和监测，不能让瓦斯偷偷跑掉或者发脾气。

我听说有个地方没做好密封，结果瓦斯泄漏，那味道，简直能把人熏晕！总之，利用低浓度瓦斯就像是驯服一群调皮的小精灵，要有耐心、细心，还要有方法。

多试试这些方法，找到最适合自己的，让这些“小家伙”发挥出最大的作用，既能环保又能省钱，何乐而不为呢？朋友，赶紧行动起来，让低浓度瓦斯为咱们服务吧！记住哦，安全第一，可别马虎！不然小精灵变成大怪兽，那可就麻烦啦！加油，相信你一定能搞定！。