[发明专利]低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气发动机及煤层气发电机组的技术领域，更特别地涉及低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作该系统的方法。

背景技术

煤层气以甲烷为主的烃类与空气的混合物。中国的煤层气资源量达36.8万亿m³，可采资源量约10万亿m³。如果煤层气得以有效利用，可弥补天然气缺口近三分之一，但由于技术等方面的因素，使中国的煤层气资料利用率较低。就温室效益而言甲烷是二氧化碳的20多倍，煤层气直接排入大气中不仅造成能源的浪费也造成环境的污染。在国家相关政策的激励下，煤矿企业已经开始重视煤层气的综合利用，利用风机抽取煤层气用于民用和煤层气发电机组，使高浓度煤层气得到了比较完善的利用。但是浓度低于15％的低浓度煤层气，在爆震极限范围内输送过程中容易发生爆炸，如果不采用特殊的安全措施容易发生安全事故。另外由于煤层气在抽取过程中其浓度发生变化，特别是低浓度煤层气由于浓度的波动使其在发动机工作过程中出现点火困难、功率波动等问题。因此由煤矿抽取的低浓度煤层气难以被充分利用，特别是在浓度低于10％时，一般被直接排放到大气中。

发明内容

本发明公开了低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作该系统的方法，采用该方法后可以安全的抽取并输送低浓度煤层气，低浓度煤层气经调配后可以使发动机连续稳定运行，达到了节能减排的目的。

本发明采用的技术方案如下：

低浓度煤层气发动机防爆供气系统，包括输气管路，在所述输气管路的头部安装有煤层气抽取装置，从所述煤层气抽取装置的出口开始，沿着煤层气输出的方向，在输气管路上依次设有由控制柜控制的防静电装置、除水除尘装置、煤层气甲烷含量调配装置和煤层气压力调整装置，且在输气管路的尾部安装有煤层气与空气混合装置；所述煤层气与空气混合装置将混合后的气体送入煤层气发动机燃烧做功，煤层气发动机进而带动发电机工作。

进一步的，所述的防静电装置包括至少两个静电检测释放器，所述静电检测释放器安装在输气管路的不同位置。当输气管路比较短时，设置两个静电检测释放器，其中一个静电检测释放器设置在煤层气抽取装置的入口，另一个设置在煤层气抽取装置的出口；当输气管路比较长时，间隔一定距离布置设置多个静电检测释放器。

进一步的，所述的煤层气抽取装置的入口位置和出口位置还安装有水雾喷射器。

进一步的，所述的除水除尘装置包括串联在输气管路上的旋流除水除尘器，所述的旋流除水除尘器还与一个滤清器相连；所述旋流除水除尘装置从煤层气中除去的水分经滤清器过滤后，流入储水池供水雾喷射器重复利用。

进一步的，所述的煤层气与空气混合装置包括一个混合器，所述的混合器的一端与空气进气管路相连，另一端与煤层气的输气管路相连，且混合器混合后的气体进入煤层气发动机燃烧做功，进而带动发电机工作。

进一步的，在所述混合器与煤层气发动机相连的电路上还串联有电子节气门和阻火器。

进一步的，所述的煤层气甲烷含量调配装置包括高浓度煤层气储柜和电磁流量阀，所述的高浓度煤层气储柜安装在输气管路的一侧，其出口与输气管路相连通；所述的电磁流量阀控制高浓度煤层气储柜的甲烷输出流量。

进一步的，在所述的输气管路上安装有截止阀、稳压调压阀、甲烷浓度传感器和压力传感器。

该系统的工作过程如下：

从煤矿中抽取低浓度煤层气，并采用水雾喷射及静电检测释放装置防止煤层气输送过程中产生静电为发生爆炸等事故，对抽取的煤层气进行除水、除尘并调配其甲烷含量，使经调配后的低浓度煤层气满足内燃机的要求，然后经调压并与空气混合后进入煤层气发动机燃烧做功，带动发电机工作对外输出电力。

低浓度煤层气发动机防爆供气系统的操作方法，

步骤1供气系统起动前进行开机自检，检测各设备工作是否正常，并检测管路是否存在静电积累问题；

步骤2如果自检不合格，进行故障检修和排除；如果自检合格，则起动水雾喷射器，使水雾喷射器在管路内产生细小的水雾，同时静电释放器将积累的静电释放；

步骤3起动煤层气抽取装置抽取低浓度煤层气；

步骤4安装在输气管路中的各个传感器检测煤层气的浓度及压力，控制柜根据需要对输气管理中煤层气的浓度和压力进行调整，将进入发动机的煤层气压力稳定在设定的范围内，达到安全输送低浓度煤层气并仅可能完全燃烧的目标。