[发明专利]一种低浓度煤层气或瓦斯发电系统

说明书

技术领域

本发明属于燃气发电技术领域，涉及一种低浓度煤层气或瓦斯发电系统。

背景技术

我国煤层气(瓦斯)资源丰富，距地表以下2000m内的储量约为35万亿m³，仅次于俄罗斯和加拿大。但我国煤矿煤层气(瓦斯)利用率很低。根据统计数据，2013年我国煤层气(瓦斯)抽采量156亿立方米，利用66亿立方米，利用率仅为42.3％，主要原因在于(1)煤层气(瓦斯)浓度低。我国50％以上的抽采煤层气(瓦斯)浓度在10％以下，其中又有大部分浓度低于5％。现有的内燃机发电技术要求浓度必须大于8％，才能保证稳定运行；燃气轮机技术要求煤层气(瓦斯)浓度更高，需达到40％以上，才能正常燃烧发电；(2)煤层气(瓦斯)参数波动大。随着抽采过程的进行，煤层气(瓦斯)浓度和产量波动较大。煤层气(瓦斯)抽采过程中，浓度高时可以达到80％，低时在5％以下，经常导致内燃机、燃气轮机等现有发电机组长期停机。因此，内燃机、燃气轮机等现有低浓度煤层气(瓦斯)发电技术不能很好地适应我国煤矿煤层气(瓦斯)浓度低和波动大的特点，导致我国煤矿煤层气(瓦斯)利用率偏低。

在成功研发了低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器和低浓度煤层气(瓦斯)锅炉的基础上，结合螺杆动力发电技术，发明低浓度煤层气(瓦斯)发电技术，满足矿区对热电冷的用能需求。和现有技术相比，使煤层气(瓦斯)可利用浓度大大降低，对我国煤层气(瓦斯)浓度低和波动大的特点具有优良的适应能力，同时具有效率高、污染小的优势，将大大提高我国煤层气(瓦斯)的利用率，从而以利用促抽采，对保障煤矿安全也具有重要的意义。

本发明，将多孔介质燃烧技术、低浓度煤层气(瓦斯)锅炉技术与螺杆膨胀动力机组相结合，实现低浓度煤层气(瓦斯)燃烧与发电，使低浓度煤层气(瓦斯)的可利用浓度降低到3％，对煤层气(瓦斯)浓度、成分和流量的波动有较好的适应性，将大大提高低浓度煤层气(瓦斯)的利用率。同时，该技术可以实现热电冷联供，满足矿区对蒸汽、热、电、冷的需求，实现能量梯级利用，总能利用效率提高到85％。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低浓度煤层气或瓦斯发电系统，解决了现有煤层气(瓦斯)发电系统对低浓度煤层气(瓦斯)利用率低的问题。

本发明所采用的技术方案是包括蒸汽锅炉，低浓度煤层气(瓦斯)通过低浓度煤层气(瓦斯)燃烧器燃烧，在低浓度煤层气(瓦斯)锅炉炉膛内释放-热量，加热给水，锅炉连接螺杆膨胀机，锅炉产生低压的饱和蒸汽进入螺杆膨胀机，螺杆膨胀机将热能转换成动力，带动发电机发电，做完功的乏汽一部分进入供热换热器内，释放出的热量被供热循环水带走，乏汽凝结成水后进入凝汽器热井，做完功的乏汽另一部分进入大气式凝汽器，凝结成凝结水，释放的热量被循环冷却水带走，凝结水经给水泵输送至省煤器中，水在省煤器内吸收低浓度煤层气(瓦斯)燃烧产生的烟气的热量升温后，进入锅炉内被加热变成饱和蒸汽再次进入循环过程。

进一步，所述锅炉为燃烧低浓度煤层气(瓦斯)的低压蒸汽锅炉。

进一步，所述大气式凝汽器当需要供热时，采用大气式除氧方法除去凝结水含有的氧气，当不需要供热时，采用真空除氧方式。

进一步，所述供热换热器的热源是锅炉出口的饱和蒸汽，或者是螺杆膨胀机中间抽汽。

进一步，当低浓度煤层气(瓦斯)流量大，锅炉汽源稳定时，采用汽轮发电机代替螺杆膨胀机。

本发明的有益效果是本发明的低浓度煤层气(瓦斯)发电系统大大提高了煤层气(瓦斯)利用率和能效。

附图说明

图1是本发明一种低浓度煤层气或瓦斯发电系统结构示意图。

图中，1.蒸汽锅炉，2.螺杆膨胀机，3.发电机，4.供热换热器，5.供热循环水泵，6.大气式凝汽器，7.冷却水循环泵，8.给水泵，9.省煤器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。