浅谈如何确定煤矿瓦斯发电项目装机容量

【摘要】本文笔者以某新建矿井为例，通过对资源储量、瓦斯抽采方法和抽放量预测数据进行分析，确定燃机装机容量，并结合矿井供热热负荷和供热参数，合理配置余热利用发电系统。

【关键词】煤矿瓦斯；投放量预计；发电项目装机容量

一、瓦斯抽放系统和抽放量预计

（一）矿井瓦斯涌出量

矿井瓦斯抽放初步设计中矿井瓦斯涌出量预测和矿井瓦斯抽采设计按瓦斯含量最大值33.66m3/t计算。按瓦斯含量最大值33.66m3/t、瓦斯含量平均值22.97m3/t和平均含量经地面预采后降低20%的数值18.37m3/t。

（二）瓦斯抽采方法

1、千米定向钻机区域性瓦斯抽采

该矿井工作面瓦斯涌出量大，周边矿井同一煤层为煤与瓦斯突出煤层，为了确保安全生产并提高工作面瓦斯抽采效果，实现工作面的顺利接续生产，设计由首采面下方的底板瓦斯抽采岩巷向首采面和接续采煤工作面范围内施工区域性预抽钻场，利用千米定向钻机布置瓦斯抽采钻孔，进行区域性瓦斯抽采，预抽时间12个月以上，全面预抽后再进行首采面和首采面接续面的掘进和采煤工作，并优先掘进预抽后的接续面顺槽，便于在顺槽内施工下一组区域预抽钻孔。

2、掘进工作面瓦斯抽采

掘进工作面抽采瓦斯方法主要为利用巷道两帮的卸压条带，向巷前方施工抽采钻孔进行瓦斯抽采，在掘进巷道两侧打钻场，在钻场及贯眼和掘进巷道正前方内布置钻孔进行提前抽采。

3、半封闭采空区瓦斯抽采

半封闭采空区是指回采工作面后方的、工作面回采过程中始终存在、并且随着采面的推进范围逐渐增加的采空区。当采空区积存和涌出瓦斯较大时有可能使盘区总回风流瓦斯处于超限状态，特别是当顶板冒落时引起采空区瓦斯突然大量涌出对生产构成一定的威胁。设计采用联络巷埋管抽采采空区瓦斯。

4、全封闭采空区抽采

对于采完的工作面，为防止采空区向外涌出瓦斯，打密闭墙时，向采空区密闭墙内埋管，进行瓦斯抽采。

（三）矿井瓦斯抽放量预计

按瓦斯抽放初步设计预抽放后的煤层瓦斯含量8m3/t计算，对应于不同瓦斯含量最大值33.66m3/t、瓦斯含量平均值22.97m3/t和平均含量经地面预采后降20%后的数值18.37m3/t。

二、拟建瓦斯电厂燃机装机容量

根据瓦斯抽放气量和浓度，拟选用发电效率高的进口燃气内燃发电机组发电，进口机组每1m3纯瓦斯理论发电量4.2kW.h，实际发电量3.8～4.0kW.h左右，抽放瓦斯发电量详见下表1：

另回收燃机缸套水余热，可产生60～80℃热水，用于供暖和洗浴，60MW燃机可回收缸套水余热量合计约20475MW。

（二）矿井供热热负荷和锅炉配置情况

矿井工业场地及风井场地主要有采暖通风、空调、浴室供热及井筒防冻用热负荷。工业场地采暖期供热总负荷为12178kW，非采暖期总负荷为4500kW，设有2台WNS7-1.0/115/70-Q型燃气高温热水锅炉，单台额定供热量为7000kW，总供热量为14000kW，采暖期运行2台，非采暖期运行1台；空调设有直燃型溴化锂吸收式冷热水机组，布置在直燃机房内。冬季纯瓦斯消耗量35m3/min，夏季纯瓦斯消耗量15m3/min。风井场地距工业场地约2km，供热总负荷为13826kW，折合蒸汽量为19.8t/h，选用2台WNS10-1.25-Q型燃气蒸汽锅炉，单台额定蒸发量10 t/h，总蒸发量为20t/h，采暖期运行，纯瓦斯消耗量25m3/min。

矿井采暖期总热负荷30024kW，折合0.5MPa饱和蒸汽42.9t/h（除去洗浴6.4t/h，还需要36.5t/h）；矿井非采暖期总热负荷8520kW，折合0.5MPa饱和蒸汽12.2t/h。

（三）热量平衡

通过以上分析，回收燃机余热产生的蒸汽量采暖期除供矿井用热外，基本没有剩余；非采暖期矿井洗浴热水可利用缸套水余热换取，制冷利用制冷机组，故不使用蒸汽，可利用蒸汽拖动蒸汽轮机进行联合循环发电。

（四）蒸汽轮机配置方案

根据蒸汽量，可配置1台6MW凝汽式汽轮发电机组和2台3MW凝汽式汽轮发电机组两种方案。蒸汽量和蒸汽参数两种机型均可满足要求，6MW汽轮机单机容量大，发电效率高，占地小，但进汽参数高，余热锅炉配置等级高，且双层布置，辅助设备多，系统复杂，检修维护工作量大，投资略高；3MW汽轮机采用组合快装，系统简单，单层布置，便于维护。另瓦斯电厂由于受到井下瓦斯抽采影响，燃机启停频繁，负荷波动较大，3MW机组更适合，附近寺河120MW煤层气发电厂和兰花大宁35MW煤层气发电厂均为3MW机组，故建议采用2台3MW组合快装凝汽式汽轮发电机组。

四、结语

通过以上分析，燃机电厂通常以“以气定电”原则确定燃机装机容量，而矿井瓦斯抽放初步设计预测瓦斯量均是按最大的瓦斯含量计算的，以保证瓦斯抽放效果在最不利状况下也能满足安全要求，所以当瓦斯抽放泵站尚未建成投入运行，没有实际抽采数据时，不宜按瓦斯抽放初步设计预测的最大抽放量进行设计，应结合周边矿井瓦斯抽采情况，综合考虑，选择合适的抽放量数据。电厂余热利用最好结合电厂周边热负荷、供热介质和电厂供热能力，统筹考虑，燃机装机容量超过20MW时，可考虑配置蒸汽轮机进行燃气-蒸汽联合循环发电。

推荐访问:装机容量 瓦斯 浅谈 煤矿 发电