低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层气发动机及煤层气发电机组的技术领域，更特别地涉及低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作该系统的方法。
【背景技术】
[0002]煤层气以甲烷为主的烃类与空气的混合物。中国的煤层气资源量达36.8万亿m3，可采资源量约10万亿m3。如果煤层气得以有效利用，可弥补天然气缺口近三分之一，但由于技术等方面的因素，使中国的煤层气资料利用率较低。就温室效益而言甲烷是二氧化碳的20多倍，煤层气直接排入大气中不仅造成能源的浪费也造成环境的污染。在国家相关政策的激励下，煤矿企业已经开始重视煤层气的综合利用，利用风机抽取煤层气用于民用和煤层气发电机组，使高浓度煤层气得到了比较完善的利用。但是浓度低于15%的低浓度煤层气，在爆震极限范围内输送过程中容易发生爆炸，如果不采用特殊的安全措施容易发生安全事故。另外由于煤层气在抽取过程中其浓度发生变化，特别是低浓度煤层气由于浓度的波动使其在发动机工作过程中出现点火困难、功率波动等问题。因此由煤矿抽取的低浓度煤层气难以被充分利用，特别是在浓度低于10%时，一般被直接排放到大气中。
【发明内容】
[0003]本发明公开了低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作该系统的方法，采用该方法后可以安全的抽取并输送低浓度煤层气，低浓度煤层气经调配后可以使发动机连续稳定运行，达到了节能减排的目的。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
[0005]低浓度煤层气发动机防爆供气系统，包括输气管路，在所述输气管路的头部安装有煤层气抽取装置，从所述煤层气抽取装置的出口开始，沿着煤层气输出的方向，在输气管路上依次设有由控制柜控制的防静电装置、除水除尘装置、煤层气甲烷含量调配装置和煤层气压力调整装置，且在输气管路的尾部安装有煤层气与空气混合装置；所述煤层气与空气混合装置将混合后的气体送入煤层气发动机燃烧做功，煤层气发动机进而带动发电机工作。
[0006]进一步的，所述的防静电装置包括至少两个静电检测释放器，所述静电检测释放器安装在输气管路的不同位置。当输气管路比较短时，设置两个静电检测释放器，其中一个静电检测释放器设置在煤层气抽取装置的入口，另一个设置在煤层气抽取装置的出口 ；当输气管路比较长时，间隔一定距离布置设置多个静电检测释放器。
[0007]进一步的，所述的煤层气抽取装置的入口位置和出口位置还安装有水雾喷射器。
[0008]进一步的，所述的除水除尘装置包括串联在输气管路上的旋流除水除尘器，所述的旋流除水除尘器还与一个滤清器相连；所述旋流除水除尘装置从煤层气中除去的水分经滤清器过滤后，流入储水池供水雾喷射器重复利用。
[0009]进一步的，所述的煤层气与空气混合装置包括一个混合器，所述的混合器的一端与空气进气管路相连，另一端与煤层气的输气管路相连，且混合器混合后的气体进入煤层气发动机燃烧做功，进而带动发电机工作。
[0010]进一步的，在所述混合器与煤层气发动机相连的电路上还串联有电子节气门和阻火器。
[0011]进一步的，所述的煤层气甲烷含量调配装置包括高浓度煤层气储柜和电磁流量阀，所述的高浓度煤层气储柜安装在输气管路的一侧，其出口与输气管路相连通；所述的电磁流量阀控制高浓度煤层气储柜的甲烷输出流量。
[0012]进一步的，在所述的输气管路上安装有截止阀、稳压调压阀、甲烷浓度传感器和压力传感器。
[0013]该系统的工作过程如下:
[0014]从煤矿中抽取低浓度煤层气，并采用水雾喷射及静电检测释放装置防止煤层气输送过程中产生静电为发生爆炸等事故，对抽取的煤层气进行除水、除尘并调配其甲烷含量，使经调配后的低浓度煤层气满足内燃机的要求，然后经调压并与空气混合后进入煤层气发动机燃烧做功，带动发电机工作对外输出电力。
[0015]低浓度煤层气发动机防爆供气系统的操作方法，
[0016]步骤1供气系统起动前进行开机自检，检测各设备工作是否正常，并检测管路是否存在静电积累问题；
[0017]步骤2如果自检不合格，进行故障检修和排除；如果自检合格，则起动水雾喷射器，使水雾喷射器在管路内产生细小的水雾，同时静电释放器将积累的静电释放；
[0018]步骤3起动煤层气抽取装置抽取低浓度煤层气；
[0019]步骤4安装在输气管路中的各个传感器检测煤层气的浓度及压力，控制柜根据需要对输气管理中煤层气的浓度和压力进行调整，将进入发动机的煤层气压力稳定在设定的范围内，达到安全输送低浓度煤层气并仅可能完全燃烧的目标。
[0020]进一步的，当煤层气中的甲烷含量小于10%，控制系统开启甲烷浓度调配装置，将预先储存在燃气罐中的高浓度煤层气补充一部分到低浓度煤层气中将甲烷含量调整到10%以上。
[0021]进一步的，经旋流除水除尘装置从煤层气中除去的水分经过滤后，流入储水池供水雾喷射器重复利用，节约了水资源。
[0022]本发明的有益效果如下:
[0023]第一:起动风机抽取低浓度煤层气，煤层气输送过程中因有水雾的存在阻止了静电的产生和积累；
[0024]第二:煤层气流经除水除尘装置时除去其中的水分和颗粒物，经旋流除水除尘装置从煤层气中除去的水分经过滤后，流入储水池供水雾喷射器重复利用，节约了水资源。
[0025]第三:安装在管路中的传感器检测煤层气的浓度及压力，如果甲烷含量小于10%，控制系统开启甲烷浓度调配装置，将预先储存在燃气罐中的高浓度煤层气补充一部分到低浓度煤层气中将甲烷含量调整到10%以上。
[0026]第四:调压稳压装置将进入发动机的煤层气压力稳定在一点范围内；煤层气发动机工作后为了保证系统的安全性，甲烷浓度传感器实时监测进入发动机低浓度煤层气的甲烷含量，及时调配浓度。如果管路中的压力传感器检测到压力突然超过一定设定数值，说明发动机发生了回火等异常问题，除了管路中安装了阻火器防止引燃管路中的煤层气外，系统中安装的电磁截止阀将及时切断煤层气管路。达到安全输送低浓度煤层气并仅可能完全燃烧的目标，防止低浓度煤层气排放到大气中，实现节能减排的目的。
【附图说明】
[0027]通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，其中:
[0028]图1示出了根据本发明的一个实施方式的低浓度煤层气发动机的防爆供气系统工作示意图。
[0029]图2示出了根据本发明的一个实施方式用于低浓度煤层气发动机的防爆供气系统的操作方法的逻辑流程图。
[0030]图中:101输气管路，102静电检测释放器，103水雾喷射器，104风机，105手动截止阀，106滤清器，107旋流除水除尘器，108电磁截止阀，109稳压调压阀，110甲烷浓度传感器，111压力传感器，112煤层气流量控制阀，113煤层气/空气混合器，114空气流量控制阀，115进气管，116空气滤清器，117电子节气门，118阻火器，119发电机，120煤层气发动机，121控制柜，122电磁流量阀，123高浓度煤层气储柜。
【具体实施方式】
[0031]在下文中，将参考附图通过实施方式对本发明提供的低浓度煤层气发动机防爆供气系统及操作该系统的方法进行详细的描述。应该理解，下述实施方式仅仅是示例性的，而非限制性的。
[0032]如图1所示，该低浓度煤层气发动机防爆供气系统包括输气管路101，静电检测释放器102，水雾喷射器103，风机104，手动截止阀105，滤清器106，旋流除水除尘器107，电磁截止阀108，稳压调压阀109，甲烷浓度传感器110，压力传感器111，煤层气流量控制阀112，煤层气/空气混合器113，空气流量控制阀114，进气管路115，空气滤清器116，电子节气门117，阻火器118，发电机119，煤层气发动机120，控制柜121，电磁流量阀122，高浓度煤层气储柜123。
[0033]如图1所示，根据本发明的实施方式，低浓度煤层气发动机防爆供气系统包括输气管路101，在所述输气管路的头部安装有风机104，从风机104的出口开始，沿着煤层气输出的方向，在输气管路上依次设有由控制柜控制的静电检测释放器102、水雾喷射器103、手动截止阀105、旋流除水除尘器107，电磁截止阀108，稳压调压阀109，甲烷浓度传感器110，压力传感器111，煤层气流量控制阀112 ;且在输气管路的尾部安装有煤层气/空气混合器113 ;所述煤层气/空气混合器113将混合后的气体进入煤层气发动机120燃烧做功，煤层气发动机