基于瓦斯发电技术的应用分析

摘要：瓦斯发电技术属于新型技术，应用该技术既能起到环境保护的作用，也能实现煤矿生产的节能减排，对于促进煤矿行业的可持续发展具有十分重要的意义。本文分析了瓦斯发电技术的类型，并就其具体的应用措施进行探究，希望对推动瓦斯发电技术的发展有所帮助。

关键词：瓦斯发电技术;应用措施;节能减排;内燃机

引言：由于瓦斯属于温室气体，排放到大气之中容易产生温室效应，因此，降低瓦斯排放量是煤矿行业可持续发展的重要保障。瓦斯发电技术的应用，能够将瓦斯转化为电能，既能提升瓦斯的燃烧效率，也能降低对大气造成的污染，因此，在煤矿开采过程中对瓦斯发电技术的应用十分广泛。不仅降低了瓦斯对温室效应产生的影响，而且还能有助于缓解电力紧张的状况。

1瓦斯发电技术的类型

1.1内燃机瓦斯发电

在煤矿开采过程中，会产生相应的瓦斯，对瓦斯的开采，通常会应用到井下瓦斯抽放系统以及地面输送系统，借助负压风机将瓦斯从巷道中抽取到地面。为了避免出现瓦斯爆炸现象，应注重做好瓦斯处理工作，要结合瓦斯的体积分数来确定对瓦斯的利用方式。有的煤矿企业会将体积分数超过40%的高瓦斯气体无偿供给当地居民使用，针对体积分数低于40%的瓦斯，通常会直接排放到大气之中或者直接点燃排放，这一方面会对大气造成严重的污染，另一方面还会影响瓦斯的利用效率。因此，可以应用内燃机瓦斯发现工艺，通过内燃机发电机组将空气与瓦斯的混合气体加压，电子点火爆燃做工，推动活塞移动^[1]，进而带动发电机发电。

1.2乏风瓦斯发电

煤矿开采必然会涉及到井下作业，工作人员在井下也需要呼吸新鲜的空气，为此，需要向井下压送洁净空气，在井下通风口排出废气。这些废气通常也会被称为乏风，在乏风之中也会含有少量的瓦斯，如果随着乏风一同排放道大气之中，会对大气造成一定的污染，同时也会造成一定的能源浪费。而乏风瓦斯发现是指将瓦斯浓度大于0.2%的乏风送入氧化器进行无焰燃烧，再应用换热器吸收燃烧过程中产生的热量，用这些热量来制取热水或者蒸汽，应用蒸汽带动汽轮机发电。这种方式既能销毁瓦斯，也能利用瓦斯进行发电，同时所产生的热水还可以用来供热。

1.3燃气轮机瓦斯发电

直接在煤层上钻孔所开采的瓦斯气，其含有甲烷的浓度可以超过90%，这样的浓度已经十分接近天然气。这种瓦斯气体可以通过远距离管道运输，也能够实现加压罐装运输，因此这种瓦斯通常会被用作民用燃料或者化工原料，同时也可以用来发电。通常会应用燃气轮机发电，但是由于高浓度瓦斯的应用范围比较广泛，因此在发电过程中的应用并不十分广泛。

2内燃机瓦斯发电的关键技术

2.1瓦斯品质处理

目前，瓦斯发电过程中所应用到瓦斯通常都为煤矿开采过程中抽取的瓦斯气。而瓦斯的品质则会对发电的效果产生直接影响，因此，在进行内燃机瓦斯发电之前需要对瓦斯进行处理，提升瓦斯的品质，保障发电机组的正常运行。首先要降低瓦斯气的含水量，从井下抽取的瓦斯，水蒸气的含量较大，这会给发电机组的运行带来十分不利的影响，因此需要对瓦斯进行脱水除湿处理。通常会应用冷凝排水的方式来降低瓦斯气中的含水量。其次，要将瓦斯中的杂质去除，从井下抽取的瓦斯中会含有大量的粉尘，另外还会包含着大量的有害气体。在应用瓦斯发电之前需要去除这些杂质。通常可以应用过滤器来去除瓦斯中的粉尘，并应用冷凝气体析出有害气体。再次，要对瓦斯的压力进行调节，受井下条件的影响，导致抽出的瓦斯气体的浓度与压力也不相同，甚至浓度和压力还会存在较大的差异。因此应用瓦斯发电之前需要对瓦斯的压力进行调节。可以先将瓦斯送入到储气柜之中，能够起到稳压的作用，除此之外，在瓦斯气体进入发电机组阶段，需要应用变频罗兹风机进一步调节压力。最后，在瓦斯气体进入到发电机之前，需要注重温度控制。在此过程中，要结合气温状况来对瓦斯气的温度进行调节。由于瓦斯气体的温度较高，因此通常都会应用到降温装置来对瓦斯气体进行降温处理^[2]。

2.2瓦斯的浓度和气量控制

瓦斯的热值是瓦斯气的浓度与气量的具体表现，热值通常也称作内能。瓦斯的热值会对发电机组的运行状态产生直接影响，进而会影响到最终的发电量。但是由于抽放瓦斯的浓度并不恒定，不能从某一浓度计算发热量，这便需要将瓦斯气发热量折合成纯瓦斯来进行计算。从长情况下，1m³纯瓦斯的发电量在3-3.5kWh左右。如果瓦斯的发热量降低，会导致发电机组转速也随之降低，影响发电机组的发电能力。如果瓦斯浓度过低，则会导致内燃机停机，甚至还会造成事故发生，因此，做好瓦斯的浓度和气量控制工作至关重要。但是如果瓦斯浓度过高，则会导致瓦斯气的燃烧效率降低，进而造成大量的浪费。针对这种情况，同样需要把控瓦斯的浓度。瓦斯的浓度和气量控制，通常会应用线性控制策略或者DCS控制平台，起到瓦斯的浓度和气量起到调节与控制的作用，使进入发电机之前的瓦斯浓度高于30%。

2.3内燃机发电機组的运行策略

对于燃气内燃机发电机组而言，其单机机组的容量相对较小，通常情况下，单机机组的容量主要包括三种，即500 kW、2000 kW以及4000 kW。应用瓦斯发电，通常都需要应用多台单机机组，并且需要多台单机机组同时运行才能实现发电。但是井下抽放的瓦斯气量并不恒定，抽放的瓦斯气量会受到温度变化的影响，如果瓦斯气量充足，则可以确保机组全部满负荷运行。但是在瓦斯气量不足时，则需要对发电机进行降负荷运行，或者停运几台发电机。总之，要结合实际情况，选择最经济的运行模式，这样才能提升瓦斯发电的经济效益。

结束语：目前，我国的瓦斯发电技术尚处于起步阶段，仍存在有待完善的地方。我国对浓度高于30%的瓦斯发电技术的应用比较广泛，但是受瓦斯浓度以及瓦斯气量的影响，瓦斯发现缺乏可靠性与稳定性。因此，针对瓦斯发电技术，需要加强研发与探索，积极探寻更加经济有效的发电技术，提升对瓦斯的利用率。

参考文献

[1]刘欢，顾鹏. 关于低浓度瓦斯发电技术在五轮山煤矿的应用[J]. 内蒙古煤炭经济，2016，（02）：37+81.

[2]张汉昌，徐春香，张金波，薄峰. 低浓度瓦斯发电系统瓦斯配送技术的应用[J]. 陕西煤炭，2013，32（02）：75-77.

作者简介：尹宏亮（1975-）男，汉，本科，山西省吕梁市柳林县人，助理工程师，瓦斯发电方面.