十八、瓦斯綜合利用(網(wǎng)上發(fā))

******18—18—10十八、瓦斯綜合利用〔一〕瓦斯利用的必要性充分利用礦山資源，保護(hù)環(huán)境〔CH1m3〔濃4度100%的瓦斯〕發(fā)熱量約35.19MJ，可折合1.2kg的標(biāo)準(zhǔn)煤。假設(shè)礦井把抽出的〔電力等〕的需求，削減或民用燃料直接燃燒、作為化工原料和發(fā)電燃料等。壞大氣的臭氧層，依據(jù)氣候變遷國(guó)際委員會(huì)爭(zhēng)論報(bào)告，其溫室效應(yīng)是CO2

的21境。瓦斯綜合利用可以削減碳排放，對(duì)人類賴以生存的環(huán)境起到保護(hù)作用。2023年，全部興旺國(guó)家排放的二氧化碳等619905.2%，進(jìn)展中國(guó)家沒有減排義務(wù)。2023年《京都議定書》正式生效。優(yōu)化能源構(gòu)造，削減對(duì)傳統(tǒng)能源的依靠尤其是石油，遠(yuǎn)低于世界平均值。20231.7t，僅為世界平均值的6.6%；人均自然氣可采儲(chǔ)量為17976.5%；145t，95.4%。人均化石燃料19-1-1。源，其開發(fā)潛力巨大。依據(jù)目前我國(guó)石油自然氣資源覺察率計(jì)算m3〔1.0〔城市門站價(jià)〕計(jì)算3價(jià)值將不行估量。鐵、水泥、化工、電力、生活效勞等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展，增加就業(yè)時(shí)機(jī)，促進(jìn)當(dāng)?shù)匾揽俊１?9-1-1 人均化石燃料儲(chǔ)量的國(guó)際比較表〔2023年〕中國(guó)美國(guó)歐盟日本OECD印度世界煤可采儲(chǔ)量〔t/人〕145833862.832084152石油可采儲(chǔ)量〔t/人〕1.6812.164.870.069.080.7325.31自然氣可采儲(chǔ)量(m3/人)179718412562431312800100227817貫徹國(guó)家相關(guān)政策國(guó)家為充分利用礦山資源，保護(hù)環(huán)境，滿足國(guó)家進(jìn)展對(duì)能源的需求，2023同印發(fā)了《關(guān)于印發(fā)煤礦瓦斯治理與利用實(shí)施意見的通知》〔特急發(fā)改能源[2023]1119；由國(guó)家進(jìn)展和改革委員會(huì)印發(fā)了《關(guān)于印發(fā)煤礦瓦斯治理與利〔國(guó)發(fā)[2023]28號(hào)；由國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快煤層氣〔煤礦瓦斯〕〔國(guó)辦發(fā)[2023]47號(hào)。2023〔國(guó)辦發(fā)[2023]47。遠(yuǎn)的影響。礦井安全生產(chǎn)的需求煤與瓦斯突出的危急性增加。礦井瓦斯抽采和瓦斯治理將投入大量的人力和物濟(jì)效益，就能進(jìn)一步促進(jìn)抽采瓦斯的樂觀性，促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)。產(chǎn)增加了內(nèi)因?！捕惩咚估猛緩竭x擇概述分主要為甲烷，吸附在煤炭上，在煤炭開采過程中，由于壓力降低，瓦斯氣從煤炭上釋放出來。作為一種格外規(guī)自然氣，其成分、用途、加工利用的下游產(chǎn)品和常規(guī)自然氣相當(dāng)。下面就瓦斯氣作為化工原料和作為燃料兩個(gè)方面來作介紹。瓦斯作為化工原料的化工利用途徑也和自然氣相仿，用作化工原料開發(fā)系列化工產(chǎn)品〔見圖18-2-，如甲醇、炭黑、生產(chǎn)乙炔等。工廠，但由于礦井瓦斯氣甲烷的含量一般都在60%以下，長(zhǎng)距離管道輸送、液化不考慮作為化工原料利用。圖18—2—1 瓦斯加工利用方向圖瓦斯作為燃料瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)和衛(wèi)生的能源，它的主要成分是甲烷〔CH4，1m3純甲烷這是最好的方法，不但利用了瓦斯，而且近距離輸送瓦斯氣，不用提純和液化，削減了輸送費(fèi)用。電組的一次熱效率不高，一般都在30%～40%左右，但可以通過余熱回收裝置，一介紹。瓦斯發(fā)電(4)燃料電池發(fā)電。燃料電池發(fā)電與轉(zhuǎn)換燃料熱做功最終產(chǎn)生電力的傳統(tǒng)發(fā)電系換效率不受“卡諾循環(huán)”的限制，其能量轉(zhuǎn)換率高達(dá)60%～80%，實(shí)際使用效率2～3倍。但因其容量小，只適于小型燃?xì)獍l(fā)電的應(yīng)用。礦井的瓦斯氣一般都比較大，此種方式作為礦井瓦斯發(fā)電不適宜，不與考慮。A：蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組站根本不承受這種裝機(jī)形式。B：燃?xì)鈿廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，運(yùn)行敏捷，單機(jī)功率大，占地面積小的但可大大提高發(fā)電效率。目前，在以自然氣為燃料的燃?xì)怆娬局休^多承受。對(duì)于瓦斯氣電站，只有甲烷含量大于50%,氣量較大的而且氣源穩(wěn)定的狀況0.9MPa160℃，依據(jù)39%，并且要求濃度穩(wěn)定、連續(xù)。以煤礦瓦斯氣作為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)圖見圖18—2—2。C；燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組5～35kPa，適用瓦斯?jié)舛确秶鷱V，濃度6%以上均可利用，這使得燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組在瓦斯氣發(fā)電方面獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。圖18—2—2 燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)圖10100～2023kW范圍內(nèi)的燃量比掌握燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)使用三元催化污染掌握系統(tǒng)來同時(shí)降低NOx,CO和未燃碳?xì)浠衔?。例如在穩(wěn)態(tài)工況下運(yùn)行，假設(shè)進(jìn)展嚴(yán)格掌握，可以使NOx、排放掌握在0.2～0.42g/kWh。另一掌握燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)污染的主要方法是淡薄燃燒(目前大局部發(fā)動(dòng)機(jī)承受這種技術(shù)50～100%)NOx、排放顯著削減，同時(shí)使循環(huán)效率增加。例如大型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)常使用超高能量點(diǎn)火、預(yù)燃室、小火點(diǎn)火系統(tǒng)(使用1%能量)500～2023kW的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)特別適合氣源不穩(wěn)定的煤礦瓦斯使用。〔時(shí)〕見18—2—3。圖18—2—3 瓦斯氣發(fā)電方式比較，見18—2—1。表18—2—1 瓦斯氣發(fā)電方式比較燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組+余熱鍋爐〔+蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組〕燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組+余熱鍋爐〔+蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組〕燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組+余熱鍋爐+蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組燃?xì)忮仩t+蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組關(guān)心系統(tǒng)較簡(jiǎn)潔較簡(jiǎn)潔簡(jiǎn)單簡(jiǎn)潔循環(huán)發(fā)電效率(%)34～4325～3025～30全廠綜合效率(%)45～9040～9030～70啟動(dòng)時(shí)間l0s61min～1h1～3h以上燃料供給壓力低壓中壓低壓對(duì)瓦斯?jié)舛纫?%以上40%30%千瓦造價(jià)(元)550060005000比較來說作為熱電聯(lián)產(chǎn)的一種原動(dòng)機(jī)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)是一種經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的、斯氣濃度波動(dòng)的狀況。因此推舉使用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱聯(lián)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。〔三〕礦井瓦斯的綜合利用方案建瓦斯發(fā)電站。設(shè)計(jì)依據(jù)Q＝37m3/min〔25.5m3/min11.5m3/min；40％20％；瓦斯利用方案瓦斯氣的合理利用抽采類型高負(fù)壓抽采的瓦斯3000低負(fù)壓抽采的瓦斯1260依據(jù)上述原則，確定本礦井的瓦斯利用平衡表見表18－3－1抽采類型高負(fù)壓抽采的瓦斯3000低負(fù)壓抽采的瓦斯1260瓦斯發(fā)電設(shè)備選擇實(shí)際狀況，不考慮使用進(jìn)口機(jī)組。500GF-WK1000GF-WK18－3－2高負(fù)壓發(fā)電機(jī)組方案比較方案號(hào)方案一方案二〔暫推舉〕機(jī)組型號(hào)500GF-WK1000GF-WK燃?xì)鉄岷穆?MJ/(kW·h))1010發(fā)電效率(%)≥36≥36瓦斯氣濃度10%20%機(jī)組出線電壓(kV)0.410燃料供給壓力(kPa)33機(jī)組機(jī)械噪聲〔dBA〕≤110≤110內(nèi)燃機(jī)排氣溫度〔0C〕≤500≤550機(jī)組價(jià)格〔萬(wàn)元/臺(tái)〕102220主要優(yōu)缺點(diǎn)

燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率較高，對(duì)瓦斯?jié)舛纫筝^低，進(jìn)氣壓力較低，現(xiàn)場(chǎng)使用較穩(wěn)定。

燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率較低，對(duì)瓦斯?jié)舛纫筝^高，進(jìn)氣壓力較低，機(jī)組力量較大，占地較少，建筑投資少，高壓機(jī)組出線電纜節(jié)約投資，削減了變壓器投資。機(jī)組的主要參數(shù)比較可以看出，1000GF－WK〔10kV〕發(fā)電力量1000GF－WK〔10kV〕機(jī)組。CBG50018－3－3，高負(fù)壓發(fā)電機(jī)組方案比較。18－3－3發(fā)電機(jī)組方案比較方案號(hào)方案一方案二〔暫推舉〕機(jī)組型號(hào)CBG500500GF-WK燃?xì)鉄岷穆?MJ/(kW·h))9.5810發(fā)電效率(%)37.58≥36瓦斯氣濃度16%10%機(jī)組出線電壓(kV)0.40.4燃料供給壓力(kPa)5～303機(jī)組機(jī)械噪聲〔dBA〕92≤110內(nèi)燃機(jī)排氣溫度〔0C〕≤550≤500機(jī)組價(jià)格〔萬(wàn)元/臺(tái)〕98102燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率較高，對(duì)燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電效率較低，對(duì)瓦斯主要優(yōu)缺點(diǎn)瓦斯?jié)舛纫筝^低，進(jìn)氣壓力較高，機(jī)組價(jià)格較廉價(jià)。濃度要求較低，進(jìn)氣壓力較低，從表18－3－3機(jī)組的主要參數(shù)比較可以看出，兩種型號(hào)500kW主要優(yōu)缺點(diǎn)瓦斯?jié)舛纫筝^低，進(jìn)氣壓力較高，機(jī)組價(jià)格較廉價(jià)。濃度要求較低，進(jìn)氣壓力較低，從18－3－13000m3,低負(fù)壓抽采的瓦斯每小1260m310054.2kW，低負(fù)壓抽采的瓦斯可發(fā)電4222.8kW初期考慮瓦斯可發(fā)電數(shù)取修正系數(shù)0.5，安裝使用高負(fù)壓瓦斯發(fā)電的1000GF－WK機(jī)組五臺(tái)、使用低負(fù)壓瓦斯發(fā)電的500GF－WK機(jī)組五臺(tái)。礦井可依據(jù)瓦斯效益?！菜摹惩咚拱l(fā)電工程設(shè)想進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)概述瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站高濃度瓦斯進(jìn)氣系統(tǒng)從瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯抽采泵站到瓦斯發(fā)電站的高濃度瓦斯輸送管主管瓦斯管道專用阻火器瓦斯管道專用阻火器濕式放散管電動(dòng)蝶閥水霧輸送系統(tǒng)備，將高濃度瓦斯輸送到發(fā)電站。高濃度瓦斯輸送系統(tǒng)流程圖見18－4－1。瓦斯泵站瓦斯泵站閘閥水位自控式水封阻火器絲網(wǎng)過濾器瓦斯管道專用阻火器瓦斯管道專用阻火器濕式放散管電動(dòng)蝶閥溢流脫水水封阻火器溢流脫水水封阻火器進(jìn)氣支管閘閥旋風(fēng)重力脫水器手動(dòng)蝶閥手動(dòng)蝶閥燃?xì)獍l(fā)電機(jī)阻18－4－1瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站高濃度瓦斯輸送系統(tǒng)流程圖瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站低濃度瓦斯進(jìn)氣系統(tǒng)從瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯抽采泵站到瓦斯發(fā)電站的低濃度瓦斯輸送管主管選用管徑DN600的焊接鋼管，在低濃度瓦斯輸送管線上安裝水位自控式水封阻設(shè)一霧化水池安裝區(qū)，安裝區(qū)內(nèi)安裝兩臺(tái)多級(jí)立式離心泵(一開一備)，為低濃(靜電或其它產(chǎn)生的火焰)，并起到阻火的作用，保證了低濃度瓦斯輸送管道的安全性。在20米設(shè)置一個(gè)水霧發(fā)生器。瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)流程圖見18－4－2。瓦斯泵站瓦斯泵站閘閥水位自控式水封阻火器絲網(wǎng)過濾器溢流脫水水封阻火器溢流脫水水封阻火器進(jìn)氣支管閘閥旋風(fēng)重力脫水器手動(dòng)蝶閥手動(dòng)蝶閥燃?xì)獍l(fā)電機(jī)阻圖18－4－2 瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)流程圖附屬設(shè)備工作原理水位自控式水封阻火器水接觸，能量被水蒸發(fā)吸取，化學(xué)反響的自由基削減并消退，同時(shí)，水的瞬間氣位監(jiān)測(cè)〔雷達(dá)液位計(jì)是德國(guó)E+H公司生產(chǎn)〕和計(jì)算機(jī)自動(dòng)掌握，當(dāng)水位低于設(shè)定實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。絲網(wǎng)過濾器絲網(wǎng)過濾器是用于過濾由瓦斯帶來的水汽和灰塵，防止瓦斯管道專阻火器理過濾瓦斯中的粉塵顆粒和水分。瓦斯管道專用阻火器瓦斯管道專用阻火器的原理主要是基于火焰通過狹窄通道時(shí)的熄滅現(xiàn)象爭(zhēng)論量，自由基越來越少直到?jīng)]有，火焰熄滅?！?〕低溫濕式放散閥(，因此該放散閥能夠?qū)⑼獠靠赡墚a(chǎn)生的火源與系統(tǒng)內(nèi)瓦斯隔離，實(shí)現(xiàn)安全放散。冷卻循環(huán)系統(tǒng)1000kW500kW溫冷卻水系統(tǒng)。1000kW每50kg／d；500kW5kg／d，525kg／d。500kW40m3／h1000kW80m3／h組配一臺(tái)，形成密閉循環(huán)。發(fā)電站的外冷卻密閉循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)約冷卻水?！参濉秤酂崂孟到y(tǒng)目前瓦斯發(fā)電大都承受熱聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)，這樣可以大大提高瓦斯氣的利用率，供溫存加熱洗浴水之用。具體為利用余熱利用裝置〔余熱鍋爐產(chǎn)生高溫汽水混〔余熱鍋爐、汽水分別器、多級(jí)立式離心泵、軟化水箱、全自動(dòng)軟水器等組成?！灿酂徨仩t〕十臺(tái)，與瓦斯發(fā)電機(jī)組一一對(duì)應(yīng)；，PVH〔RG〕65-200〔配YB132S2-27.5kW380VMHW-I-R-AT350化水箱一個(gè)〔自動(dòng)軟水器和軟化水箱也為瓦斯機(jī)組供給軟化水。依據(jù)瓦斯抽采KNPT04-500〔余熱鍋爐〕臺(tái)數(shù)與增加的瓦斯發(fā)電機(jī)組一一對(duì)應(yīng)。〔六〕電氣系統(tǒng)電力系統(tǒng)主接線概述1000kW10kV，發(fā)1000kW。500GF－WK500kW，400V，發(fā)電機(jī)400kW。瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站安裝五臺(tái)1000kW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)機(jī)組，配五臺(tái)高500kW〔配五臺(tái)低壓配電屏，一段母線出線，3150kVAS9-MPf＝400kW，五臺(tái)機(jī)3150kVA＝2500／3150=79％，一臺(tái)。500kW3150kVA器升壓到10kV與1000kW35/10kV10kV在礦井35/10kV10kV10kV配電系統(tǒng)概述瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站配電間設(shè)五臺(tái)KW1000A-Z2型發(fā)電機(jī)組掌握屏、五臺(tái)KW500A-Z211GCS站內(nèi)動(dòng)力配電設(shè)計(jì)瓦斯發(fā)電站配電電壓為220V／380V，配電方式承受放射式。動(dòng)力配電箱電溝敷設(shè)。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)承受24V2電源來自配電間的站用電配電柜。硅整流啟動(dòng)電源供發(fā)電機(jī)組不同時(shí)啟動(dòng)使用?！?〕10kV10kVKYN28A-12空斷路器、彈簧操作機(jī)構(gòu)，該操作機(jī)構(gòu)既可手動(dòng)操作，也可電動(dòng)操作。10kV尺寸與原系統(tǒng)一樣，其上母線與原系統(tǒng)母線相接。〔6〕升壓變壓器低壓側(cè)由銅排引入。繼電保護(hù)升壓變壓器保護(hù)配置機(jī)綜合保護(hù)，保護(hù)裝置安裝在高壓開關(guān)柜上。電站、配電間進(jìn)出線保護(hù)35/10kV各自的開關(guān)柜上。發(fā)電機(jī)保護(hù)10kV電機(jī)寵保護(hù)。其保護(hù)由發(fā)電機(jī)組配套的掌握屏實(shí)現(xiàn)，不需另外選購(gòu)保護(hù)裝置。電機(jī)寵保護(hù)。其保護(hù)由發(fā)電機(jī)組配套的掌握屏實(shí)現(xiàn)，不需另外選購(gòu)保護(hù)裝置。直流系統(tǒng)、38Ah能。蓄電池，直流屏和充電設(shè)備集中布置在配電間內(nèi)。過電壓保護(hù)及防雷、接地建構(gòu)筑物防雷設(shè)計(jì)。在瓦斯綜合利用場(chǎng)地瓦斯發(fā)電站設(shè)四根25米高避雷針對(duì)瓦斯發(fā)電站主廠房進(jìn)展保護(hù)；掌握室及油脂庫(kù)承受屋面避雷帶保護(hù)。2510Ω。過電壓保擴(kuò)10kV操作過電壓。接地L50×5×2500作為垂直接地體，承受熱鍍鋅扁鋼30×5作為水平接地體，接地電阻不大于1Ω。站內(nèi)照明、檢修局部30min。電纜設(shè)施1)電纜構(gòu)筑物本工程電纜構(gòu)筑物考慮承受如下幾種類型：b、機(jī)房及配電間一般承受電纜溝。2)電纜選型選型如下：b、低壓動(dòng)力電纜承受聚氯乙烯絕緣銅芯電力電纜；3)電纜防火措施為防止火災(zāi)集中造成損失，本工程承受以下防火措施：堵。設(shè)置必要消防設(shè)備