1简析瓦斯发电1.概述瓦斯，即煤层气，其主要成分甲烷，是一种会产生强烈温室效应的温室气体，其温室效应约为二氧化碳的21倍。我国煤层气资源十分丰富，根据最新一轮资源评估结果，我国埋深2000米以浅的煤层气资源量达31.46万亿立方米，相当于450亿吨标煤，350亿吨标油，与陆上常规天然气资源量相当。是世界上继俄罗斯、加拿大之后的第三大储量国，占世界排名前12位国家资源总量的13%。瓦斯爆炸是煤矿事故的主要原因之一，煤层气直接排入大气可对大气环境造成严重污染，目前每年有超过150亿立方米的瓦斯空排，污染环境、浪费资源。建设瓦斯发电站，对煤层气资源充分开发利用，不仅可以变废为宝、变害为利，还可以“以用促抽、以抽保用”，进一步加大煤层气抽采利用力度，强化煤矿瓦斯治理，减轻煤矿瓦斯灾害；在煤矿建立瓦斯发电站，将原来排掉的瓦斯和井下水利用来发电、供热，可变废为宝，节约资源，也贯彻了国家发展循环经济的国策，促进了企业建立循环经济体系，保障了企业的可持续发展。我国从80年代，就开始了对瓦斯发电技术的研究，到2005年底，全国瓦斯发电的总装机容量已达到9万千瓦，而规划或正在实施的瓦斯发电项目装机容量接近15万千瓦。2.瓦斯发电工艺根据对现有的瓦斯发电厂运行情况的调查，现阶段瓦斯发电技术成熟的工艺有：1）燃气锅炉带蒸汽轮机发电22）燃气轮机发电3）燃气内燃机发电2.1燃气锅炉带蒸汽轮机发电燃气锅炉带蒸汽轮机发电为传统的火电机组形式，工艺技术成熟，运行可靠，它是采用锅炉来直接燃烧燃气，将燃气的热能通过锅炉内的管束把水转换为蒸汽，利用蒸汽推动蒸汽轮机再驱动发电机发电。系统的主要设备是燃气燃烧器、锅炉本体、化学水系统、给水系统、蒸汽轮机、冷凝器、冷却塔、发电机、变压器和控制系统，工艺流程比较复杂。优点是：对于燃料气体要求比较低，只要燃气燃烧器能够承受的气体，一般都可以适应，需要的燃气压力较低，因而燃气处理系统比较简单，投资少；缺点是：工艺复杂，建设周期比较长，必须消耗大量的水资源，占地比较多，管理人员也比较多，能源利用效率较低，通常不到20％。在某些以天然气为燃料的电厂选用这种形式，但燃气锅炉采用瓦斯为燃料，目前仅局限在小型的工业锅炉，由于受到瓦斯抽采的波动性强的影响，大型的电站瓦斯锅炉的应用也受到限制，个别电站锅炉采用煤与瓦斯混烧技术，但辅助系统庞大、复杂，需设置两套燃料系统，占地面积大。这种装机形式发电效率低，启动时间长，不灵活。所以目前规划的瓦斯电站基本不采用这种装机形式。2.2燃气轮机发电燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它是从飞机喷气式发动机的技术演变而来的。其主要结构有三部分：燃气轮机（透平或动力涡轮）；压气机（空气压缩机）；燃烧室。其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同3时气体燃料也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作功，推动动力叶片高速旋转，驱动发电机发电。燃气轮机具有效率高、单机功率大、体积小、运行成本低和寿命周期较长等优点；后面可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电，虽使系统复杂，加大占地面积，但可大大提高燃气的利用效率。目前，在以天然气为燃料的燃气电站中，基本采取这种燃气轮机的燃气--蒸汽联合循环发电形式。由于燃气轮机要求的进气压力高，当井下抽排的瓦斯加压到燃气轮机要求的0.9MPa时，温度可升至160°C,根据清华大学提供的美国矿山局制定的瓦斯中甲烷体积百分数爆炸极限的公式计算表明，此时要求瓦斯的安全极限应为甲烷体积百分数大于39%，考虑输送安全裕量1.2，这就要求矿井抽排瓦斯中甲烷的体积百分数要大于46.8%以上，并且要求浓度稳定，连续。虽然可以采用中间冷却，但这将大大增加辅助系统的复杂程度。2004年以前，以矿井瓦斯为燃料的电站主机，大都采用燃气轮机，仅限制在抽采瓦斯浓度高的矿井，由于井下瓦斯抽放系统抽采的瓦斯中甲烷的体积百分数变化范围大，会随着工作面的推进，煤层的不同和出煤量的变化而变化，但这些机组受瓦斯抽采浓度的波动的影响，会经常因为瓦斯中甲烷的体积百分数达...
