瓦斯的主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体。
具体可分为液化石油气与天然气、煤气三大类液化石油气,由原油炼制或天然气处理过程中产生的混合气体,主要成分是丙烷与丁烷天然气,由古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物,主要成份为甲烷,并含有少量之乙烷、丙烷、丁烷等碳氢化合物及少量之不燃性气体
煤气(指生活中人们对其称呼),也俗称为“瓦斯”。指的是煤炭不完全燃烧所产生的气体,主要成分是一氧化碳
煤矿瓦斯发电,既可以有效地解决煤矿瓦斯事故、改善煤矿安全生产条件,又有利于增加洁净能源供应、减少温室气体排放,达到保护生命、保护资源、保护环境的多重目标。
低浓度瓦斯发电需要解决2个问题,一是各个煤矿的本身不一样,而且随时都在变化,传统的发电机组很难“以不变应万变”;二是低浓度瓦斯的安全输送问题。
低浓度瓦斯发电机组采用电控燃气混合器技术,可以自动控制空燃比,以适应瓦斯的浓度变化,同时,低浓度瓦斯安全输送技术,采用细水雾技术,解决了低浓度瓦斯的地面安全输送问题。
煤矿瓦斯分高浓度瓦斯和低浓度瓦斯,高浓度瓦斯是指瓦斯浓度大于25%的瓦斯,低浓度瓦斯是指瓦斯浓度低于25%的瓦斯。我国60%以上的瓦斯是含甲烷25%以下的低浓度瓦斯,按煤矿安全规程要求,瓦斯浓度在25%以下的就不能贮存和输送,更谈不上利用了。
低浓度瓦斯发电需要解决2个问题,一是各个煤矿的本身不一样,而且随时都在变化,传统的发电机组很难“以不变应万变”;二是低浓度瓦斯的安全输送问题。低浓度瓦斯发电机组采用电控燃气混合器技术,可以自动控制空燃比,以适应瓦斯的浓度变化,同时,低浓度瓦斯安全输送技术,采用细水雾技术,解决了低浓度瓦斯的地面安全输送问题。
中国工程院周院士认为“低浓度瓦斯发电机组,适合我国煤矿点多量小的特点,堪称破解我国煤矿瓦斯难题的金钥匙”。
2004年以来,胜利油田胜利动力机械集团开始对“煤矿瓦斯细水雾输送及发电技术”进行开发研究并与第二年试验成功,使低浓度瓦斯发电技术得到了快速发展。目前装机总容量达到45万KW,每年可发电21亿KW·H,利用瓦斯7亿立方米。新版《煤矿安全规程》对浓度在30%以下的瓦斯用于内燃机发电作出了明确的规定,《规程》第148条第五项规定抽采的瓦斯浓度低于30%时,不得作为燃气直接燃烧;用于内燃机发电或作其他用途时,瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定,并制定安全技术措施。这给低浓度瓦斯发电提供了制度保障。
而我国煤矿60%以上的瓦斯是低浓度瓦斯,这是我国低浓度瓦斯发电的气源保障。随着低浓度瓦斯发电技术的不断完善,低浓度煤层气发电产业将会有良性的规模化发展,将会产生越来越大的经济效益和社会效益。
瓦斯发电基本要求
首先、按国家煤矿安全管理部门的要求安装了瓦斯抽放系统,并且瓦斯抽放系统须正常运行;其次、瓦斯抽放系统纯瓦斯抽放量在100万m3/年左右,瓦斯浓度在6-25%之间。达到这2个条件就能具备建设瓦斯电站的基础,若建设瓦斯电站就可实现“以利用促抽采、以抽采促安全”的煤矿良性循环发展。
瓦斯是仅次于氟利昂的第二大温室气体,直接排放后造成的温室效应是二氧化碳的21倍,其对大气的污染十分严重
细水雾解决低浓度瓦斯运输安全。”张强告诉记者,低浓度瓦斯之所以难以被利用,还有一个重要的原因,就是其在运输过程中的易爆性。通常把瓦斯从井下抽至地面后,还要经过一段距离的运输,在这一段管道运输中如果温度过高,低浓度瓦斯容易产生爆炸;而高浓度瓦斯则只会燃烧,不会发生爆炸,危险性要低很多。
如何克服低浓度瓦斯转换过程中,因浓度过低而难以做功的问题,是建设发电站必须面对的难题。为此,赵官煤矿研发团队设计出以柴油引燃瓦斯的方案,通
过在瓦斯中加入柴油的方式,使得低浓度瓦斯得以燃烧。如此一来,每发一度电仅需耗柴油20克左右,发电站每天所需柴油仅为100多公斤。而瓦斯发电站每天就能发电一万度,一年的发电量相当于全矿生产、生活用电量的1/10,年可节省电费达672万元。
甲烷热值39MJ/m3
排放污染低,并适宜热、电联产等优点,市场前景十分广阔。我国的天然气资源十分丰富,相对于我国丰富的天然气储量,天然气在我国一次能源消费中所占比例显得太小,未来具有大幅提高的潜力。
在我国,由于受到天然气供应的影响,天然气发电尚处于初始阶段。真正大面积的天然气发电作为分布能源站还要假以时日。现在的小规模天然气发电主要是在油田、气田以及机场、酒店、医院等。可以预计,随着天然气供应的愈加充足、供应范围的不断扩大,近几年天然气发电将会得到一个飞速的发展。