低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)

低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)

伴隨著煤炭資源的勘探和開采，煤礦瓦斯作為伴生資源被大量發(fā)現(xiàn)。煤礦瓦斯按所含甲烷濃度分為四大類：一類是地面抽采煤層氣，甲烷濃度大于80%，主要用于民用、汽車燃料、發(fā)電等；二類是煤炭開采過程抽排出，甲烷濃度在25%至80%之間的瓦斯，稱為高濃度煤礦瓦斯，主要用于民用、化工、發(fā)電、燃燒等；三類是煤炭開采過程抽排出，甲烷濃度＜25%的，稱為低濃度瓦斯，目前小部分用于發(fā)電，大部分直接排空；四類是煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中排出的甲烷濃度低于1%的，稱為“通風(fēng)瓦斯”，直接放散。1.1低濃度瓦斯發(fā)電條件低濃度瓦斯發(fā)電必須解決兩個問題：一是發(fā)電機(jī)組要適應(yīng)瓦斯?jié)舛群蛪毫Φ淖兓螅欢且邪踩耐咚馆斔拖到y(tǒng)，保證安全發(fā)電。1.2.3500GF1-3RW瓦斯發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)特點(diǎn)1.2.3.1空燃比自動調(diào)節(jié)技術(shù)通過計算機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)空燃比閉環(huán)控制，對于低濃度瓦斯，設(shè)計大口徑瓦斯進(jìn)氣通道。瓦斯與空氣分別由電動蝶門進(jìn)行控制。當(dāng)CH4的濃度變化時，發(fā)動機(jī)自動實(shí)時監(jiān)控燃燒狀況，由中央控制單元發(fā)出指令，執(zhí)行器調(diào)整燃?xì)馔ǖ?，從而改變?nèi)細(xì)膺M(jìn)氣量，達(dá)到自動調(diào)節(jié)混合比的目的，使發(fā)動機(jī)空燃比始終保持在理想狀態(tài)，整個過程自動實(shí)現(xiàn)。無空燃比自動調(diào)節(jié)技術(shù)的機(jī)組理論上不能應(yīng)用于瓦斯發(fā)電，實(shí)踐1.3低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的安全性1.3.1機(jī)組本身的安全性500GF1-3RW瓦斯發(fā)電機(jī)組在設(shè)計時充分體現(xiàn)了最初的設(shè)計原則，充分考慮瓦斯氣體的易燃、易爆性，尤其低濃度瓦斯。機(jī)組本身具有多種安全保護(hù)裝置：短路保護(hù)：利用主回路低壓斷路器的延時脫扣器做短路保護(hù)電器，動作電流整定8-10倍額定電流。過電流保護(hù)：利用機(jī)組上的過流繼電器檢測過流信號，按照發(fā)電機(jī)額定電流的1.25倍整定。欠壓保護(hù)：在主回路低壓斷路器裝設(shè)失壓脫扣器，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于50%—60%額定電壓時，使主斷路器分閘。逆功率保護(hù)：采用反時限逆功率保護(hù)機(jī)組，并聯(lián)運(yùn)行時發(fā)生5%-15%額定功率的逆功率時，10s內(nèi)逆功率保護(hù)裝置使主斷路器分閘。發(fā)電機(jī)熱保護(hù)：定子溫度超過145℃，發(fā)出聲光預(yù)告報警信號，超過155℃使主斷路器分閘。TEM保護(hù)系統(tǒng)：交流電流表、電壓表、功率表、功率因數(shù)表、頻率表、電能表、轉(zhuǎn)速表、運(yùn)行時間累計表及相應(yīng)配套的電流互感器、電壓互感器、測量轉(zhuǎn)換開關(guān)；燃?xì)鈾C(jī)的進(jìn)口氣壓、水溫及排煙溫度、油溫、機(jī)油壓力、缸溫、同期測量儀表及同期控制設(shè)備、運(yùn)行狀態(tài)預(yù)告、故障報警信號、水溫、油溫過高報警。發(fā)動機(jī)的狀態(tài)信號：潤滑油壓過低、超轉(zhuǎn)速故障報警并停車。1.3.2低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)的安全性1.3.2.1細(xì)水霧輸送系統(tǒng)流程瓦斯經(jīng)過水位自控式水封阻火器和金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器，進(jìn)入瓦斯輸送管道。與瓦斯輸送管道并行的輸水管內(nèi)的水由水泵加壓，通過水霧發(fā)生器在瓦斯輸送管道內(nèi)連續(xù)成霧。細(xì)水霧與瓦斯在管道內(nèi)混合輸送。細(xì)水霧凝結(jié),經(jīng)脫水器脫水后循環(huán)使用。1.3.2.2濕式水位自控組火器阻火器由雷達(dá)液位計、水封阻火罐、水位自動監(jiān)控系統(tǒng)、工控機(jī)等部分組成，實(shí)現(xiàn)水封阻火罐水面的全自動監(jiān)控。雷達(dá)液位計測量水封水位，并將信號傳給監(jiān)控系統(tǒng)；水位監(jiān)控系統(tǒng)判斷水位高低，按程序設(shè)定適時放水或加水。工控機(jī)用于實(shí)現(xiàn)水封阻火罐的模擬控制及參數(shù)的設(shè)置。1.3.2.3金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器在瓦斯輸送管道上裝有瓦斯專用阻火器，能夠有效阻止管道內(nèi)火焰的傳播，保證瓦斯輸送安全可靠。阻火原理是基于火焰冷壁淬熄現(xiàn)象,火焰以一定速度進(jìn)入阻火芯狹縫時，反應(yīng)活化中心的自由基和自由原子與冷壁相碰撞放出其能量，反應(yīng)區(qū)的熱量流向冷壁邊界?；鹧婷孢_(dá)到一定距離時，開始形成熄火層，自由基越來越少直到?jīng)]有，火焰熄滅。1.3.2.4細(xì)水霧滅火技術(shù)在瓦斯輸送過程中，細(xì)水霧與瓦斯混合均勻，并以一定的速度流動，長期、連續(xù)地形成細(xì)水霧。其滅火機(jī)理是：細(xì)水霧在汽化的過程中，從燃燒物表面吸收大量的熱量，從而使燃燒周圍溫度迅速降低，當(dāng)溫度降至燃燒臨界值以下時，熱分解中斷，燃燒隨即終止。細(xì)水霧在輸送過程中，可以防止因靜電而產(chǎn)生電火花，引起火焰?zhèn)鞑ァ?.3.2.5循環(huán)脫水技術(shù)脫水器由旋風(fēng)脫水和重力脫水串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，設(shè)置在瓦斯發(fā)電機(jī)組前端，每臺發(fā)電機(jī)組分別配備一套脫水器。旋風(fēng)和重力脫水裝置上分別設(shè)置彈簧自復(fù)位式防爆門，出廠時彈簧開啟壓力設(shè)置完成。脫水器脫出來的水由水泵加壓循環(huán)使用。1.3.2.6瓦斯輸送系統(tǒng)壓力控制技術(shù)為保證煤礦水環(huán)真空泵的安全運(yùn)行和整個輸送系統(tǒng)工作在設(shè)定的壓力范圍內(nèi)，在輸送系統(tǒng)的主管道上設(shè)置一個瓦斯安全放散器。當(dāng)輸送系統(tǒng)管道壓力增高時，內(nèi)套水面下降，外套水面上升；當(dāng)內(nèi)套水面下降到露出內(nèi)套下沿時，瓦斯便通過水溢出排空。系統(tǒng)壓力可通過改變放散器內(nèi)的水量來調(diào)整。通過液位變送器可實(shí)現(xiàn)計算機(jī)遠(yuǎn)程控制。瓦斯的排空是通過水而放散到空中的，因此放散器能夠?qū)⑼獠靠赡艽嬖诘幕鹪磁c系統(tǒng)內(nèi)瓦斯隔離，實(shí)現(xiàn)安全放散