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高浓瓦斯发电效率探析

作者:佚名 来源:科学与财富 202020期 时间:2020-11-19

摘要:利用瓦斯发电不但可解决煤矿的生产安全,减少瓦斯事故,还可以为社会提供环保、清洁的能源,在缓解温室效应的同时又能够节能减排,对于环境保护和社会发展具有重要的意义...

  摘要:利用瓦斯发电不但可解决煤矿的生产安全,减少瓦斯事故,还可以为社会提供环保、清洁的能源,在缓解温室效应的同时又能够节能减排,对于环境保护和社会发展具有重要的意义。文中对于高浓瓦斯发电系统进行了简要论述,在探讨瓦斯量定性的同时,对于影响高浓瓦斯发电系统效率的因素给出了一些行之有效的优化建议,以供相关从业人员参考、借鉴。

  关键词:高浓瓦斯;发电系统;发电效率;

  引言:

  作为一种新兴的能源应用技术,瓦斯发电的运用可以缓解国内的能源紧张问题,在提高企业经济效益的同时,为煤矿行业的安全生产提供了保障。但是在具体的实践运用过程中,由于国内在瓦斯发电的研究起步较晚,在利用瓦斯发电的过程中經常出现浪费和发电效率低下的情况,虽然国家和企业投入了大量的人力资源和物力资源,但是所得到的成效并未能够达到预期的目标。

  1高浓瓦斯发电系统综述

  在通常情况下,高浓瓦斯发电系统的流程是由瓦斯升压、气体混合、预处理、瓦斯发电、余热发电这几个步骤构成。矿井抽放站内的瓦斯有着大量的杂质与水分,因此预处理的目的就是把这些瓦斯进行除尘、加压、脱水,确保瓦斯气体能够符合发电机组的生产需要。

  2瓦斯量定性

  由于燃机的型号较多,在同等的瓦斯量和浓度比之下,燃机组所产生的电能功率、热能耗和产生的废弃物排放数值也有着明显的不同,所以运用定性分析的方式来确定瓦斯的量是很有必要的。若把瓦斯浓度比的平均值作为电厂生产的标准,不但可以满足不同浓度瓦斯的发电需要,还能够有效地避免低浓度机组被闲置的情况,在减少生产成本的同时提高发电效率。通过综合性的数据比对后得出,采用平均浓度的瓦斯作为机组选型是最具性价比的。

  3高浓瓦斯发电系统的效率优化策略

  3.1?? 工艺系统优化

  3.1.1???????? 保障储气设备与混合装备的合理性

  因为瓦斯矿在抽放过程中所产生的浓度比各不相同,所以在抽放瓦斯用以发电的时候,要把不同浓度的瓦斯严格按照比例进行混合,确保瓦斯气体能够混合均匀,避免出现气体分层的情况。随后把调配好比例的瓦斯稳压并储存。值得注意的是,瓦斯气体混合需要严格按照生产标准进行操作,否则会因为气体混合不匀而给发电效率造成影响。图表一中为某个电站的改造前后数据。

  3.1.2???????? 优化瓦斯预处理系统

  在预处理入口母管加装脱水装置对瓦斯输送携带水进行一次脱水;初级过滤器根据当地瓦斯处理量和瓦斯清洁程度选择精度相对较小的过滤滤芯,过滤掉绝大部分的杂质;冷却脱水装置作为系统二次关键脱水环节,必须选择换热面积足够大,制冷机组功率满足而却一用一备,确保完全脱掉瓦斯气中的水;精密过滤器和发电机组进气燃气滤芯必须选择材质好和精度高的过滤器;瓦斯输送管路保温必须齐全完整,避免因温差产生冷凝水;以上环节措施可以提高瓦斯气体的干燥和清洁度。

  3.1.3???????? 选择不锈钢材质的流通介质及管道

  在瓦斯发电过程中所使用到的设备流通介质,以及所有管道的材质选择上,要选择质量好的不锈钢,并在外层加设保温层。如果设备流通介质和管道的材料是普通型的碳钢,那么在北方一些环境恶劣的区域或者季节性气候里,会因为管道内的水蒸气冷凝而引起锈蚀或者堵塞的情况,严重的还会造成发电机组停运,用户还要安排专业进行设备逐一排查并将其挖开,再更换不锈钢材质的设备流通介质和管道。

  3.2?? 发电效率优化

  3.2.1???????? 影响发电效率的因素及解决办法

  (1)?????? 进气系统。进气系统在正常运转的过程中,要严格控制好气流的平稳性,在设置平稳进气路径时,还要把进气管道因阻力而造成的影响纳入考虑范围。除此之外,在发动机的附近区域还需要加装弹性优良、抗震性能好的连接设备,从而有效地把发动机运转时所产生的噪声与震动进行隔离,提高进气系统的稳定性和发电效率。

  (2)?????? 燃烧系统。发动机在剧烈燃烧的时候需要大量新鲜的空气,所以在对燃烧系统进行设计的过程中,要把发动机的进气系统放在首位,避免机组生运作时所产生的热气流和排放的废气进入发动机,让发动机能够在一个低温、清洁度高的环境下运行,确保涡轮增压的压力能够处在合理的范围。

  (3)排气系统。排气系统的主要功能就是把发气机燃烧时所产生的废气进行收集,并由排气管道排出。排气系统在运作时通常会造成机组的生产功率下滑,同时排气的温度也会逐渐增高。所以在设计排气系统的时候要把排气背压控制在最小的范围内,这样才能够提高机组的发电效率,延长发动机的使用寿命。

  (4)?????? 增设停炉保护装置。若两台或者两台上的燃气机共同余热锅炉的时候,如果其中一台燃气发动机停止运行,通常情况下是因为在燃气发动机出口处出现管道泄漏的情况,这就导致了其他运行中的燃气发动机所产生的高温废气漏进那台停止运行的燃气机内,高温的烟气会在燃气机的管道内冷凝并生成水珠,这些水珠的出现给燃气发动机的生产安全会造成巨大的隐患。为了能够解决这个问题,在发电机中可以加装相应的停机保护设备,确保发动机的使用安全并提高发电效率。

  (5)?????? 增设防爆保护装置。如果燃机因故障停止运转时,机内的燃气将会逸散入主烟道内,此时燃气中的 CH4成分与空气混合并达到一定浓度时,在高温或者明明火的环境里容易发生爆炸。所以在余热锅炉中要加装防爆设备并做好防爆预防措施,有效控制机组停运时造成的燃气泄漏问题,保障机组的生产安全。此外,在进行机组招标的过程中也要对该问题予以足够的重视。

  (6)?????? 发电机房的正确通风效果。厂房通风必须采用发电机侧下进,发动机侧上出的正压通风降温方式,使得发电机轴承、绕组温度始终处于合理温度下运行,发动机本体散热温度又可以正压通风降温。正确的通风可以延长发电机寿命和改善发动机运行工况,提高综合发电机组带载量。

  (7)?????? 发动机缸套水、中冷水远程散热水箱散热效果。合理安装布置散热水箱,保证散热效果和能力,使得发动机夏季高温季节缸套水、中冷水都在合理温度范围内工作,降低发动机故障率、提高发电机组负荷。

  结语:

  综上所述,瓦斯发电作為清洁能源利用的重要形式,在未来的市场中有着巨大的发展潜力。因此企业在瓦斯发电的实践过程中,应当要重视瓦斯发电效率的提高,由机组的工艺系统开始着手,再从中寻找出影响发电效率的因素及解决办法,从根本上解决问题,全面提高瓦斯发电的效率。此外,企业也要积极宣传瓦斯发电的优势与环保功能,鼓励和支持瓦斯发电技术的创新,为我国的电力发展事业做出应有的贡献。

  参考文献:

  [1]??? 谭农耀. 高浓瓦斯资源系统整合利用技术 [J]. 科技风,2011(12):175-175.

  [2]??? 宋燕民, 杨军华, 宁显锋,等. 一种带瓦斯提纯的内燃机预处理系统及瓦斯提纯方法:.

  [3]??? 强化玲. 浅谈煤矿高浓瓦斯的利用[J]. 建筑工程技术与设计,2015,000(027):1903-1903.

  [4]??? 粟荣良, 李国宏. 利用高位尾巷抽放采空区高浓瓦斯提高瓦斯利用率[C]// 全国煤矿安全生产论坛.2006.

  作者简介:

  邹杰(1986-)男,汉,本科,山西省长治市屯留区人,助理工程师,电气工程及其自动化方面.

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