《低浓度瓦斯发电技术研究现状.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低浓度瓦斯发电技术研究现状.docx（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、低浓度瓦斯发电技术研究现状 摘 要：瓦斯发电主要采纳内燃机发电、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探讨。 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，许多都是低浓度的瓦斯。煤矿生产时所采纳的瓦斯为清洁能源，假如对其进行回收利用可以有效减小温室气体的排放，也可以满意煤矿用电的要求，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好用价值。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
2、了快速的提升，大多采纳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 低浓度瓦斯发电技术探讨现状 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，须要采纳限制器来对执行机构发出燃气调整及空气进气量限制吩咐，从而实自动混合限制，混合处理后的瓦斯浓度可以限制在6%左右，保证发动机空燃比处于合理状态，空燃比自动限制技术应当应用在低浓度、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，假如发动机缸温大于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，可以采纳淡薄燃烧技术，发动机内的热负荷会显
3、著减小，有效地减小回火的可能性，机组运行牢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，再采纳预燃技术，高温高压气体快速点燃燃烧室内淡薄的瓦斯气体，淡薄燃烧会使燃烧室内的传热削减，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。涡轮喷嘴、叶片等关键的高温部件材料从原来的合金材料发展到陶瓷、结晶叶
4、片等，早斯的喷嘴及动叶片冲击、对流等冷却技术已经转变为蒸汽冷却。通过大量的实践可以看出，燃气温度提升101度，燃气轮机效率可提升2-3%，采纳技术先进的冷却技术，可以使平前端燃气进口温度提升500-800度，所以，燃气轮机具备的热效率从原来的16-25%上升到40%左右。 一般状况下，把燃气轮机功率区间在300-20000千瓦的划分到小型燃气轮机，而功率在30-300千瓦的归为微型燃气轮机，但发电机技术还处在科研中。因为矿井抽取的瓦斯浓度以低、中浓度的比较多，发电机组形成相同的输出功率应当输入更多的低热值瓦斯，运行状况产生的改变会引起透平和压气机工作无法保证协调，透平温度会显著提升，出现效率削
5、减而产生停机问题。 假如要使瓦斯在燃烧室中稳定地进行燃烧，应当优化其内部结构，特殊要调整压气机及透平流过面积，从而加大喷嘴面积、叶片高度，从而来提高透平燃气通过量。削减空气量，提高燃料管及阀体尺寸来提高压气机燃气流过量。燃烧室内部结构和零部件优化，会保证燃气轮机效率处于稳定状态。 1.3 氧化发电技术 矿井低浓度瓦斯浓度假如较低，达不到内燃机组的发电需求，一般是把排空的低浓度瓦斯和乏风瓦斯进行混合，然后进行氧化放热来实现发电。燃烧实行的方法主要有蓄热式催化氧化燃烧、蓄热式氧化燃烧，两者共同的特点是采纳高温空气燃烧技术，蓄热氧化应用混合气体进行交替，经过蜂窝状蓄热体燃烧室技术，把气体温度提高到1
6、010度，从而甲烷形成支链反应，从而实现了高温燃烧。催化式氧化应用催化氧化燃烧技术，当燃烧室温度在350-600度时，甲烷还可以进行氧化燃烧，可以削减对空气的污染。 2 瓦斯发电系统 2.1 内燃机发电技术 瓦斯往复式内燃机发电是由燃气内燃机、瓦斯平安输送系统、发电机、预处理系统、电气系统及冷却系统等构成。低浓度瓦斯和高浓度瓦斯发电最大的差别在于，达到气体爆炸极限的甲烷在输入到发电机组之前不行以通过加压机及储气罐，高浓度瓦斯可不采纳平安输送系统，低浓度瓦斯通过平安输送系统时，预处理系统可以对气体温度、杂质及液态水进行调整，在到达机组之前实现预混，然后利用涡轮增压器完成增压操作，采纳中冷器进行降
7、温，在缸体内通过火花塞进行点火，混合气体燃烧之后形成的高温高压气华西驱动缸体活塞及曲轴实现运动从而实现发动机的做功，把化学能转变成电能。燃料中的35%能量转变为电能，30%随着废气排放出来，25%被冷却系统汲取。 2.2 燃气轮机发电系统 小型的燃气轮机是由透平、压气机及燃烧室等构成，发电系统是由冷却器、湿式压缩机、冷却器、燃气轮机、冷凝器等组成，湿式压缩机会连续把空气进行压缩，从而吸入到燃料室中实现与瓦斯气体的混合，燃烧形成高温旋转气体驱动涡轮进行转动，从而带动轴杆进行高速的旋转，持续地切割轴四周定子的磁力线，从而把热能转变为电能，此发电原理为开式循环燃气轮机。温度较高的尾气把热能变成热水注
8、到蒸发器当中，会使饱和蒸汽转变为过热蒸汽，再通过蒸汽管道来使蒸汽轮机发电，部分采有余热发电的方式。燃气轮机发电实现的单机功率比较大，可以很快地启动，不会产生较大的污染，机体尺寸不大，只需采纳少量的冷却用水，发电效率比内燃机小许多，一般处于20-30%的区间，比较适用于余热要求量大的客户，采纳尾气余热可把效率提高到73-80%，瓦斯气源浓度保持在40%左右，气体压力维持在0.9兆帕。 2.3 氧化发电系统 催化式氧化反应器进行发电，乏风气体流向由两组阀门实现轮换限制，在前1/2循环，常温乏风经鞍上部的蓄热陶瓷进行加热，之后转到催化剂层中，混合气温度可以使甲烷出现氧化反应，从而形成热量，之后气体到
9、达下部催化剂层，然后进行加热处理，再排放出高温尾气。在后1/2循环中，限制阀门来变更气体流通方向，受热升温之后的气体进入到燃烧室内，经过氧化反应形成热能，热量再被带到反应器上部低温部位。蓄热式氧化反应器和催化式氧化反应器主要的差别在于反应器内部并没有催化剂层，无法把温度进行有效地催化上升，更利于离解空气，把氮气和氧所进行化合反应形成氮化物，从而对空气产生严峻的污染。 催化式氧化反应器主要由进气风机、陶瓷蓄热床、切换阀、催化燃烧室等部件构成，燃烧室中把上下层催化剂进行了有效的分别，反应器两侧采纳陶瓷床蓄热材料，发电系统主要有发电机、过滤器、燃气轮机、压气机和催化氧化反应器等构成。但蓄热式氧化和催
10、化式发电差别在于构成了没有逆流回热器。 采纳过滤器把矿井乏风及低浓度瓦斯进行混合粉尘进行处理，然后进入到燃气轮机中的压气机，然后把压缩处理之后的气体输入到回热器中，依据点燃温度及循环透平机回热温度对压缩气体进行加热处理，从而达到催化反应温度，之后经过催化反应器形成氧化反应从而释放出热量，形成的高温度和高压力的气体驱动透平机产生转动，从而使发电机输出电能。反应器末端可以共同与蒸汽轮机形成电能，煤矿井乏风量及瓦斯浓度应当由大中型煤矿供应，不会达到燃气轮机的效率水平。 氧化发电须要的乏风燃料数量较多，但是价格比较低，因为乏风瓦斯浓度不高，形成的热量比较有限，不管是燃气轮机发电，还是蒸汽轮机发电，都应
11、当输入足够的低浓度瓦斯，从而保证余热锅炉可以形成足够的饱和蒸汽来使蒸汽轮机运转，从而达到发电的目的，或者采纳协助瓦斯来进行助燃，不断地提升燃气轮机透平前端进气温度，從而使旋转轴产生转动。 3 结束语 综上所述，低浓度瓦斯发电技术得到快速的发展，为解决煤炭生产形成的瓦斯气体应用供应了新的途径，对低浓度瓦斯发电技术存在的问题进行分析，并提出解决措施，可以更好地推动低浓度瓦斯发电技术的发展。须要不断地改进和优化发电设备，使燃气轮机微型化，装机方式更加敏捷。还应当发展低浓度抽采瓦斯、乏风瓦斯及抽采瓦斯的掺混技术，避开发电系统瓦斯浓度产生较大的波动。 参考文献： 1刘海洋.黄陵矿业集团低浓度瓦斯发电技术探讨D.西安：西安科技高校，2022. 2张占峰.高、低浓度瓦斯混掺发电技术探讨及应用J.内蒙古煤炭经济，2022（24）：149-150. 作者简介： 刘建波（11014- ），汉族，籍贯：山西省阳泉市平定县，学历：大专，职称：通风工程师，现任职务：阳煤集团煤炭销售公司科员，探讨方向：通风工程。 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页