[发明专利]一种煤矿高低负压抽采瓦斯混配输送发电的装置及方法

说明书

本发明涉及一种煤矿高低负压抽采瓦斯混配输送发电的装置及方法。其技术方案是：包括瓦斯阻火泄爆系统、瓦斯抑爆系统、瓦斯混配系统、瓦斯管道压力控制系统、瓦斯过滤脱水系统，瓦斯抑爆装置有二种方式，一种是湿法，即在混配瓦斯输送管道内喷细水雾，细水雾与瓦斯全程连续混合输送；二是干法，即在混配瓦斯管道内监测到火焰时喷二氧化碳。其有益效果如下：本发明采用高速气流引射原理将高低负压抽采瓦斯混配，结合在线水位控制湿式放散的方式，解决了高低负压瓦斯混配发电时瓦斯抽采泵出现的“憋泵”现象，并能均匀混合；通过这种方法，将低负压抽采的较低浓度瓦斯安全可靠地用于内燃发电机组发电，提高瓦斯利用率，促进煤炭行业节能减排。

技术领域

本发明涉及一种煤矿抽采瓦斯利用技术，特别涉及一种煤矿高低负压抽采瓦斯混配输送发电的装置及方法。

背景技术

当前我国煤矿瓦斯利用还处在起步阶段，利用率普遍偏低。近十年来，我国井下瓦斯抽采纯量100-130亿m³、利用率为35%左右。据不完全统计，甲烷浓度30%以上的高浓度抽采瓦斯约约占井下抽采瓦斯总量的44%，主要用于内燃机发电和民用燃料，少量用于制LNG、CNG等，利用率约60%；甲烷浓度10%-30%的低浓度抽采瓦斯约占29%，主要用于低浓度瓦斯内燃机发电，利用率约27%；甲烷浓度10%以下的约占27%，利用较少。可见，甲烷浓度低于30%、特别是低于10%的低浓度抽采瓦斯在抽采瓦斯总量中占比大，利用率低，导致整体利用率低下，每年大约排空瓦斯纯量75亿m³，相当于浪费922万吨标准煤和对空排放1.1亿吨CO₂。

通过调查分析，进入新世纪以来我国经济高速发展，对煤炭的需求量大增，高瓦斯矿区、煤与瓦斯突出矿区的开采力度加大。为了保证煤炭开采过程中安全，新建或扩建的煤矿瓦斯抽采一般采取高负压和低负压同时抽采的方式。高负压抽采是对本煤层进行瓦斯预抽，瓦斯浓度一般较高；低负压抽采是对采煤区的上隅角、临近层和采空区进行抽采，瓦斯浓度一般较低，通常在10%以下或更低。十多年来，我国建设的瓦斯内燃机发电站仅能利用高负压抽采的瓦斯，也就是说利用浓度在10%以的抽采瓦斯。在同一个瓦斯地面抽放站，低负压抽采的浓度低于10%或更低的瓦斯基本对空排放。有些瓦斯发电站尝试将高低负压抽采瓦斯汇合发电，但出现类瓦斯相互干扰造成抽采泵“憋泵”现象。并且，单就高负压抽采瓦斯发电来说，由于瓦斯供给总量波动与发电能力无法完全匹配，也会造成抽采泵“憋泵”现象。实际运行时瓦斯抽采泵原排放口部分开启，保持一部分瓦斯处理于常排状态，一部分瓦斯输送去发电。当发电设备能力较大时，瓦斯内燃机的增压器处于抽吸瓦斯状态，输送管道内部形成负压，瓦斯所含有的水分通过增压器进入内燃机气缸，产生三种危害：一是液态的水冲击高速运转的增压器叶片，二是液态水进入气缸汽化吸热，降低发电效率；三是内燃机调压阀入口负压，失去减压和稳压作用，当瓦斯浓度和压力出现较大波动时，容易出现内燃机“爆振”现象。

现有技术和装备的不足是我国煤矿抽采瓦斯利用率常年徘徊在35%左右重要原因之一，同时也是瓦斯内燃发电机组可靠性和经济性不理想的重要原因之一。据了解目前国产瓦斯发电机组由于瓦斯含水量大，发电效率一般在25%-30%，距35%以上的效率相差较大。因此，寻找一种煤矿高低负压抽采瓦斯混配输送发电的装置及方法，在安全可靠、经济高效的前提下，尽可能多地利用抽采瓦斯，提高我国瓦斯利用率，促进煤炭行业节能减排事业是十分必要的。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种煤矿高低负压抽采瓦斯混配输送发电的装置及方法，采用高速气流引射原理将高低负压抽采瓦斯混配，结合在线水位控制湿式放散的方式，解决了高低负压瓦斯混配发电时瓦斯抽采泵出现的“憋泵”现象，并能保证高低浓度的瓦斯均匀混合。