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中煤新集二礦超低濃度瓦斯熱電聯供項目
發布時間：
2025-08-18
作者：
創福新銳
來源：
北京創福新銳
摘要
一、基本情況介紹
新集二礦抽采泵站抽采的瓦斯混合后濃度約在3%-6%，折純瓦斯總量約為23-40標方/分鐘。因濃度較低，無法使用內燃式瓦斯發電機組。
本項目采用低濃度瓦斯安全穩定燃燒的技術，將低濃度瓦斯穩定燃燒產生的煙氣通過余熱鍋爐產生高溫高壓的蒸汽，冬季優先用于礦井供暖供汽，多余的蒸汽用來發電;非供暖季產生的蒸汽全部用于發電。
該技術使用新型耐高溫細深孔阻脫燃燒器，燃燒器內的蜂窩狀細深孔結構，即可流通瓦斯氣體，又可以阻斷回火，結合爐內根據鈍體原理組成的火焰駐留裝置，在爐膛內將瓦斯爆炸過程變成連續穩定的燃燒過程，控制燃燒溫度和燃燒速度，實現低濃度瓦斯的穩定燃燒和充分燃燒。燃燒器通流部件的出口及整個爐膛保持高溫，并可形成9001100℃的高溫環境;當瓦斯氣濃度增加時，可以實現有焰燃燒，此時由于燃燒能量的增加和溫度升高，從通流部件出口到駐留部件之間可以明顯看到火焰;當瓦斯氣濃度降低時，新進的瓦斯氣可在由火焰駐留裝置形成的高溫能量池內實現被動氧化，處于無焰燃燒狀態，看不到明顯的火焰。燃燒產生的高溫煙氣經過煙氣余熱鍋爐換熱產生次高溫次高壓蒸汽，再通過后端蒸汽輪機發電機組發電。
瓦斯直燃技術突破了“低濃度瓦斯遇到明火就會發生爆炸”的傳統理念，擴大了瓦斯尤其是低濃度瓦斯的利用范圍，3%以上即可直接利用。燃燒器的進氣適應范圍大，3% 9%的瓦斯可不用摻混空氣稀釋直接燃燒，即使低濃度瓦斯的濃度處于上限30%，也僅需將總進氣量摻混至3.3倍。
該技術的優點是:
(1)瓦斯氣的混合氣體積流量小，輸送管徑小、燃燒爐的設備體積小、占地面積小、摻混風機的功率小。
(2)爐膛溫度高，反應更充分，甲烷的氧化率高。
(3)適應氣源濃度、壓力及流量變化范圍及變化速率寬，系統運行穩定，不易停機。
(4)爐膛內燃燒溫度和燃燒速度可控，不存在爆震現象，設備使用壽命長，故障率低，噪音小，設備更加安全可靠。
二、項目情況
本項目設計建設安裝四個功能單元:
1.安裝1套低濃度瓦斯安全輸送系統(按照正常流速需要配置4條輸送管道及設備)，為低濃度瓦斯熱能島安全輸送瓦斯。結合瓦斯電站原有的輸送系統，采用干粉抑爆輸送系統，配套阻爆閥、干式阻火器、溢流水封阻火泄爆裝置及控制系統等。
2.安裝1座低濃度瓦斯熱能島，利用低濃度瓦斯燃燒釋放的熱能，產生高溫煙氣進入余熱鍋爐。
3.安裝1套高溫高壓余熱鍋爐及輔助設備，包括余熱鍋爐本體、大氣式熱力除氧器、鍋爐給水泵、定排擴容器和連排擴容器等。額定蒸汽產能25t/h，冬季可代替煤礦原有蒸汽鍋爐供熱。
4.安裝一套6MW汽輪發電機組系統，包括汽輪發電機組、凝汽器、水循環、冷卻塔、控制系統。汽輪發電機組非供暖季全凝發電，供暖季抽汽供熱，余量發電。
供熱蒸汽供給煤礦蒸汽供熱管網，發電并入煤礦的變電站，為煤礦自用，減少電網購電量。
三、自控項目分析：
1. 瓦斯特性：瓦斯是一種可燃氣體，通常含有甲烷。煤礦在開采過程中釋放的瓦斯濃度可能較低，但在某些條件下仍然會對安全生產造成威脅。
2. 熱電聯產：熱電聯產是指將燃料能量（如瓦斯）同時用于發電和提供熱能的一種利用方式。這種方式可以顯著提高能源的整體利用效率，減少資源浪費。
3. 自控系統：為了監測和控制瓦斯濃度，通常會采用先進的自動化控制系統。這些系統依賴于傳感器、 PLC（可編程邏輯控制器）和SCADA（監控和數據采集系統）等技術，實時監測瓦斯濃度和發電設備的運行狀態。
4. 項目實施：
現場評估：對煤礦周圍環境及瓦斯濃度進行詳細評估，以確定項目的可行性。
系統設計：根據評估結果，設計熱電聯產系統和自控系統的結構、選型和布局。
設備安裝與調試：在現場安裝相關設備，包括發電機、熱交換器、控制系統等，并進行調試。
安全監測與維護：建立完善的安全監測和定期維護機制，確保整個系統的安全可靠運行。
5. 優勢和意義：
資源利用：將超低濃度的瓦斯轉化為電能和熱能，提高了資源的利用率。
安全性：降低了瓦斯泄漏的風險，減少了爆炸等安全隱患。
環境保護：通過合理利用瓦斯，可以減少其對環境的污染，同時降低溫室氣體的排放。
6. 挑戰：
技術難度：超低濃度瓦斯發電的技術壁壘相對較高，需要具備先進的工藝和設備。
經濟性：項目的回報期可能較長，需要尋求地方支持或融資。
煤礦超低濃度瓦斯熱電聯產項目是煤礦安全與利用資源的重要舉措，創福新銳設計的高低壓成套電氣設備及自控系統集成對提高煤礦的經濟效益和環保具有積極作用。該項目是國家政策扶持的項目，技術成熟，經濟合理，有利于煤礦安全生產、提高產能，幫助煤礦節能增效，具有良好的社會效益和環境效益。
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