瓦斯发电技术与节能减排

学术论文 2018-07-31 15:48:53
    节能减排是全社会关注的问题,地球污染日益严重,能源的大量开采和使用导致地球资源严重匮乏。瓦斯又称天然气,是一种温室气体,其温室效应为CO2的21倍,其用途广泛。目前大部分瓦斯存在于矿井中,所抽放的瓦斯多排人大气中,既浪费了资源,又污染了环境,随着我国建设节约型社会和发展循环经济的大力推进,煤矿瓦斯的规模开发、分质利用是配合矿产开发的必然趋势,在促进矿井安全生产、节约能源、保护环境等方面具有显著的经济效益和社会效益。如果将矿井中的瓦斯提取出来用于发电,不仅节省了其他发电能源,还有利于矿井的安全,达到节能减排的作用,合理利用资源,保护环境。
    1 瓦斯发电技术
    瓦斯发电技术原理:矿井中的瓦斯气体采用空气和水环式真空泵正压输出管收集,被输送到发电机组,经过稳压、过滤、净化后,送人预燃室,由火花塞点燃出现多个着火点,然后由机组程控装置将预燃的瓦斯气通过混合器送人各个气缸燃烧做功,带动发电机工作,完成了瓦斯到电能的转换。每台发电机组有一个独立的控制柜,柜内安装有进口控制模块可自动监测同步,满足手动及自动的要求。多台机组并网运行时可实现负荷自动分配功能,满足并网、并联运行工况。发电机控制柜输出的400V三相电源并柜后,经低压柜送到升压变压器的低压侧,将电压升到10kV后,经高压开关柜控制、保护、测量、计量,再经10kV线路送到矿井110kV变电所的10kV低压侧并网运行,既解决了瓦斯问题,又达到了节能环保目的。根据相关资料:1m3浓度100%的纯瓦斯,可以发电3.2-4kWh;1m3浓度30%的瓦斯大约可以发电1kWh。
    瓦斯发电机组利用煤矿瓦斯进行发电,燃气发电机排放的高温烟气温度约为430℃左右,如不加以有效利用,将直接排向大气,不仅会造成能源浪费,还减少了不可再生能源的利用率。为了充分和合理地利用这部分余热,在尾气排放管道上设置余热利用锅炉,有效吸收高温烟气中的热量,生产具备一定参数的蒸汽,在夏季可以带动汽轮发电机发电,在冬季可以为矿井提供采暖用热源,取代现有的燃煤锅炉房。
    瓦斯发电站的建设近几年发展迅猛,瓦斯发电是利用成熟的内燃机技术,通过燃气发动机带动发电机生产电能和利用余热锅炉产生热能的瓦斯发电技术日趋成熟,瓦斯发电投资小,见效快,在短时间内可收回全部投资,未来该技术会成为煤矿瓦斯利用的一种主要方式。
    2 节能减排对当今社会的影响
    节能减排是指节约物质资源和能量资源,减少废弃物和环境有害物的排放;人类的大量开采使地球资源严重短缺,并造成了环境污染和地球变暖等现象,长此以往,地球会被人类自己摧毁,所以现在要节约能源,提高现有资源的利用率,减少能源浪费和使用能源造成的污染,实现可持续发展。节约能源就要提高能源生产力,采用先进的科技方法,加强能源效率的管理,使能源的开发利用转换储存更加有效,减少能源在使用过程中造成浪费,达到投入较少的能源,得到更大的经济效益。在能源的系统设计和操作应用上,应考虑如何提高能源效率,改良整个系统,采用高效率节能的设备。
    在日常生活方面,节约能源的重点应放在省电、省水、省瓦斯等方面。合理用电,节约用电,以及将一些废弃能源转化为电能已经成为节能减排工作中的重中之重。节电:很多工矿企业的大型机电设备因为工艺生产的原因存在着严重的耗能现象,其节电率在经过专业节能改造后不影响正常生产的情况下大都在20%以上,综合国家众多的工矿企业这将是一笔巨大的能源财富。余热发电:我国有着最大的煤焦化产业,有着在数量和产量上都占世界前列的冶金钢铁行业,水泥行业。这些行业在生产过程中所产生的大量的余热,烟气,尾气,排放到空气中不但是对能源的重大浪费也是对环境的重大污染,如合理采集利用将其转化为电能既可以减少环境污染也可获得大量的电能促进能源的再利用。
    3 瓦斯发电对节能减排的影响
    矿井瓦斯是有机物通过大约2.5亿年的漫长碳化过程演变形成的,这种无色无味的混合气体虽然无毒,但当浓度在4%-16%之间时却具有高度爆炸性。虽然瓦斯是可怕的煤矿杀手,但也是一种清洁能源,又是一种温室气体,其温室效应为CO2的21倍,直接对空排放,会严重污染大气环境,瓦斯发电技术,完全可以变废为宝、化害为利,将瓦斯的主要成分CH,燃烧,生成主要成分为CO2和H2O的尾气排放,大大减轻其对大气环境的污染,并充分利用发动机的高温尾气产生蒸汽,为矿井的生产和生活提供热源,可降低矿井锅炉房的使用率,减少原煤消耗和降低烟气排放量,对区域内大气环境质量起到较好的改善作用,实现热电联产。通过实施CDM项目,还可以引进国外的资金和技术,促进可再生能源技术的开发和利用,提高能源效率达到节约资源,保护环境,减少温室气体排放的目的,并带来可观的经济效益。
    我国煤层瓦斯气资源丰富,分布区域广,储量与我国30万亿m3的天燃气资源量基本相当,利用瓦斯气发电,“以用促抽、以抽促安全”,是瓦斯气体资源综合利用最有效的途径之一,同时加强煤矿瓦斯综合治理、加快煤层气开发利用,有利于遏制煤矿瓦斯事故、促进煤矿安全生产、增加洁净能源供应,还可以优化产业结构,推动经济增长,促进能源行业健康可持续发展。瓦斯发电技术完全成熟,可在全国有瓦斯抽采的煤矿及有天然气、石油炼化尾气、焦炉尾气的地方均可推广应用,在保护环境方面具有很大的成效。
    4 小结
    瓦斯发电,不仅可以缓解电煤、电力供求矛盾,余热利用代替燃煤锅炉等优势,还减少了大气的污染和对臭氧层的破坏,防止大气中产生导致温室效应的气体,具有良好的社会、经济和环保效益,具有推广应用价值。
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