摘要：随着当前煤炭勘测技术的日益成熟，瓦斯作为一种能源被广泛使用到发电中，通过将爆炸产生机械能转变为电能，促进了经济效益的提升。本文从瓦斯特性分析出发，介绍了乏风瓦斯发电、内燃机瓦斯发电以及燃气轮机瓦斯发电三种瓦斯发电技术的应用方式。通过对瓦斯发电技术应用的阐述，并在此基础上，提出了内燃机瓦斯发电技术的改进探索，通过控制进入发电机组的瓦斯气浓度与气量以及内燃机发电机组运行状态，注重对瓦斯气体品质处理分析等措施，促进瓦斯发电技术的推广和使用。
关键词：瓦斯发电技术；节能减排；改进
作为一种化学气体，瓦斯又称为甲烷，能够带来温室效应，严重影响大气环境质量。根据联合国能源环保部门的要求，当前全球需要逐渐降低煤炭开采过程中的瓦斯排放量。而瓦斯发电技术作为一种新兴的技术手段，能够充分利用瓦斯能源进行变废为宝，借助小型发电机组，使用小型燃气能源转换以及烟气回热手段，能够促进燃气燃烧效率的提升，减轻能源的过度消耗，从而促进资源的使用效果[1]。在现代社会中，瓦斯能源发电技术的使用较为广泛，例如在居民区的电力提供以及供暖供热的过程中，将发电后的剩余热量进行整合，继续为电力和供热提供支持，能够减轻当前资源利用效率低下的问题，促进经济社会的可持续发展。
1.瓦斯发电技术概述
1.1瓦斯特性分析
瓦斯作为一种非常规的天然气体，经常出现在煤矿探查中。这种气体无色无味，但是在煤炭开采中容易引发爆炸，是一种有害气体。瓦斯又称甲烷，当空气中的甲烷程度超过10%的时候，就会容易在明火的引发下导致爆炸事故。由此可见，瓦斯是煤矿事故频发的重要原因，但是同时，它也是一种利用率较高的新型能源。我国的煤炭资源储量十分丰富，每年在煤炭开采过程中都会散发出大量的瓦斯气体，对这些气体进行有效利用，防止其对大气进行污染是当前的重要任务[2]。
1.2瓦斯发电技术的应用方式
1.2.1乏风瓦斯发电
在矿井抽取瓦斯气体的过程中，为了确保工作人员能够获得充足的空气，需要进行井下负压传输，但是在此过程中排风处会泄露出少量的瓦斯气体，影响大气空气的质量。矿井的乏风瓦斯发电能够将浓度大于0.2%的乏风吸入氧化内燃烧，使用燃烧的能量摧毁瓦斯气体。
1.2.2内燃机瓦斯发电
进行煤矿井下瓦斯抽取的过程中，会伴随着一种浓度将近50%的复数气体，且此类气体的稳定性不好。在煤炭勘探过程中，使用负压风机，能够进行瓦斯抽取，但是如果瓦斯含量较少，就会容易在明火的引导下发生爆炸。因此，在瓦斯气体的开采中必须明确瓦斯的浓度。当前主要将浓度大于30%的瓦斯气体进行发电，参照内燃机的工作标准，爆炸浓度＞15％，供气压力＜0.05 MPa；依据燃气轮机的要求，爆炸浓度＞30％，供气压力＜0.7 MPa[3]。
1.2.3燃气轮机瓦斯发电
由于煤炭开采过程中，直接使用钻井技术开发的瓦斯气体浓度含量很高，其危险性较低，因此可以进行远距离的管道传输或者压罐运送，这类瓦斯气体经常使用在化工原料以及民用燃料中。此外，由于此类瓦斯气体稳定程度较好，容易使用，能够借助燃气轮机发电，但是相对来说，这种瓦斯气体的来源相对紧张。
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2.内燃机瓦斯发电技术的改进探索
2.1瓦斯气进入发电机前浓度与气量的控制
通常来说，瓦斯气体的气量与浓度就是瓦斯气的内能，按照能量守恒的原则，瓦斯气体的发热情况与发电机组的运行情况有着密切的联系。由于瓦斯在矿井下使用抽取的方式进行获得，这种方式会导致瓦斯浓度的变化，因此需要将瓦斯气发热程度换算成纯瓦斯进行计算。在使用瓦斯进行发电过程中，当气流量降低或者瓦斯浓度减少的时候，就会导致发电机组的发电效率以及运行工况发生变化。甚至还会导致内燃机发生故障，造成机器停滞运转的情况，影响发电机组的正常工作。随着瓦斯浓度的逐渐增加，发电机组的运行工况会逐渐提升，其发电效率也会逐渐增强[4]。与此同时，随着瓦斯气体含量的过度增大以及浓度升高到一定程度，会导致其使用效能的降低，造成能源的浪费问题。因此，在应用瓦斯发电技术的过程中，需要科学把握瓦斯气体的流量与浓度。很多企业在处理瓦斯时都将这一问题当作发电的重中之重，通过检测瓦斯气体的数值，设置线性规划方式，能够有效的对进入发电机组的瓦斯浓度进行科学的掌控，提升瓦斯发电的效率。
2.2内燃机发电机组运行措施
就内燃机发电机组而言，由于其运行过程中瓦斯消耗量不大，一些大型的发电场中，需要使用多台机器进行同时运转。但是由于瓦斯气体的含量会随温度的变化而改变，因此，在瓦斯气体含量充足的情况下，可以让发电机组满负荷运载。但是如果瓦斯气体的含量不充足，为了提高发电机组使用的经济性，应该结合实际情况设计科学的运转策略。通常来说，发电厂会将每台发电机组降负荷的方式进行发电或者停止几台发电机的方式进行供电。
2.3瓦斯气品质处理分析
目前使用来进行发电的瓦斯多为煤炭矿井下直接开发的气体，瓦斯的气体质量与整个发电机组的运行安全有着密切的联系。因此，在对瓦斯气体进行充分使用的时候，应该先对其进行处置，使其充分满足发电机组对于气体的使用需求。总的来说，主要有以下几种方式：首先是排除杂质，由于矿井下直接抽采的瓦斯气体通常包括其他有害气体以及粉尘污染，需要使用过滤装置进行清除，了解气体的物体特征及成分，使用冷凝的方式排除有害气体的干扰[5]。由此可见，需要安装降温设备，特别是在夏天过热的情况下，其他时节需要根据天气温度情况进行判断。其次是降低瓦斯气中的水含量。对矿井下抽采的瓦斯气体，需要对其进行脱水处理，减少其中的水分含量。一般来说，主要是使用冷凝排水装置进行处理。
3.总结
随着瓦斯发电技术的快速发展，发电厂的发电成本日益降低，促进了电力系统的稳定、安全运行。特别是在可持续发展的今天，相关企业需要加紧瓦斯发电技术的研究力度，促进该技术的不断优化，科学使用不同浓度的瓦斯气体进行发电，不断提升瓦斯发电技术的效率和质量。
参考文献
[1]张治仓,吴秀英,梁龙.大佛寺煤矿低浓度瓦斯发电技术应用浅析[J].陕西煤炭,2016,(04):98-100.
[2]杜学工,李庆海,赵永城,张信国.鸡西矿业集团高寒地区低浓度瓦斯发电及工艺设计[J].中国煤炭,2015,(06):125-128+124.
[3]李磊.低浓度瓦斯发电技术研究现状及展望[J].矿业安全与环保,2014,(02):86-89+96.
[4]郭来同.浅谈低浓度瓦斯发电技术的应用及改进[J].机电信息,2014,(06):87-88.
[5]杜新宇,王效民,李彬.浅析煤矿瓦斯发电技术和进气系统工艺流程改造[J].中国煤炭,2010,(11):72-74.
论文作者:杨华平,王中华,段科名
论文发表刊物:《电力设备》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/19
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