瓦斯發電技術與節能減排

武海斌 陳雪文

【摘要】我國煤炭開采深度較多，開采過程中，會產生瓦斯溢出，且瓦斯含量較高。煤礦瓦斯利用率較低，多數排空。其溫室效應顯著，對環境造成污染。采用瓦斯發電可以有效利用能源，降低對環境的污染，達到節能減排目的。本文從瓦斯發電技術、節能減排等方面闡述觀點。

【關鍵詞】瓦斯；瓦斯發電；節能減排；影響

節能減排是全社會關注的問題，地球污染日益嚴重，能源的大量開采和使用導致地球資源嚴重匱乏。瓦斯又稱天然氣，是一種溫室氣體，其溫室效應為CO2的21倍，其用途廣泛。目前大部分瓦斯存在于礦井中，所抽放的瓦斯多排人大氣中，既浪費了資源，又污染了環境，隨著我國建設節約型社會和發展循環經濟的大力推進，煤礦瓦斯的規模開發、分質利用是配合礦產開發的必然趨勢，在促進礦井安全生產、節約能源、保護環境等方面具有顯著的經濟效益和社會效益。如果將礦井中的瓦斯提取出來用于發電，不僅節省了其他發電能源，還有利于礦井的安全，達到節能減排的作用，合理利用資源，保護環境。

1 瓦斯發電技術

瓦斯發電技術原理：礦井中的瓦斯氣體采用空氣和水環式真空泵正壓輸出管收集，被輸送到發電機組，經過穩壓、過濾、凈化后，送人預燃室，由火花塞點燃出現多個著火點，然后由機組程控裝置將預燃的瓦斯氣通過混合器送人各個氣缸燃燒做功，帶動發電機工作，完成了瓦斯到電能的轉換。每臺發電機組有一個獨立的控制柜，柜內安裝有進口控制模塊可自動監測同步，滿足手動及自動的要求。多臺機組并網運行時可實現負荷自動分配功能，滿足并網、并聯運行工況。發電機控制柜輸出的400V三相電源并柜后，經低壓柜送到升壓變壓器的低壓側，將電壓升到10kV后，經高壓開關柜控制、保護、測量、計量，再經10kV線路送到礦井110kV變電所的10kV低壓側并網運行，既解決了瓦斯問題，又達到了節能環保目的。根據相關資料：1m3濃度100%的純瓦斯，可以發電3.2-4kWh；1m3濃度30%的瓦斯大約可以發電1kWh。

瓦斯發電機組利用煤礦瓦斯進行發電，燃氣發電機排放的高溫煙氣溫度約為430℃左右，如不加以有效利用，將直接排向大氣，不僅會造成能源浪費，還減少了不可再生能源的利用率。為了充分和合理地利用這部分余熱，在尾氣排放管道上設置余熱利用鍋爐，有效吸收高溫煙氣中的熱量，生產具備一定參數的蒸汽，在夏季可以帶動汽輪發電機發電，在冬季可以為礦井提供采暖用熱源，取代現有的燃煤鍋爐房。

瓦斯發電站的建設近幾年發展迅猛，瓦斯發電是利用成熟的內燃機技術，通過燃氣發動機帶動發電機生產電能和利用余熱鍋爐產生熱能的瓦斯發電技術日趨成熟，瓦斯發電投資小，見效快，在短時間內可收回全部投資，未來該技術會成為煤礦瓦斯利用的一種主要方式。

2 節能減排對當今社會的影響

節能減排是指節約物質資源和能量資源，減少廢棄物和環境有害物的排放；人類的大量開采使地球資源嚴重短缺，并造成了環境污染和地球變暖等現象，長此以往，地球會被人類自己摧毀，所以現在要節約能源，提高現有資源的利用率，減少能源浪費和使用能源造成的污染，實現可持續發展。節約能源就要提高能源生產力，采用先進的科技方法，加強能源效率的管理，使能源的開發利用轉換儲存更加有效，減少能源在使用過程中造成浪費，達到投入較少的能源，得到更大的經濟效益。在能源的系統設計和操作應用上，應考慮如何提高能源效率，改良整個系統，采用高效率節能的設備。

在日常生活方面，節約能源的重點應放在省電、省水、省瓦斯等方面。合理用電，節約用電，以及將一些廢棄能源轉化為電能已經成為節能減排工作中的重中之重。節電：很多工礦企業的大型機電設備因為工藝生產的原因存在著嚴重的耗能現象，其節電率在經過專業節能改造后不影響正常生產的情況下大都在20%以上，綜合國家眾多的工礦企業這將是一筆巨大的能源財富。余熱發電：我國有著最大的煤焦化產業，有著在數量和產量上都占世界前列的冶金鋼鐵行業，水泥行業。這些行業在生產過程中所產生的大量的余熱，煙氣，尾氣，排放到空氣中不但是對能源的重大浪費也是對環境的重大污染，如合理采集利用將其轉化為電能既可以減少環境污染也可獲得大量的電能促進能源的再利用。

3 瓦斯發電對節能減排的影響

礦井瓦斯是有機物通過大約2.5億年的漫長碳化過程演變形成的，這種無色無味的混合氣體雖然無毒，但當濃度在4%-16%之間時卻具有高度爆炸性。雖然瓦斯是可怕的煤礦殺手，但也是一種清潔能源，又是一種溫室氣體，其溫室效應為CO2的21倍，直接對空排放，會嚴重污染大氣環境，瓦斯發電技術，完全可以變廢為寶、化害為利，將瓦斯的主要成分CH，燃燒，生成主要成分為CO2和H2O的尾氣排放，大大減輕其對大氣環境的污染，并充分利用發動機的高溫尾氣產生蒸汽，為礦井的生產和生活提供熱源，可降低礦井鍋爐房的使用率，減少原煤消耗和降低煙氣排放量，對區域內大氣環境質量起到較好的改善作用，實現熱電聯產。通過實施CDM項目，還可以引進國外的資金和技術，促進可再生能源技術的開發和利用，提高能源效率達到節約資源，保護環境，減少溫室氣體排放的目的，并帶來可觀的經濟效益。

我國煤層瓦斯氣資源豐富，分布區域廣，儲量與我國30萬億m3的天燃氣資源量基本相當，利用瓦斯氣發電，“以用促抽、以抽促安全”，是瓦斯氣體資源綜合利用最有效的途徑之一，同時加強煤礦瓦斯綜合治理、加快煤層氣開發利用，有利于遏制煤礦瓦斯事故、促進煤礦安全生產、增加潔凈能源供應，還可以優化產業結構，推動經濟增長，促進能源行業健康可持續發展。瓦斯發電技術完全成熟，可在全國有瓦斯抽采的煤礦及有天然氣、石油煉化尾氣、焦爐尾氣的地方均可推廣應用，在保護環境方面具有很大的成效。

4 小結

瓦斯發電，不僅可以緩解電煤、電力供求矛盾，余熱利用代替燃煤鍋爐等優勢，還減少了大氣的污染和對臭氧層的破壞，防止大氣中產生導致溫室效應的氣體，具有良好的社會、經濟和環保效益，具有推廣應用價值。

參考文獻：

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