创新成果申报表（瓦斯电厂机电部）

贵州大方煤业有限公司科技创新成果申报表

申报单位：机电部 项目名称 完成单位 协作单位 主要完成人员 技术水平 申报等级 分管领导批示 一、 成果内容： 瓦斯发电机组及余热锅炉已完成安装总装机容量3600KW，年利用瓦斯970万m3/a产生电能1940万Kwh，供热47520GJ/a。 二、关键技术及创新点： 1、实现了能源的综合利用和企业的可持续发展。 2、减少温室气体排放，保护生态环境。 三、推广应用情况及前景： 我矿瓦斯电厂六台机组安装工作已完成总装机容量3600KW。各富瓦斯矿井均可推广使用。 四、经济效益及社会效益： 1、每年可节约电费约1000万元，少用煤约720吨标准煤节资36万元； 2、实现了能源的综合利用及公司的可持续发展； 3、减少温室气体排放，保护生态环境。 另附成果文字说明

小屯煤矿瓦斯综合利用模式的探索与实践 机电部 孙保国、孙守义、范玉全、徐金巨、韩光明、刘守金、郭布鲁、 付卓宁、朱万、王永红、吴南、周慧 小屯煤矿瓦斯利用模式的探索与实践

一、问题的提出

小屯矿为高瓦斯矿井平均日瓦斯抽放量为4万m3，瓦斯浓度为18%。大量瓦斯直接对空排放，未加以任何综合利用。由于煤层瓦斯气体是一种洁净能源，又是一种温室气体，其温室效应为CO2的21倍，抽放的大量瓦斯排入大气中，不仅浪费了燃料资源，而且污染了大气环境。 二、设计目的

为了充分利用瓦斯资源，减少温室气体的排放量，实现能源的综合利用和企业的可持续发展。 三、选型方案

利用瓦斯发电机组进行发电需要一个完整的系统来支持，由土建工程、瓦斯发电机组、供气系统、电气系统、循环水系统、余热利用系统、供水消防系统、通风及噪声控制系统等子系统组成，下面分别进行论述。

第一部分 机组选型 第一节 瓦斯发电机组选型

利用煤矿瓦斯发电主要的方式有：燃气锅炉汽轮机发电、燃气涡轮机发电、燃气内燃机发电。其工艺流程如下：

井下瓦斯瓦斯抽排站储气罐燃气锅炉汽轮机发电机电力井下瓦斯瓦斯抽排站储气罐燃气涡轮机发电机电力井下瓦斯瓦斯抽排站储气罐燃气内燃机发电机电力

由于煤矿瓦斯气体浓度相对不高，发热量较低，利用燃气锅炉带汽轮发电机组发电其系统复杂、占地面积大、发电效率较低，不宜采用；燃气轮机对进气要求较高，如对进气不加处理，则其燃烧煤矿瓦斯效率极低，如对进气处理到其要求的压力（0.9MPa），则由于其温度的上升而使瓦斯浓度处于爆炸区域，达不到安全要求，加之系统复杂、占地面积大、辅助设备多、维护工作量大，也不宜采用；根据青龙煤矿瓦斯抽采的特点及数量，采用瓦斯内燃机组进行发电最为合理，即选用瓦斯发电机组进行发电。

2.机组选型

由于煤矿瓦斯气体浓度相对不高，发热量较低，目前国内瓦斯发电站普遍采用瓦斯内燃发电机组，其中应用较多的国产机组主要有胜动集团、济柴动力及江苏南通宝驹生产的燃气发电机组，国外机组主要有美国卡特彼勒、德国萨尔能源公司生产的燃气发电机组等。

目前主流国产机组的容量主要有1000kW、600kW和500kW，国外机组的容量主要有1800kW和2000kW。

国内燃气发电机组的流程为:煤矿瓦斯经过稳压和过滤可直接送入预燃室，由火花塞点燃出现多个着火点，然后由机组程控装置将预燃的瓦斯气通过电控混合器送入各个气缸燃烧做功，带动发电机工作。由于对煤矿瓦斯的浓度要求在10%~30%范围内,因此不需要对煤矿瓦斯进行吸附浓缩,减少了燃气处理的中间环节,也节约了投资。

进口燃气发电机组的流程为:煤矿瓦斯经过过滤、净化,然后进行变压吸附浓缩,使其浓度达到30%以上，最后进入燃烧室燃烧做功,带动发电机工作。由于瓦斯气浓度较高,燃烧效率和热效率大大提高。

从技术性能、技术参数以及机组本身的先进性、可靠性及环保性上比较,国外设备具有领先水平。从对煤矿瓦斯的质量要求上，国产设备的适应性更强，首先在煤矿瓦斯的浓度要求上,国产机组在10%的浓度时完全可以利用,国外机组必须达到30%以上，同时在进气压力方面国外机组要求20kPa以上，比国内机组要求（3～9kPa）高，国外机组对瓦斯气体的其它要求（如粉尘、温度、湿度等）也较高。从适应我国目前矿井瓦斯的利用来看,国产机组更适合瓦斯发电的需要。

从经济指标上看，国外设备在长期运行中具有明显的优势，但是工程初期投资高。

综上所述，从性能及发电的稳定性上采用国外设备效益好于国产设备。但是考虑目前在国内运行的机组中，国外设备少，存在运行过程中的备品备件不如国内机组多，同时应用国内设备对进气浓度和质量要求较低，经过综合考虑，小屯煤矿瓦斯发电站采用国内成熟的小机组比较合适。

3.装机规模

本工程可利用的浓度20％～40%以上瓦斯纯量为23268.64m3/d，其总发电容量为：

Pz=23268.64×3.5÷24=4072.01kW

总安装容量取4000kW。

一期选用600kW机组6台，装机容量为3600kW。因此小屯煤矿瓦斯发电站总装机容量为6×600kW，一期先行安装6台600kW机组以后随瓦斯抽排量的增加情况而逐步增加机组。

矿井平均日瓦斯抽放量为4万m3，燃气瓦斯浓度范围18%，单机组小时耗气量为5260Nm3/d，瓦斯供应量满足发电机组的要求。

第二节 工艺系统及辅助设备选择

1.燃气系统

燃气系统采用单母管制。母管流量按6台瓦斯发电机组的瓦斯供应量（4万m3/d）考虑，折合成混合气体其流量为7.2万m3/h，管道采用D426×9无缝钢管。每台机组的供气管道分别从母管接出，经闸阀、阻火器和机组配供的防爆电磁阀和减压阀进入机组预燃室，由火花塞点燃出现多个着火点，然后由机组程控装置将预燃的瓦斯气通过电控混合器送入各个气缸燃烧做功，带动发电机发电。

做功后的废气经机组排气口排出，每台机组设有一个排气口，排气管道上设有切换蝶阀，正常运行时，排气经余热锅炉回收热能降温后排出，余热锅炉故障维修时，也可直接排放。

2.循环水系统

本系统用于瓦斯发电机组的缸套冷却，主要由一套全自动软水制备装置、补水泵、循环泵、机力通风玻璃钢冷却塔等设备组成。

机组循环冷却水系统由内循环和外循环2套系统组成。

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