[发明专利]利用不稳定瓦斯气源安全生产发电工艺

说明书

技术领域

本发明涉及低浓度瓦斯综合利用，尤其是不稳定气源低浓度瓦斯发电。

背景技术

瓦斯，在煤炭界是指煤层气或矿井瓦斯，瓦斯是无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。当空气中氧气浓度达到10％时，若瓦斯浓度在5-16％之间，就会发生爆炸，浓度在30％左右时，就能安静的燃烧。因此对于煤矿生产来说瓦斯直接威胁着矿工的生命安全，矿井工作对“瓦斯”十分重视。瓦斯虽然是危险气体，但如果利用得当，不仅能促进煤矿安全生产，还能开拓利用能源。

CN1122889A(94117692.4)公开了一种利用工业瓦斯废气辅助发电的方法，它是一种尽量先多烧瓦斯后烧渣油的辅助发电方法，其特征在于：在给定瓦斯压力及蒸汽压力的条件下，利用实际值与给定值之间经过比例积分微分调整后的输出信号去控制油阀的开度，其中，对瓦斯而言，其压力偏差信号是通过经过瓦斯重量流量的补偿和瓦斯与渣油流量之间的热值转换后的重量流量值去控制油阀开度以实现辅助发电的。蒸汽流量对油阀开度的影响则直接通过一个计算系数现场调节。经试用证明：可以用瓦斯代替部分渣油发电。

CN1807963A(200610038093.2)公开了一种瓦斯恒超低浓度输送、提纯增压发电装置，包括与瓦斯气排放口相通的瓦斯恒超低浓度箱，瓦斯恒超低浓度箱通过空气吸入控制阀与空气吸入管相通，瓦斯恒超低浓度箱的气体出口与双通道增压器的压气机相通，双通道增压器的压气机的上层通道与发动机进气管相通，双通道增压器的压气机的下层通道通过进气控制阀与瓦斯恒超低浓度箱连通。依靠井下空气、回流稀瓦斯气调节瓦斯气浓度，使瓦斯气浓度稳定在可燃点浓度之下，输送安全，并通过双通道增压器，使瓦斯气在进入发动机时已被提浓，浓度在16％以上，采用缸内混合，进入发动机燃烧，保证了设备运行安全。

上述两项技术存在的缺陷是只适用于高浓瓦斯、气源稳定的矿井，尤其是只能利用浓度16％以上的瓦斯进行发电，瓦斯浓度低于9％时，是不能用来发电的，只能放散到大气中，既污染了环境，又浪费了资源。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明针对瓦斯气体浓度不稳定的煤矿生产实际，提供一种利用不稳定瓦斯气源低浓度瓦斯安全发电的方法。保证瓦斯浓度低于9％时也可正常发电。

考虑到瓦斯气体不稳定难以达到发电要求的特点，本发明采用井下分源抽采瓦斯、井上发电机组前进气、结合发电机组少量柴油引燃瓦斯的方式，保证浓度不稳定的瓦斯气体也能够使发电机组正常运行。

本发明的技术方案如下：

一种利用不稳定瓦斯气源安全生产发电的方法，包括瓦斯抽采、发电机组前进气和发电机组发电，其特征在于：

(1)在矿井开采的煤层孔和高位孔设瓦斯抽采口，抽采的瓦斯通过井下分支管路接出，分支管路上装有瓦斯气体流量计和控制气源的蝶阀，瓦斯通过蝶阀控制和瓦斯气体流量检测接入主管路；上述煤层孔指在煤层中施工的钻孔；上述高位孔指在煤层顶板施工的钻孔；

(2)在老空区设瓦斯采集端口，所采集的瓦斯作为配气源，通过配气管路、蝶阀与主管路联通。

(3)主管路联通地面瓦斯抽采站的2BEC72水环式真空泵，在2BEC72水环式真空泵进气管和出气管之间设调节管路负压的循环阀，管路负压升高时，调节循环阀降低管路负压，要求控制管路压力为：55～65MPa。瓦斯通过出气管联通到发电机组前进气，发电机前进气压力3-10KPa，发电功率在450-480KWh。

(4)发电机组前进气中辅设有柴油引燃装置，当抽采瓦斯浓度下降到5％-9％时，打开柴油引燃装置代替火花塞点火。

(5)在发电机组进气侧设电磁阀和红外甲烷传感器，瓦斯浓度突然升高，发电功率超过额定功率时，电磁阀自动关闭气源，保证发电机组安全生产。

上述步骤(4)的柴油引燃装置柴油引燃装置为现有技术，它是由柴油补给系统提供柴油，在柴油输送管线上安装自吸式管道油泵和高架柴油储油箱。柴油通过油罐车运至站内储油罐；储油罐中的柴油利用自吸式管道油泵输送到柴油储油箱，为柴油引燃低浓度瓦斯发电机组供油。

本次发明的效果是；经过对气源管路的改进，将井下气源分为主气源(主管路)和配气源，使气源稳定。随着矿井的不断开采，抽采瓦斯浓度不断下降，当浓度为5％-9％时采用了柴油引燃技术，使低浓度瓦斯充分利用。

具体实施方式

实施例：