煤層氣在煤礦稱為煤礦瓦斯。根據新的資源評價結果,我國陸上煤層氣資源量36.8萬億立方米,與陸上常規天然氣資源量(38萬億立方米)相當,僅次于俄羅斯和加拿大。煤層氣的主要成分是甲烷,甲烷在空氣中的濃度達到5%-16%時,遇明火就會爆炸,這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。
煤層氣不加以利用,直接排放到大氣中,其溫室效應約為二氧化碳的21倍。煤礦瓦斯發電,既可以有效地解決煤礦瓦斯事故、改善煤礦安全生產條件,又有利于增加潔凈能源供應、減少溫室氣體排放,達到保護生命、保護資源、保護環境的多重目標。
一、低濃度瓦斯發電技術
煤礦瓦斯分高濃度瓦斯和低濃度瓦斯,高濃度瓦斯是指瓦斯濃度大于25%的瓦斯,低濃度瓦斯是指瓦斯濃度低于25%的瓦斯。我國60%以上的瓦斯是含甲烷25%以下的低濃度瓦斯,按煤礦安全規程要求,瓦斯濃度在25%以下的就不能貯存和輸送,更談不上利用了。
低濃度瓦斯發電需要解決2個問題,一是各個煤礦的本身不一樣,而且隨時都在變化,傳統的發電機組很難“以不變應萬變”;二是低濃度瓦斯的安全輸送問題。
山東勝動集團2000年研制出國內第一臺高濃度瓦斯發電機組,2005年10月又研制出第一臺500千瓦的低濃度瓦斯發電機組,填補了世界空白。該機組采用電控燃氣混合器技術,可以自動控制空燃比,以適應瓦斯的濃度變化,同時,發明了低濃度瓦斯安全輸送技術,采用細水霧技術,解決了低濃度瓦斯的地面安全輸送問題。
中國工程院周世寧院士認為:“勝動集團發明的瓦斯發電機組,適合我國煤礦點多量小的特點,堪稱破解我國煤礦瓦斯難題的金鑰匙”。
二、低濃度瓦斯發電基本要求
首先、按國家煤礦安全管理部門的要求安裝了瓦斯抽放系統,并且瓦斯抽放系統須正常運行;其次、瓦斯抽放系統純瓦斯抽放量在100萬m3/年左右,瓦斯濃度在6-25%之間。達到這2個條件就能具備建設瓦斯電站的基礎,若建設瓦斯電站就可實現“以利用促抽采、以抽采促安全”的煤礦良性循環發展。


三、瓦斯發電站的投資和收益
電站投資:3000-4000元/KW;機組保證連續運行功率400kW,年運行時間可達300天以上;
一臺發電機組年發電量:300萬kwh(消耗純瓦斯100萬m3/年);
一臺發電機組年發電收益:120萬元(電價按0.4元/KWh計);
一臺發電機組年運行成本包括機油消耗、人員工資、設備維護、設備折舊等,發電成本在0.10元/kWh左右。
一臺發電機組年運行成本成本=0.10元/kWh×300萬kWh=30萬元
一臺發電機組年收益:
年收益=年發電收益-年總成本費用=120萬元-30萬元=90萬元
四、瓦斯發電站的余熱效益
瓦斯發電站還可采用熱電聯供系統,可以為煤礦提供生活用熱水,從而最大限度地實現瓦斯的綜合利用。一臺500GF1-3RW瓦斯發電機組,排煙溫度為500℃左右,通過“煙氣余熱鍋爐”,吸收排煙余熱, 1臺機組可產生354.5kg/h 壓力是0.4MPa的飽和蒸汽(飽和溫度133℃)。“煙氣余熱鍋爐”
余熱效益:
電站年運行時間按300天計,每噸蒸汽按70元計算。
一臺發電機組年可產生蒸汽量=354.5kg/h×24h×300天≈2500t;
尾氣余熱效益為:2500t×70元/t≈17.5萬元。
|