低濃度瓦斯發(fā)電在我省煤礦應用的探討

1、低濃度瓦斯發(fā)電在我省煤礦應用的探討低濃度瓦斯發(fā)電在我省煤礦應用的探討一、瓦斯基本特征及危害性瓦斯，是賦存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質(zhì)顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體?；瘜W名稱叫甲烷。它是一種無色、無臭。無味、易燃、易爆的氣體。如果空氣中瓦斯的濃度在5.5％上16％時，有明火的情況下就能發(fā)生爆炸。瓦斯爆炸會產(chǎn)生高溫、高壓、沖擊波，并放出有毒氣體。因此，被稱為井工煤礦的“第一殺手”。據(jù)統(tǒng)計，在我國發(fā)生的

2、礦難中，1／3遇難礦工的生命是被瓦斯爆炸奪走的。新中國成立以來全國煤礦共發(fā)生一次死亡百人以上的惡性事故２２起，死亡３５６９人。其中，瓦斯事故２０起，死亡３３３５人，分別占９０９％和９３４％。２００５年全國煤礦瓦斯事故死亡２１７１人，占煤礦各類事故死亡人數(shù)的３６６％；采取堅決有力的措施治理和利用瓦斯，是保證煤礦安全生產(chǎn)、維護人民群眾生命財產(chǎn)安全的重要舉措，是一項利國安民的“生命工程”。為此，國家有關部門下了死命令：煤礦開采之前必須先上瓦斯

3、抽排系統(tǒng)，“先抽后采”、“以風定產(chǎn)”，以確保礦工的生命安全。近年來，瓦斯的抽放工作取得了一定的成績，井下瓦斯抽放率得到提高，煤礦的瓦斯事故大幅度下降。但是，由于沒有很好的利用手段，抽上來的瓦斯大都排空，對環(huán)境造成了嚴重污染。瓦斯的主要成分甲烷，是殺傷力最大的溫室氣體，甲烷對溫室效應的貢獻率是二氧化碳的24.5倍。不僅如此，瓦斯大量排空還造成了驚人的資源浪費。經(jīng)測算：1立方米瓦斯的熱值相當于1.22公斤標煤，可發(fā)電3.5千瓦時。我國每年采

4、煤排放的瓦斯在135億立方米以上，其中可利用量達到80億立方米左右，折合標煤近1000萬噸，每年可發(fā)電300多億千瓦時，瓦斯利用迫在眉睫。二、低濃度瓦斯發(fā)電技術在我國推廣應用情況瓦斯發(fā)電技術應用主要形式：第一種是利用鍋爐＋蒸汽輪機發(fā)電，第二種是燃氣輪機＋蒸汽輪機發(fā)電，第三種是利用燃氣內(nèi)燃機發(fā)電。目前，我國大多煤礦都采用燃氣內(nèi)燃機發(fā)電。據(jù)有關資料介紹，瓦斯作為燃氣內(nèi)燃機發(fā)電具有以下特點：1）燃燒排放特性好。由于煤層瓦斯氣是以氣態(tài)形式和空氣

5、混合進入發(fā)動機氣缸，使其容易與空氣混合，且混合迅速、均勻。因此燃燒比較充分、完全，從而使排放中的CO、HC、NOX等有害成分大為減少。2）燃燒抗爆燃性能好，工作熱效率高。由于瓦斯氣和汽油燃料、柴油燃料相比有較高的辛烷值（120），故其抗爆性能好，可用于高壓縮比的發(fā)動機，再加上氣體燃料與空氣混合更加均勻，因此這將充分發(fā)揮和提高發(fā)動機的工作效率。3）混合氣發(fā)火界限寬。瓦斯氣與空氣混合具有很寬的發(fā)火界限，可在大范圍內(nèi)改變混合比，提供不同成分的

6、可燃混合氣。通過采用稀薄燃燒技術可進一步提高發(fā)動機的經(jīng)濟性能和環(huán)保效益。4）使用性能好。由于瓦斯氣是氣體燃料，低溫起動性及低溫運轉性能良好，并且氣體燃料進入氣缸后不會對潤滑油產(chǎn)生稀釋作用，從而使發(fā)動機潤滑狀況也提高很多，零件磨損進一步降低，發(fā)動機故障減少，使用壽命長。5）經(jīng)濟性能好。在燃燒相同質(zhì)量的燃料時，煤層瓦斯氣熱值（以有效成分CH4計）比汽油高12.7%，而且從理論空燃比看，一定量的空氣所需的瓦斯氣比瓦斯資源量為613億立方米，鎮(zhèn)

7、雄煤田瓦斯資源量為822億立方米，圭山煤田瓦斯資源量為2543億立方米。如此大量的瓦斯，給煤礦的生產(chǎn)帶來了極大的安全隱患，也給瓦斯的綜合利用創(chuàng)造了更大的空間。為保證煤礦的安全生產(chǎn)，東源煤業(yè)集團下屬的幾個礦井都進行了瓦斯的抽放工作。具體情況是：1、東源集團田壩煤礦二號井是煤與瓦斯突出礦井。根據(jù)2005年礦井瓦斯等級鑒定結果，二號井瓦斯相對涌出量為60.274m3t，瓦斯絕對涌出量為36.918m3t。根據(jù)重慶煤炭科學研究院提供的資料，二號

8、井瓦斯地質(zhì)儲量為14.7億立方米（含所有煤層和巖石的瓦斯含量）。其中，K9煤層的透氣性系數(shù)為1.0432m2Mpa2.d，瓦斯流量衰減系數(shù)為0.0433d1屬于可抽放煤層。二號井瓦斯抽放系統(tǒng)與2001年建成，瓦斯泵型號為2BEC52兩臺配套電機功率250kw，其中一臺備用。單臺抽放流量為120—150m3min?，F(xiàn)在采用的抽放方式主要有；一是開采層采動卸壓抽放（使用效果不佳）、二是工作面上隅角采空區(qū)尾巷密封抽放、三是工作面頂板高位巷密閉

9、抽放?，F(xiàn)在礦井瓦斯抽放系統(tǒng)流量為150m3／min瓦斯抽放濃度15—20％，平均為17.5％，最高達30％。排空的純瓦斯量達26.25m3min.日排空量達3.78萬m3，2005年實際抽放（排空）瓦斯1159萬m3(純量)，礦井瓦斯抽放效率達42.73％。2、據(jù)云南煤田地質(zhì)局提供的資料，恩洪煤田煤層氣預測資源量為600—670億立方米（老書桌區(qū)塊20.22億立方米，清水溝區(qū)塊35.45億立方米）。根據(jù)目前東源集團所擁有的煤炭資源和將整

10、合的煤炭資源情況，恩洪礦區(qū)瓦斯資源量分為四個塊段。（一）東源恩洪煤礦恩洪煤礦是東源集團的一個骨干礦井?，F(xiàn)生產(chǎn)的二號井屬煤與瓦斯突出礦井，2005年瓦斯鑒定結果；相對瓦斯涌出量為40.3m3t絕對瓦斯涌出量為29.76m3min。根據(jù)地質(zhì)資料及礦井在生產(chǎn)過程中實測瓦斯含量分析。C9煤層相對瓦斯等值線分別為：開采深度100—200米時相對瓦斯涌出量為15—30m3t，開采深度200—300米時相對瓦斯涌出量為45—80m3t，開采深度300

11、米時相對瓦斯涌出量為80—1003mt.據(jù)重慶煤科院1988年實測，309工作面鉆孔瓦斯自然涌出量為46Lmin百米鉆孔初始流量為0.332m3min。瓦斯抽放可行性指標屬可抽放煤層。據(jù)地質(zhì)資料提供和生產(chǎn)過程掌握分析，礦井可開采的C8—C16九層煤中共有瓦斯儲量18.25億立方米。恩洪煤礦1980年就建立了簡易瓦斯抽放系統(tǒng)，2002年對系統(tǒng)進行了改造，設備為2BEC52型兩臺?，F(xiàn)瓦斯抽放方式主要是采空區(qū)上隅角抽放，形式較為單一。瓦斯抽放

12、濃度為6％—20％。2005年實際抽放瓦斯384萬立方米（純瓦斯量）。2006年預計瓦斯抽放量將達到1000萬立方米。（二）清水溝礦井清水溝礦井礦井設計生產(chǎn)能力60萬噸，預計2007年投產(chǎn)。煤的保有儲量16806.9萬噸。根據(jù)目前的掘進情況及相鄰恩洪煤礦、瓦斯地質(zhì)報告提供資料分析，清水溝礦井11井田瓦斯蘊藏量約15.63億立方米。14井田瓦斯蘊藏量約13.51億立方米。合計29.14億立方米。清水溝礦井將于2006年投產(chǎn)，同時也將建立瓦