摘要：瓦斯發(fā)電技術(shù)屬于新型技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)既能起到環(huán)境保護的作用，也能實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)的節(jié)能減排，對于促進煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。本文分析了瓦斯發(fā)電技術(shù)的類型，并就其具體的應(yīng)用措施進行探究，希望對推動瓦斯發(fā)電技術(shù)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：瓦斯發(fā)電技術(shù);應(yīng)用措施;節(jié)能減排;內(nèi)燃機

引言：由于瓦斯屬于溫室氣體，排放到大氣之中容易產(chǎn)生溫室效應(yīng)，因此，降低瓦斯排放量是煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑼咚罐D(zhuǎn)化為電能，既能提升瓦斯的燃燒效率，也能降低對大氣造成的污染，因此，在煤礦開采過程中對瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。不僅降低了瓦斯對溫室效應(yīng)產(chǎn)生的影響，而且還能有助于緩解電力緊張的狀況。

1瓦斯發(fā)電技術(shù)的類型

1.1內(nèi)燃機瓦斯發(fā)電

在煤礦開采過程中，會產(chǎn)生相應(yīng)的瓦斯，對瓦斯的開采，通常會應(yīng)用到井下瓦斯抽放系統(tǒng)以及地面輸送系統(tǒng)，借助負壓風(fēng)機將瓦斯從巷道中抽取到地面。為了避免出現(xiàn)瓦斯爆炸現(xiàn)象，應(yīng)注重做好瓦斯處理工作，要結(jié)合瓦斯的體積分數(shù)來確定對瓦斯的利用方式。有的煤礦企業(yè)會將體積分數(shù)超過40%的高瓦斯氣體無償供給當(dāng)?shù)鼐用袷褂茫槍w積分數(shù)低于40%的瓦斯，通常會直接排放到大氣之中或者直接點燃排放，這一方面會對大氣造成嚴重的污染，另一方面還會影響瓦斯的利用效率。因此，可以應(yīng)用內(nèi)燃機瓦斯發(fā)現(xiàn)工藝，通過內(nèi)燃機發(fā)電機組將空氣與瓦斯的混合氣體加壓，電子點火爆燃做工，推動活塞移動^[1]，進而帶動發(fā)電機發(fā)電。

1.2乏風(fēng)瓦斯發(fā)電

煤礦開采必然會涉及到井下作業(yè)，工作人員在井下也需要呼吸新鮮的空氣，為此，需要向井下壓送潔凈空氣，在井下通風(fēng)口排出廢氣。這些廢氣通常也會被稱為乏風(fēng)，在乏風(fēng)之中也會含有少量的瓦斯，如果隨著乏風(fēng)一同排放道大氣之中，會對大氣造成一定的污染，同時也會造成一定的能源浪費。而乏風(fēng)瓦斯發(fā)現(xiàn)是指將瓦斯?jié)舛却笥?.2%的乏風(fēng)送入氧化器進行無焰燃燒，再應(yīng)用換熱器吸收燃燒過程中產(chǎn)生的熱量，用這些熱量來制取熱水或者蒸汽，應(yīng)用蒸汽帶動汽輪機發(fā)電。這種方式既能銷毀瓦斯，也能利用瓦斯進行發(fā)電，同時所產(chǎn)生的熱水還可以用來供熱。

1.3燃氣輪機瓦斯發(fā)電

直接在煤層上鉆孔所開采的瓦斯氣，其含有甲烷的濃度可以超過90%，這樣的濃度已經(jīng)十分接近天然氣。這種瓦斯氣體可以通過遠距離管道運輸，也能夠?qū)崿F(xiàn)加壓罐裝運輸，因此這種瓦斯通常會被用作民用燃料或者化工原料，同時也可以用來發(fā)電。通常會應(yīng)用燃氣輪機發(fā)電，但是由于高濃度瓦斯的應(yīng)用范圍比較廣泛，因此在發(fā)電過程中的應(yīng)用并不十分廣泛。

2內(nèi)燃機瓦斯發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)

2.1瓦斯品質(zhì)處理

目前，瓦斯發(fā)電過程中所應(yīng)用到瓦斯通常都為煤礦開采過程中抽取的瓦斯氣。而瓦斯的品質(zhì)則會對發(fā)電的效果產(chǎn)生直接影響，因此，在進行內(nèi)燃機瓦斯發(fā)電之前需要對瓦斯進行處理，提升瓦斯的品質(zhì)，保障發(fā)電機組的正常運行。首先要降低瓦斯氣的含水量，從井下抽取的瓦斯，水蒸氣的含量較大，這會給發(fā)電機組的運行帶來十分不利的影響，因此需要對瓦斯進行脫水除濕處理。通常會應(yīng)用冷凝排水的方式來降低瓦斯氣中的含水量。其次，要將瓦斯中的雜質(zhì)去除，從井下抽取的瓦斯中會含有大量的粉塵，另外還會包含著大量的有害氣體。在應(yīng)用瓦斯發(fā)電之前需要去除這些雜質(zhì)。通?？梢詰?yīng)用過濾器來去除瓦斯中的粉塵，并應(yīng)用冷凝氣體析出有害氣體。再次，要對瓦斯的壓力進行調(diào)節(jié)，受井下條件的影響，導(dǎo)致抽出的瓦斯氣體的濃度與壓力也不相同，甚至濃度和壓力還會存在較大的差異。因此應(yīng)用瓦斯發(fā)電之前需要對瓦斯的壓力進行調(diào)節(jié)。可以先將瓦斯送入到儲氣柜之中，能夠起到穩(wěn)壓的作用，除此之外，在瓦斯氣體進入發(fā)電機組階段，需要應(yīng)用變頻羅茲風(fēng)機進一步調(diào)節(jié)壓力。最后，在瓦斯氣體進入到發(fā)電機之前，需要注重溫度控制。在此過程中，要結(jié)合氣溫狀況來對瓦斯氣的溫度進行調(diào)節(jié)。由于瓦斯氣體的溫度較高，因此通常都會應(yīng)用到降溫裝置來對瓦斯氣體進行降溫處理^[2]。

2.2瓦斯的濃度和氣量控制

瓦斯的熱值是瓦斯氣的濃度與氣量的具體表現(xiàn)，熱值通常也稱作內(nèi)能。瓦斯的熱值會對發(fā)電機組的運行狀態(tài)產(chǎn)生直接影響，進而會影響到最終的發(fā)電量。但是由于抽放瓦斯的濃度并不恒定，不能從某一濃度計算發(fā)熱量，這便需要將瓦斯氣發(fā)熱量折合成純瓦斯來進行計算。從長情況下，1m³純瓦斯的發(fā)電量在3-3.5kWh左右。如果瓦斯的發(fā)熱量降低，會導(dǎo)致發(fā)電機組轉(zhuǎn)速也隨之降低，影響發(fā)電機組的發(fā)電能力。如果瓦斯?jié)舛冗^低，則會導(dǎo)致內(nèi)燃機停機，甚至還會造成事故發(fā)生，因此，做好瓦斯的濃度和氣量控制工作至關(guān)重要。但是如果瓦斯?jié)舛冗^高，則會導(dǎo)致瓦斯氣的燃燒效率降低，進而造成大量的浪費。針對這種情況，同樣需要把控瓦斯的濃度。瓦斯的濃度和氣量控制，通常會應(yīng)用線性控制策略或者DCS控制平臺，起到瓦斯的濃度和氣量起到調(diào)節(jié)與控制的作用，使進入發(fā)電機之前的瓦斯?jié)舛雀哂?0%。

2.3內(nèi)燃機發(fā)電機組的運行策略

對于燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組而言，其單機機組的容量相對較小，通常情況下，單機機組的容量主要包括三種，即500 kW、2000 kW以及4000 kW。應(yīng)用瓦斯發(fā)電，通常都需要應(yīng)用多臺單機機組，并且需要多臺單機機組同時運行才能實現(xiàn)發(fā)電。但是井下抽放的瓦斯氣量并不恒定，抽放的瓦斯氣量會受到溫度變化的影響，如果瓦斯氣量充足，則可以確保機組全部滿負荷運行。但是在瓦斯氣量不足時，則需要對發(fā)電機進行降負荷運行，或者停運幾臺發(fā)電機?？傊?，要結(jié)合實際情況，選擇最經(jīng)濟的運行模式，這樣才能提升瓦斯發(fā)電的經(jīng)濟效益。

結(jié)束語：目前，我國的瓦斯發(fā)電技術(shù)尚處于起步階段，仍存在有待完善的地方。我國對濃度高于30%的瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，但是受瓦斯?jié)舛纫约巴咚箽饬康挠绊?，瓦斯發(fā)現(xiàn)缺乏可靠性與穩(wěn)定性。因此，針對瓦斯發(fā)電技術(shù)，需要加強研發(fā)與探索，積極探尋更加經(jīng)濟有效的發(fā)電技術(shù)，提升對瓦斯的利用率。

參考文獻

[1]劉歡，顧鵬. 關(guān)于低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)在五輪山煤礦的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2016，（02）：37+81.

[2]張漢昌，徐春香，張金波，薄峰. 低濃度瓦斯發(fā)電系統(tǒng)瓦斯配送技術(shù)的應(yīng)用[J]. 陜西煤炭，2013，32（02）：75-77.

作者簡介：尹宏亮（1975-）男，漢，本科，山西省呂梁市柳林縣人，助理工程師，瓦斯發(fā)電方面.