瓦斯又稱煤層氣，是附著于煤炭中煤基質(zhì)顆粒表面或溶解于煤層水中的一類烴類氣體，無色無味且易燃易爆，在煤炭勘探、采集中容易造成事故。瓦斯的主要可燃成分是甲烷。甲烷在空氣中的濃度達(dá)到5%～16%時，遇明火就會爆炸，這是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。但合理利用瓦斯，可以將其轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能。

1發(fā)電原理

        濃度在30%以下的瓦斯可以通過水環(huán)式抽采泵從地下煤層抽采出來，經(jīng)過安全性較強(qiáng)的輸送管道輸入發(fā)電機(jī)組缸體，在發(fā)電機(jī)組缸體內(nèi)經(jīng)點(diǎn)燃爆炸來推動活塞運(yùn)動，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并進(jìn)一步產(chǎn)生電能，使低濃度瓦斯得到充分利用。而基于這樣的原理，一般的發(fā)電站或者發(fā)電系統(tǒng)主要由氣體輸送系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、高低壓電氣系統(tǒng)、水霧輸送系統(tǒng)和整個發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，使用全電子控制技術(shù)來調(diào)控和監(jiān)測整個發(fā)電過程。

2 關(guān)鍵技術(shù)

        低濃度瓦斯發(fā)電在實(shí)際應(yīng)用中需要幾種核心技術(shù)來支撐整個發(fā)電過程的順利進(jìn)行，如可靠性高的阻火技術(shù)、全電子控制技術(shù)、電控燃?xì)饣旌掀骷夹g(shù)、數(shù)字式點(diǎn)燃技術(shù)以及瓦斯與空氣混合增壓技術(shù)等。在整個機(jī)組系統(tǒng)中，首先要保證運(yùn)行和氣體傳輸?shù)陌踩裕虼诵枰O(shè)置安全可靠的阻火器，在發(fā)電站總進(jìn)氣管、機(jī)組進(jìn)氣總管、混合器前的燃?xì)夤芫€、中冷器與增壓器之間及進(jìn)氣管調(diào)速節(jié)氣門間都需分別安裝不同類型的阻火器。另外，在瓦斯輸送時不僅需要保證輸送管道不漏氣、不易燃，還需配置細(xì)水霧輸送裝置。安置數(shù)量由輸送管道長度和輸送瓦斯規(guī)模等多方面因素決定。電控燃?xì)饣旌掀骷夹g(shù)，簡言之，就是通過電工藝與技術(shù)子控制技術(shù)來調(diào)節(jié)混合氣的混合比例和空燃比，而瓦斯與空氣混合增壓技術(shù)則是需要增壓器和中冷器來促進(jìn)瓦斯空氣的混合效果和混合比例，提高發(fā)電機(jī)功率并降低產(chǎn)生的熱負(fù)荷。發(fā)電技術(shù)在不斷改善，目前點(diǎn)火技術(shù)上多用電控單元來根據(jù)實(shí)際情況調(diào)控點(diǎn)火時間、點(diǎn)火強(qiáng)度等，確保點(diǎn)火操作處于最佳的環(huán)境中。

3 低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

        低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)經(jīng)研發(fā)和不斷創(chuàng)新之后在我國大部分煤礦中得到應(yīng)用，在其所有應(yīng)用形式中，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)式發(fā)電最具優(yōu)勢，其他還有鍋爐與蒸汽輪機(jī)發(fā)電模式、燃?xì)廨啓C(jī)與蒸汽輪機(jī)發(fā)電組合模式。在使用瓦斯發(fā)電時，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)式發(fā)電模式具有燃燒充分完全、排放有害氣體少、抗爆燃性能好、經(jīng)濟(jì)效益高和混合氣發(fā)火范圍廣等絕對性優(yōu)勢。

4 改進(jìn)低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)的措施

4.1 提高瓦斯發(fā)電效率

        為提高發(fā)電效率，在發(fā)電機(jī)組中可以布置循環(huán)式設(shè)備，以充分利用機(jī)組產(chǎn)生的熱量，且其占地面積小，損耗率降低。對發(fā)電機(jī)組的增壓室進(jìn)行改進(jìn)，如配合小噴流技術(shù)進(jìn)行瓦斯預(yù)處理、采用二體增壓閥進(jìn)行完全封閉提高增壓效果等。不同的瓦斯?jié)舛葧a(chǎn)生不同的發(fā)電效率，因此，通過摸索最優(yōu)的搭配得到適合的瓦斯?jié)舛瓤梢愿纳普w發(fā)電效率。

4.2 提高發(fā)電及瓦斯運(yùn)送安全性

        從2010年開始，國家安監(jiān)局頒布了煤礦用非金屬瓦斯輸送管材安全技術(shù)條件、瓦斯管道輸送自動阻爆裝置技術(shù)條件和細(xì)水霧混合安全輸送裝備技術(shù)規(guī)范等10項(xiàng)低濃度瓦斯輸送和利用標(biāo)準(zhǔn)，一方面規(guī)范煤礦安全生產(chǎn)，另一方面也有助于學(xué)者進(jìn)行這些方面的安全性技術(shù)研究。采取加強(qiáng)輸送管道的材料安全性、使用專門的漏氣監(jiān)測裝置、合理配置防火阻爆裝置等措施能使安全事故發(fā)生率大大降低。具體如安全設(shè)施安設(shè)段管道應(yīng)選用鋼管，其他輸送管道可選用非金屬管，輸送管道材料需進(jìn)行防腐蝕、防漏氣、防砸壞、防靜電處理。對發(fā)電機(jī)房和配電室等地配置的照明裝置采用防爆燈具，設(shè)應(yīng)急照明，在變壓器上也要進(jìn)行瓦斯、過流和速斷等保護(hù)。而瓦斯抽采泵房、輸氣站加壓機(jī)房和低濃度瓦斯管道系統(tǒng)中所選用的電氣設(shè)備、儀表均應(yīng)滿足礦用防爆要求。非防爆設(shè)備和儀表應(yīng)集中安設(shè)到專門的儀表間（或配電間），并采取相應(yīng)的隔離措施和消防措施。

4.3 提高瓦斯利用度

        目前低濃度煤層氣發(fā)電技術(shù)較成熟，發(fā)電機(jī)組運(yùn)行功率一般為700kW。在實(shí)際應(yīng)用中，各個煤礦的煤層規(guī)模、瓦斯?jié)舛群屯咚沽康惹闆r不同，需要不同功率和利用度高的機(jī)組來適應(yīng)不同情況。可以從瓦斯抽采、輸送和點(diǎn)燃利用全過程來降低瓦斯的損耗，提高可使用瓦斯的數(shù)量。或者使用智能控制技術(shù)來對瓦斯添加混合氣進(jìn)行精確控制，進(jìn)而提高瓦斯氣體的利用率。對于通風(fēng)瓦斯，可以經(jīng)過增壓和濃度濃縮來進(jìn)行利用。

5.氣體分析儀表在瓦斯發(fā)電項(xiàng)目中的應(yīng)用

        我司根據(jù)瓦斯發(fā)電相關(guān)工藝對甲烷含量分析的具體要求，設(shè)計、制造用于在線甲烷濃度分析的抽取式甲烷在線分析系統(tǒng)。

        抽取式甲烷在線分析儀能夠在高粉塵、高濕度等惡劣的環(huán)境下進(jìn)行現(xiàn)場在線的氣體濃度測量。該系統(tǒng)由兩個單元組成：預(yù)處理單元和分析單元。樣品氣經(jīng)采樣泵由輸氣管道抽出，經(jīng)過預(yù)處理單元除塵，除水后進(jìn)入分析單元進(jìn)行分析，系統(tǒng)分析精度和穩(wěn)定性較高。