专利名称：一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法
技术领域：
本发明涉及一种发电方法，特别涉及一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法。
背景技术：
我国是煤炭大国，也是世界上因采煤活动排放煤层气最多的国家，每年向大气排放甲烷80 100亿m3。由于甲烷是一种强烈的温室气体，其温室效应约为(X)2的21倍，在大气环境中，甲烷对全球温室效应的贡献率高达18%，仅次于C02。因此开发利用煤层气不仅可以增加洁净能源供应、改善煤矿安全生产，并且可以有效保护全球环境。近年来，随着科学技术的发展，浓度在10%以上的瓦斯得到了一定程度的利用，其中一个主要用途是采用内燃机发电。但由于瓦斯的爆炸极限在5% 15%，因此在利用浓度在10%左右的瓦斯时，瓦斯的有效、安全输送就是一个关键，虽然现在有一些输送方法， 但都比较繁琐，且投资较大，维护麻烦。而将浓度在爆炸极限内的瓦斯稀释到5%以下就可以进行最常规的简单输送，但由于内燃机的燃烧、控制等特性决定对甲烷浓度低于6%的超低浓度瓦斯进行常规的内燃机发电利用是不可能的。还有目前煤矿通风瓦斯“乏风”，即指甲烷浓度低于0.75%的煤矿瓦斯。据有关部门统计，中国每年由乏风排入大气的甲烷相当于西气东输1年的输气量，产生的温室气体效应约为2亿吨二氧化碳当量。风排瓦斯虽然浓度极低，但总量特别巨大，所含的甲烷约占我国煤矿瓦斯甲烷总量的81%，1年的排放量在150亿立方米以上。如果不加以利用，不仅大量热能白白浪费，同时增加温室气体排放。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，该方法利用燃气内燃机将低浓度瓦斯或乏风转化为电能，同时减少温室气体排放。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，其特征在于将低浓度瓦斯直接或与空气掺混后通入燃气内燃机空气进气口，作为燃气内燃机的空气进入燃气内燃机，并与燃气内燃机燃料进气口进入的燃气进行混合后进入气缸，经压缩、燃烧，膨胀，推动活塞并带动曲轴做功并发电。上述的低浓度瓦斯是指甲烷体积浓度低于4%或通过掺混空气而使甲烷体积浓度降至低于4%的煤矿瓦斯。上述乏风是指甲烷体积浓度低于0. 75%的煤矿通风瓦斯。上述燃气内燃机燃料进气口进入的燃气可以是甲烷体积浓度大于30%的煤层气或净化后的发生炉煤气。本发明将甲烷浓度小于4%的低浓度瓦斯或煤矿通风瓦斯中的化学能经内燃机转化为高品位的电能；还可将在爆炸范围(甲烷浓度在5 15% )并难于安全输送的瓦斯通过掺混空气降低到不燃烧的4%浓度以下，通过常规输送管线输送给燃气内燃机，将低浓度瓦斯转化为电能，从而使本发明实现了低浓度瓦斯安全、有效地利用，降低温室气体排放。利用技术可降低燃气内燃机燃料量的10% 45%。
图1为本发明低浓度瓦斯利用技术流程图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。参见附图1，为本发明的流程简图，其中包括瓦斯输送管线1、空气滤清器2、燃气调节器3、燃气内燃机进气腔4和燃气内燃机气缸5。本发明工艺流程，阐述如下如图1所示，甲烷浓度小于4%的低浓度瓦斯或煤矿通风瓦斯通过与空气滤清器2 相连的瓦斯输送管线1直接进入燃气内燃机进气腔4，并与从燃气调节器3进入的可燃气体混合后，进入到燃气内燃机气缸5内，低浓度瓦斯和可燃气体所形成的混合气体在气缸内压缩、燃烧膨胀，做功，推动燃气内燃机活塞往复运动，带动曲轴旋转，曲轴带动发电机发电，之后温度为500 600°C的烟气从排气道排出或进入余热锅炉进行余热回收。对于甲烷体积浓度大于4%的低浓度瓦斯则需要先玉空气掺混使之甲烷浓度降至低于4%以后，再通过燃气内燃机的空气滤清器的空气进气口，作为燃气内燃机的空气进入燃气内燃机。以上所述，仅是根据本发明技术方案提出的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的权利要求保护范围内。
权利要求
1.一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，其特征在于将低浓度瓦斯直接或与空气掺混后通入燃气内燃机空气进气口，作为燃气内燃机的空气进入燃气内燃机，并与燃气内燃机燃料进气口进入的燃气进行混合后进入气缸，经压缩、燃烧，膨胀，推动活塞并带动曲轴做功并发电。
2.根据权利要求1所述的一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，其特征在于上述的低浓度瓦斯是指甲烷体积浓度低于4%或通过掺混空气而使甲烷体积浓度降至低于4% 的煤矿瓦斯。
3.根据权利要求1所述的一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，其特征在于上述乏风是指甲烷体积浓度低于0. 75%的煤矿通风瓦斯。
4.根据权利要求1所述的一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，其特征在于上述燃气内燃机燃料进气口进入的燃气可以是甲烷体积浓度大于30 %的煤层气或净化后的发生炉煤气。
全文摘要
一种利用低浓度瓦斯或乏风的发电方法，将低浓度瓦斯直接或与空气掺混后通入燃气内燃机空气进气口，作为燃气内燃机的空气进入燃气内燃机，并与燃气内燃机燃料进气口进入的燃气进行混合后进入气缸，经压缩、燃烧，膨胀，推动活塞并带动曲轴做功并发电。本发明不仅可以直接利用小于4％的低浓度瓦斯或乏风，还可以将处于爆炸极限浓度在5～15％的瓦斯与空气掺混后进行利用。此利用技术可降低燃气内燃机燃料量10％～45％。
文档编号F02B63/04GK102367767SQ20111032647
公开日2012年3月7日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者朱华东, 董联革 申请人:朱华东, 董联革