【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.撫順等地煤礦成功應(yīng)用。瓦斯發(fā)電機(jī)組針對煤礦瓦斯抽放的具體特點(diǎn)設(shè)計，采用了瓦斯和細(xì)水霧混合輸送、數(shù)字點(diǎn)火、電控技術(shù)、增壓中冷、稀燃技術(shù)等多項國家專利技術(shù)和實用新技術(shù)，很好地解決了燃燒控制和濃度變化等問題。 低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)介紹低濃度瓦斯發(fā)電是指利用 CH4濃度小于 25％的瓦斯發(fā)電。如何安全、高效的進(jìn)行發(fā)電必須解決兩方面的問題：一是安全問題（防爆問題） 。采用何種技術(shù)措施來保證安全，是否得到國家安全部門的認(rèn)可，并已應(yīng)用。二是機(jī)組對瓦斯的適應(yīng)性問題。采用何種技術(shù)，保證機(jī)組適應(yīng)低濃度瓦斯的特點(diǎn)，并能高效運(yùn)行。公司經(jīng)過多年研究，已成功解決了低濃度瓦斯輸送及安全發(fā)電的問題，只需瓦斯?jié)舛冗_(dá)到6％以上，就可以用來發(fā)電。2022 年 12 月 25 日，國家發(fā)改委 《煤礦瓦斯治理與利用總體方案》組織實施的煤礦低濃瓦斯細(xì)水霧輸送及安全發(fā)電技術(shù)研究項目，在淮南謝一礦通過了由國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局組織的鑒定。鑒定意見認(rèn)為，細(xì)水霧與煤礦抽放瓦斯混合輸送等阻火技術(shù)，為抽放瓦斯的安全輸送創(chuàng)造了條件，其成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平。 低濃度瓦斯輸送安全低濃度瓦斯輸送工藝流程為抽放瓦斯與細(xì)水霧混合，在輸送管路上設(shè)置濕式水位自控阻火器和金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器，瓦斯脫水后進(jìn)入瓦斯發(fā)電機(jī)組。全部過程由計算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行，并確保輸送系統(tǒng)壓力正常，實現(xiàn)安全放散。主要技術(shù)措施如下：? 濕式水位自控式水封阻火器阻火器由雷達(dá)液位計、水封阻火罐、水位自動監(jiān)控系統(tǒng)、PC 機(jī)、GPRS 等部分組成，實現(xiàn)水封阻火罐水面的全自動監(jiān)控和數(shù)據(jù)無線上傳（通過 GPRS） ，阻止火焰通過瓦斯輸送管道。? 金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器采用金屬波紋帶瓦斯管道專用阻火器，利用該阻火器滅火機(jī)理，達(dá)到熄滅火焰的目的，實現(xiàn)低濃度瓦斯的安全輸送。? 細(xì)水霧滅火技術(shù)細(xì)水霧滅火技術(shù)采用冷卻、稀釋機(jī)理，特點(diǎn)是利用細(xì)水霧與瓦斯均勻混合，并以一定的速度流動，形成長期的、連續(xù)的細(xì)水霧。? 循環(huán)脫水技術(shù)利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.? 脫水器由旋風(fēng)脫水和重力脫水串聯(lián)實現(xiàn)，設(shè)置在利用瓦斯發(fā)電機(jī)組跟前，每臺發(fā)電機(jī)組分別配備一套脫水器。? 脫水器脫出來的水由水泵加壓循環(huán)使用?！　? 瓦斯細(xì)水霧輸送監(jiān)控技術(shù)通過采集細(xì)水霧輸送的相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)實時顯示，對超限參數(shù)進(jìn)行報警，并自動控制輸送系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)操作，有效地保證輸送系統(tǒng)的安全可靠性，同時具有歷史數(shù)據(jù)存儲、查詢和打印功能。詳細(xì)參數(shù)區(qū)系統(tǒng)顯示區(qū)操作區(qū)輸送系統(tǒng)運(yùn)行主界面利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.數(shù)據(jù)查詢界面歷史再現(xiàn)界面利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.參數(shù)設(shè)定界面? 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，實現(xiàn)安全放散。 空燃比自動調(diào)節(jié)技術(shù)煤礦抽排瓦斯過程中濃度和壓力不穩(wěn)定,該瓦斯發(fā)電機(jī)組采用電控混合技術(shù)對發(fā)動機(jī)的空燃比進(jìn)行實時控制。發(fā)動機(jī)自動實時監(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)，整個調(diào)整過程自動實現(xiàn)。瓦斯發(fā)電機(jī)組采用電子控制技術(shù)，通過閉環(huán)自動調(diào)節(jié)混合氣空燃比，顯著提高對燃?xì)鉂舛茸兓倪m應(yīng)能力，瓦斯?jié)舛仍?6%－100％之間變動時，機(jī)組都能適應(yīng)。 低壓進(jìn)氣技術(shù)針對一些瓦斯壓力低的特點(diǎn)，該發(fā)電機(jī)組采用先混合后增壓技術(shù)設(shè)計使機(jī)組對燃?xì)獾膲毫σ筝^低，只需要燃?xì)膺M(jìn)氣壓力達(dá)到 300mmH2O 以上即可達(dá)到機(jī)組的使用條件，不需要增加加壓裝置，減少投資。未采用此技術(shù)的國內(nèi)其他廠家的發(fā)電機(jī)組需要增加加壓裝置，這樣不僅增加了投資，同時也增加了機(jī)組故障點(diǎn)、安全隱患，并消耗了電力。利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告. 稀燃技術(shù)機(jī)組通過合理匹配配氣系統(tǒng)，調(diào)低空燃比,利用自主知識產(chǎn)權(quán)的新概念燃燒室技術(shù)在局部形成點(diǎn)火能量相對優(yōu)勢，爾后實現(xiàn)多點(diǎn)點(diǎn)火，增大了點(diǎn)火能量，提高燃?xì)馊紵俣?，實現(xiàn)了稀薄燃燒，降低了機(jī)組熱負(fù)荷，提高了機(jī)組對燃?xì)獾倪m應(yīng)性和機(jī)組的熱效率，其動力性和可靠性大大提高。未采用此技術(shù)的機(jī)組，對燃?xì)獾某睗裥暂^為敏感，表現(xiàn)為點(diǎn)火困難或點(diǎn)火不連續(xù)。 燃燒自動控制技術(shù)此技術(shù)為我公司獨(dú)創(chuàng)。通過此項技術(shù)，可將機(jī)組的排氣溫度控制在 550℃以下，顯著降低熱負(fù)荷，明顯提高機(jī)組運(yùn)行可靠性，特別是具有避免爆震發(fā)生的作用。未采用此技術(shù)的機(jī)組一般是憑人的感官和經(jīng)驗來調(diào)整機(jī)組運(yùn)行狀況，機(jī)組運(yùn)行時排氣溫度會超過 650℃，其關(guān)鍵部件的壽命大大降低，不能滿足機(jī)組長期運(yùn)行的要求。 數(shù)字點(diǎn)火技術(shù)該技術(shù)為**動力機(jī)械集團(tuán)有限公司專利技術(shù)，點(diǎn)火系統(tǒng)由 ECU、火花塞、高壓線、高壓點(diǎn)火線圈等部分構(gòu)成。該技術(shù)由 ECU 根據(jù)不同類型的燃?xì)鈾C(jī)，或燃?xì)鈾C(jī)的不同工況，從軟件上調(diào)整點(diǎn)火能量和點(diǎn)火時間，保證燃?xì)馊紵浞?，機(jī)組可靠運(yùn)行。此點(diǎn)火系統(tǒng)尤其適合多缸機(jī)型，使每個氣缸都能在最佳狀態(tài)工作，發(fā)揮機(jī)器的最佳性能。 增壓中冷技術(shù)發(fā)動機(jī)針對瓦斯的特性合理匹配增壓器和中冷器，增加了燃?xì)膺M(jìn)氣量，提高了發(fā)動機(jī)功率。與稀燃技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)燃?xì)庀”∪紵瑴p少燃?xì)夂笕寂c爆震傾向，降低熱負(fù)荷，改善排放，提高了燃?xì)鈾C(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性。 電子調(diào)速技術(shù)選用美國 WOODWARD 電調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是當(dāng)前世界最先進(jìn)的大功率調(diào)速系統(tǒng)，經(jīng)過 20 多年燃?xì)鈾C(jī)研發(fā)經(jīng)驗和國內(nèi)外機(jī)組的使用驗證，該調(diào)速系統(tǒng)的使用性能優(yōu)越，具有高穩(wěn)定性和反應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，適合多臺機(jī)組并車或并網(wǎng)時使用，可達(dá)到精確的速度控制，使機(jī)組調(diào)速率穩(wěn)定。 TEM 全電子控制技術(shù)利用 TEM（全電子控制技術(shù)）系統(tǒng)對瓦斯?jié)舛?、發(fā)動機(jī)缸溫、排溫、混合器轉(zhuǎn)角、監(jiān)控儀測量參數(shù)、電量參數(shù)進(jìn)行采集記錄與故障報警，并能自動調(diào)節(jié)混合器控制閥開度，使機(jī)組始終處于最佳工作狀態(tài)。進(jìn)氣總管裝甲烷傳感器，符合煤礦防爆要求。TEM 系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的需要實現(xiàn)信息遠(yuǎn)傳和遠(yuǎn)程監(jiān)控。 防回火技術(shù)我公司針對瓦斯的特點(diǎn)，研制了專用的干式阻火器，用于發(fā)動機(jī)的三處阻火點(diǎn)，防止發(fā)動機(jī)回火。此專用阻火器通過了國家消防總局的批準(zhǔn)。利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.從機(jī)組技術(shù)上分析及實際運(yùn)行情況來看，利用**油田**動力機(jī)械集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的500GF13PwW 瓦斯發(fā)電機(jī)組，以煤礦瓦斯為燃料發(fā)電，是可行的。 瓦斯發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)組成主要包括潤滑系統(tǒng)、空氣過濾系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。 機(jī)組性能參數(shù)機(jī)組型號: 500GF 13PwW控制屏型號： PCK1RB500/ PCK1RZ500額定功率： 500kW額定頻率： 50Hz額定轉(zhuǎn)速： 1000r/min額定電壓： 400V 額定電流： 902A功率因數(shù)： （滯后）接線方式： 三相四線制起動方式： 24V 直流電起動電壓調(diào)整方式： 自動調(diào)節(jié)調(diào)速方式： 電子調(diào)速循環(huán)水冷卻方式： 開式（帶換熱器）連接方式： 彈性聯(lián)軸器聯(lián)接外形尺寸： 485019702778mm機(jī)組質(zhì)量： 11500kg 發(fā)電機(jī)組控制每臺發(fā)電機(jī)組配備一套控制、保護(hù)、監(jiān)控設(shè)備（控制屏） 。發(fā)電機(jī)組控制：發(fā)電機(jī)組的啟動、停機(jī)、調(diào)頻、調(diào)壓、投運(yùn)、切除、并車、解列。利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.發(fā)電機(jī)組的測量監(jiān)視儀表包括：①發(fā)電機(jī)的交流電流表、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)；②燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的水溫、油溫、油壓及排煙溫度；機(jī)組同期裝置：同期測量儀表及同期控制設(shè)備。燃?xì)獍l(fā)動機(jī)的狀態(tài)信號：運(yùn)行狀態(tài)預(yù)告、故障報警信號、水溫、油溫過高報警、潤滑油壓過低、超轉(zhuǎn)速故障。發(fā)電機(jī)組監(jiān)控設(shè)備裝在控制屏上，而且可以遠(yuǎn)傳（根據(jù)用戶要求選配） 。 機(jī)組啟動方式a、外部條件：為保證機(jī)組的正常運(yùn)行，廠內(nèi)提供的氣源必須滿足所需的壓力和氣量要求。由外部電力系統(tǒng)提供廠用電源，為整個電站首臺機(jī)組啟動前所必需的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)等供電。b、機(jī)組的啟動方式：采用 DC24V 硅整流電源啟動。 燃?xì)膺M(jìn)氣系統(tǒng) 燃?xì)庖?? 在距離機(jī)組燃?xì)膺M(jìn)氣調(diào)壓閥前 1m 內(nèi)，瓦斯溫度不超過 40℃；? 在距離機(jī)組燃?xì)膺M(jìn)氣調(diào)壓閥前 1m 內(nèi)，壓力 3～10kPa，壓力變化速率≤1kPa/min；? 瓦斯中甲烷體積含量不低于 9%，變化速率≤2%∕min；對于甲烷體積含量小于 30%的瓦斯，甲烷與氧氣體積含量之和不低于 28%，氧氣體積含量不低于 16％；? 瓦斯不含游離水或其它游離雜質(zhì)，粉塵顆粒小于 5μg，雜質(zhì)總含量不大于 30mg/m3。 進(jìn)氣系統(tǒng)為了確保電站的安全正常運(yùn)行，必須將低濃度瓦斯安全地輸送到瓦斯電站。從抽放泵排出的瓦斯首先經(jīng)過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、低溫濕式放散閥、防爆電動蝶閥等設(shè)備，并通過瓦斯與細(xì)水霧混合輸送系統(tǒng)，將低濃度瓦斯安全輸送到發(fā)電站。在每臺發(fā)電機(jī)組前面安裝一臺旋風(fēng)重力脫水器將燃?xì)庵械囊簯B(tài)水分離出來，并通過回水管流回霧化水池。該技術(shù)已經(jīng)通過國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局 2022 年 12 月組織的《煤礦瓦斯細(xì)水霧輸送及安全發(fā)電技術(shù)研究》的鑒定。其成果達(dá)到國際先進(jìn)水平，可實現(xiàn)煤礦瓦斯的地面安全輸送，并用于利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.直接發(fā)電。以上技術(shù)是唯一用于低濃度瓦斯安全利用的途徑。在瓦斯輸送管線上安裝每臺發(fā)電機(jī)組進(jìn)氣支管的管徑為 DN200，進(jìn)入每臺機(jī)組的支管線采用符合《輸送流體用無縫鋼管》GB/T 81631999 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的 20鋼無縫鋼管； 分管線和總管線采用符合《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第一部分： A 級鋼管》GB/ 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造的 L255 螺旋縫埋弧焊鋼管；套管采用符合《普通流體輸送管 螺旋埋弧焊鋼管》SY/T 50372022標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)制造的螺旋埋弧焊鋼管。進(jìn)氣系統(tǒng)主要設(shè)備工作原理如下：（1） 水位自控式水封阻火器水位自控式水封阻火器的基本原理主要是當(dāng)火焰通過水氣混合層時，火焰與水接觸，能量被水蒸氣吸收，化學(xué)反應(yīng)的自由基減少并消除，同時，水的瞬間氣化也降低了瓦斯中的甲烷的濃度，使火焰熄滅。水位自控式水封阻火器采用雷達(dá)水位監(jiān)測（雷達(dá)液位計是德國 EH 公司生產(chǎn)）和計算機(jī)自動監(jiān)控，當(dāng)水位低于設(shè)定下限水位時自動補(bǔ)水，當(dāng)水位高于設(shè)定上限水位時自動放水，從而維持水位的恒定，保證阻火器可靠工作。此套系統(tǒng)同時帶有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳和無限傳輸系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。（2） 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，防止瓦斯管道專用阻火器堵塞，延長其清洗周期的裝置。其過濾材料采用不銹鋼絲絨，利用攔截、碰撞機(jī)理過濾瓦斯中的灰塵和水汽。（3） 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熄滅現(xiàn)象的研究?；鹧嬖讵M縫中淬熄主要是由于火焰表面的化學(xué)反應(yīng)放熱與散熱條件不匹配引起的?；鹧嬉砸欢ǖ乃俣冗M(jìn)入狹縫時，火焰表面靠近狹縫冷壁處，作為化學(xué)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，這相當(dāng)于反應(yīng)區(qū)的熱量流向冷壁邊界，從而當(dāng)火焰面達(dá)到一定距離時，開始形成熄火層，隨著火焰面的運(yùn)動，熄火層厚度不斷增大，以至于自由基進(jìn)入熄火層內(nèi)就復(fù)合成分子并放出能量，自由基越來越少，火焰熄滅。（4） 低溫濕式放散閥當(dāng)系統(tǒng)用氣量突然減少時，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)的輸氣主管道上設(shè)置低溫濕式放散閥。當(dāng)輸送系統(tǒng)管道壓力增高時，瓦斯便通過水溢出排空。放散壓力可通過改變放散閥內(nèi)的水量或水面高度來調(diào)整設(shè)定。通過液位變送器可實現(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，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，實現(xiàn)安全放散。（5） 瓦斯與細(xì)水霧混合輸送系統(tǒng)在電站內(nèi)設(shè)一霧化水池安裝區(qū)，安裝區(qū)內(nèi)安裝兩臺多級立式離心泵（一開一備） ，為瓦斯輸送利用 500GF13PWW 型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電項目可行性分析報告.管線上的水霧發(fā)生器供給高壓水，再通過水霧發(fā)生器往瓦斯輸送管道內(nèi)噴射水霧，瓦斯通過水霧發(fā)生器后與水霧混合，避免了火焰的產(chǎn)生（靜電或其它火源） ，起到阻火的作用，保證了瓦斯管道輸送的安全性。 排氣系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組排氣溫度為 550℃左右，通過發(fā)動機(jī)高溫冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及利用煙水熱交換器可產(chǎn)生熱媒水輸送入供熱管網(wǎng)統(tǒng)一進(jìn)行供暖，實現(xiàn)熱電聯(lián)供，提高機(jī)組的熱效率。 電氣系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組出口電壓為 400V，出口接線端子經(jīng) 4 根電纜并接至主控室內(nèi)