浅析煤层气发电技术及其优缺点

2014-08-27靳海

中国新技术新产品 2014年12期

靳海

（1.太原理工大学电气与动力工程学院山西太原 020024；2.晋城无烟煤矿业集团有限责任公司，山西晋城 048000）

应用煤层气发电，已成为当前的一大技术趋势，在煤矿中煤层气也被称为煤矿瓦斯，由于煤层气中的主要成分为甲烷，而甲烷在空气浓度达到5%～16%时，遇火会爆炸，不仅会导致煤矿瓦斯事故的发生，也会影响煤矿经营安全。以下就来分析煤层气发电技术的优缺点，以及在实际应用中的具体措施。

1 煤层气介绍

煤层气是煤矿生产中的三大灾害之一，是一种温室气体，也是一种清洁的能源，通过对煤层气回收利用，可缓解社会能源紧缺现象，也可以实现节能减排。煤层气是吸附在煤层、煤伴生的非常规天然气，煤层气常温下的热值为34—37MJ/Nm3（折纯），燃烧时产生微量烟尘与氮氧化物气体，不会对环境造成酸雨危害，是一次气体燃料。同样，在我国可开采的煤层气资源丰富，煤层气资源分布广泛，煤层气发电，不仅可以取得一定的经济效益，也可以优化环境，降低煤矿生产安全事故的发生几率。

2 煤层气发电技术的优点

在实际应用中，若是煤矿的煤层气不加以利用，而是将煤层气直接排放到大气中，不仅会加剧周围的温室效应，还会污染环境；应用煤层气发电，不仅可以有效地解决煤矿瓦斯事故，还可以改善煤矿的安全生产条件，为社会生产增加洁净能源的供应，有助于减少对周围温室气体排放，能够有效达到保护生命安全、资源完整、环境安全的三重目标。利用煤层气发电，可以有效实现节能减排发展低碳经济。煤层气发电技术的成熟，不仅可以扩展煤层气发电行业的前景，也可以避免煤层气直接排入大气造成温效应。

3 煤层气发电技术的缺点

在实际的煤层气发电技术中，由于煤层气不像煤炭可以进行大量储存，导致煤层气发电企业资源供应不稳定性；还有就是煤层气抽采过程中，煤层气的流量与浓度也会不断发生变化，从而引起供给燃气发电机组产生煤层气压力波动，形成燃机连锁跳机现象。再有就是煤层气的回收具有危险性，煤层气是易燃易爆物质，浓度过高会使人窒息，遇火即爆炸，特别是在煤层气抽采过程中，若是混入空气，就及其容易达到爆炸极限，给煤层气的安全运输带来一定困难。

4 应用煤层气发电技术的措施

针对以上煤层气发电技术的优缺点，以下就将根据山西某煤层气发电项目进行研究，以探讨改善煤层气发电技术的措施，以求攻克煤层气发电技术中的缺点，提升煤层气发电技术的经济、社会效益。

4.1 项目概况

山西煤层气电厂中，装机容量为8×4MW，燃气内燃发电机组配4×4.38t/h，具备35MW的发电能力；通过水环式真空泵抽采煤层气，并将其输入1.5万立方米储气柜内，然后通过煤层气管道，使煤层气进入预处理系统，之后就可以进行发电。

4.2 优选发电机组

本工程中，主要选用低氮燃烧技术的德国道依茨燃气发电机组，应用稀薄燃烧技术以及精确的空气/燃气比控制技术等，确保NOx排放值小于500 mg/Nm3，控制NOx的生成。实际中煤层气电厂可消耗5400万M3（折纯）的煤层气，从而有效避免直接排空煤层气造成的环境污染问题。由于煤层气是一种有害气体，为避免电厂因煤矿资源枯竭而结束，综合考虑所选煤矿开采年限问题，因此应该选择合理的燃气发电机组，分析所选煤矿的煤层气品质，以便可以延长电厂运营时间。采取TCG2032V16燃气内燃发电机组，应用余热锅炉汽水系统，将冷凝水先送至锅炉，并在余热锅炉尾部进行烟气换热，有效提高整个系统的热效率，还可以提高进气压力，可以对余热进行利用，也可以提高机组效率。

4.3 提升煤层气供应的稳定性

煤层气电厂中，应用煤层气发电技术，在煤层气抽放站和燃机之间，建设煤层气储气柜，有效缓解煤层气浓度、流量变化，避免机组跳机的发生；同时还需要在管路上增加稳压设备，以便有效解决压力波动问题；同时，做好预处理系统的过滤工作，避免爆缸、无法运行等严重的问题。

4.4 做好煤层气的储存及预处理工作

当煤层气从矿井抽上后，将煤层气输送到煤层气储气柜内，当煤层气在管道输送中，应该设计具有可靠密封性的煤层气管道，并对管道所有焊缝进行X射线检查，以此类严防煤层气泄漏。同时，在煤层气进入燃机前做好预处理，对煤层气进行干燥、脱水、除尘、加压输送的工作，利用初级过滤器、冷干除湿设备、罗茨鼓风机以及精密过滤器等设备，对煤层气做预处理。并在煤层气管道经过的室内均匀布置CH4检测仪与报警装置，并能够通风装置，在预处理进口管道上加盲板阀与速关阀，确保煤层气发电技术的顺利实施。