专利名称：利用不稳定瓦斯气源安全发电方法
技术领域：
本发明涉及低浓度瓦斯综合利用，尤其是不稳定气源和低浓度瓦斯发电。
背景技术：
瓦斯，在煤炭界是指煤层气或矿井瓦斯，瓦斯是无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是0. 554，在标准状态下瓦斯的密度为0. 7Wkg，瓦斯的渗透能力是空气的1. 6倍， 难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。当空气中氧气浓度达到 10%时，瓦斯浓度在5-16%之间，遇火发生爆炸，浓度在30%左右时，就能安静的燃烧。因此对于煤矿生产来说，瓦斯直接威胁着矿工的生命安全，矿井工作对“瓦斯”十分重视。瓦斯虽然是危险气体，但如果利用得当，不仅能促进煤矿安全生产，还能开拓利用能源。CNl 122889A(9411769. 2)公开了一种利用工业瓦斯废气辅助发电的方法，它是一种尽量先多烧瓦斯后烧渣油的辅助发电方法，其特征在于在给定瓦斯压力及蒸汽压力的条件下，利用实际值与给定值之间经过比例积分微分调整后的输出信号，去控制油阀的开度，其中，对瓦斯而言，其压力偏差信号是通过经过瓦斯重量流量的补偿、瓦斯与渣油流量之间的热值和转换后的重量流量值，去控制油阀开度以实现辅助发电的。蒸汽流量对油阀开度的影响则直接通过一个计算系数现场调节。经试用证明可以用瓦斯代替部分渣油发 H1^ οCN1807963A(20061003809. 3)公开了一种瓦斯恒超低浓度输送、提纯增压发电装置，包括与瓦斯气排放口相通的瓦斯恒超低浓度箱，瓦斯恒超低浓度箱通过空气吸入控制阀与空气吸入管相通，瓦斯恒超低浓度箱的气体出口与双通道增压器的压气机相通，双通道增压器的压气机的上层通道与发动机进气管相通，双通道增压器的压气机的下层通道通过进气控制阀与瓦斯恒超低浓度箱连通。依靠井下空气、回流稀瓦斯气调节瓦斯气浓度，使瓦斯气浓度稳定在可燃点浓度之下，输送安全，并通过双通道增压器，使瓦斯气在进入发动机时已被提浓，浓度在16%以上，采用缸内混合，进入发动机燃烧，保证了设备运行安全。目前国内瓦斯发电普遍用于高浓瓦斯、气源稳定的矿井，只能利用浓度16%以上的瓦斯进行发电，瓦斯浓度低于9%时，是不能用来发电的，只能放散到大气中，既污染了环境，又浪费了资源。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明针对瓦斯气体浓度不稳定的煤矿生产实际，提供一种利用不稳定瓦斯气源安全发电的方法，且保证瓦斯浓度低于9%时也可正常发电。考虑到瓦斯气体不稳定难以达到发电要求的特点，本发明采用井下分源抽采瓦斯、井上发电机组前进气、结合发电机组少量柴油引燃瓦斯的方式，保证浓度不稳定的瓦斯气体也能够使发电机组正常运行。本发明的技术方案如下
1、它是在井下布置瓦斯抽采管路，在井上布置瓦斯抽采站和瓦斯发电机组，其特征在于2、抽采瓦斯的井下分支管路上安装瓦斯流量计和控制气源的蝶阀，通过蝶阀控制和瓦斯气体流量的检测接入主管路，主管路通过煤层孔和高位孔通到底面瓦斯抽采站，并将主管路作为主气源，老空区的气源作为配气源；所述煤层孔指在煤层中施工的钻孔。所述高位孔指在煤层顶板施工的钻孔。3、在地面瓦斯抽采站的真空泵进气阀和出气阀之间增设一循环阀，用于管路负压升高时，通过调节循环阀降低管路负压；控制管路压力为55 65KPa ；4、在瓦斯发电机组上增设柴油引燃装置，当瓦斯浓度为5%-9%时，打开柴油引燃装置代替火花塞点火；5、发电机组进气压力3-lOKPa，并在进气侧增设电磁阀，瓦斯浓度突然升高、发电功率超过额定功率时，电磁阀自动关闭气源，保证发电机组的安全。上述步骤4的柴油引燃装置使用的柴油由柴油补给系统提供，柴油补给系统是在柴油输送管线上安装自吸式管道油泵和高架柴油储油箱。柴油通过油罐车运至站内储油罐；储油罐中的柴油利用自吸式管道油泵输送到柴油储油箱，为柴油引燃低浓度瓦斯发电机组供油。本发明的积极效果是；经过对气源管路的改进，采用了柴油引燃技术，使低浓度瓦斯充分利用。不但可以有效利用煤矿煤层的洁净能源，而且具有良好的经济效益和环境效
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图1是本发明方法的工艺设备流程示意图；图2是本发明柴油补给系统示意图。其中1 -主管道，2-分支管道，3-蝶阀，4-总进气阀5-循环阀，6-瓦斯流量计，7-进气阀，8-出气阀，9-循环阀，10-真空泵，11-水封式防爆器，12-排空阀，13-电磁阀，14-循环水泵，15-低水位水池，16-高水位水池，17-发电机组，18-储油罐，19-高架柴油储油箱， 20-自吸式管道油泵。
具体实施例方式如图1所示，本发明是在井下布置瓦斯抽采管路，抽采管路包括主管道1和分支管道2，在井上布置瓦斯抽采站和瓦斯发电机组，瓦斯抽采站包括总进气阀4、进气管道、进气阀7、真空泵10、出气阀8和循环阀9、出气管道、水封式防爆器11、排空阀12以及由高水位水池16、低水位水池15、循环水泵14组成的水冷却系统。具体地讲就是1、它是在井下布置瓦斯抽采管路，在井上布置瓦斯抽采站和瓦斯发电机组；2、抽采瓦斯的井下分支管路2上安装瓦斯流量计6和控制气源的蝶阀3，通过蝶阀 3控制和瓦斯气体流量的检测接入主管道1，主管道1通过煤层孔和高位孔通到底面瓦斯抽采站，并将主管道1作为主气源，老空区的气源作为配气源；3、在地面瓦斯抽采站的真空泵10进气阀7和出气阀8之间增设一循环阀5，用于管路负压升高时，通过调节循环阀5降低管路负压；控制管路压力为55 65KPa ；4、在瓦斯发电机组17上增设柴油引燃装置，当瓦斯浓度为5% -9%时，打开柴油引燃装置代替火花塞点火；5、发电机组17进气压力3-lOKPa，并在进气侧增设电磁阀13，瓦斯浓度突然升高、 发电功率超过额定功率时，电磁阀13自动关闭气源，保证发电机组17的安全。上述柴油引燃装置使用的柴油由柴油补给系统提供，柴油补给系统是在柴油输送管线上安装自吸式管道油泵20和高架柴油储油箱19。柴油通过油罐车运至站内储油罐18 ； 储油罐18中的柴油利用自吸式管道油泵20输送到柴油储油箱19，为柴油引燃低浓度瓦斯发电机组供油。
权利要求
1. 一种利用不稳定瓦斯气源安全发电方法，它是在井下布置瓦斯抽采管路，在井上布置瓦斯抽采站和瓦斯发电机组，其特征在于抽采瓦斯的井下分支管路上安装瓦斯流量计和控制气源的蝶阀，通过蝶阀控制和瓦斯气体流量的检测接入主管路，主管路通过煤层孔和高位孔通到底面瓦斯抽采站，并将主管路作为主气源，老空区的气源作为配气源；所述煤层孔指在煤层中施工的钻孔；所述高位孔指在煤层顶板施工的钻孔；在地面瓦斯抽采站的真空泵进气阀和出气阀之间增设一循环阀，用于管路负压升高时，通过调节循环阀降低管路负压；控制管路压力为55 65KPa ；在瓦斯发电机组上增设柴油引燃装置，当瓦斯浓度为5% -9%时，打开柴油引燃装置代替火花塞点火；柴油引燃装置使用的柴油由柴油补给系统提供，柴油补给系统是在柴油输送管线上安装自吸式管道油泵和高架柴油储油箱。柴油通过油罐车运至站内储油罐；储油罐中的柴油利用自吸式管道油泵输送到柴油储油箱，为柴油引燃低浓度瓦斯发电机组供油；要求发电机组进气压力3-lOKPa，并在进气侧增设电磁阀，瓦斯浓度突然升高、发电功率超过额定功率时，电磁阀自动关闭气源，保证发电机组的安全。
全文摘要
本发明公开了一种利用不稳定瓦斯气源安全发电方法，它采用井下分源抽采瓦斯、井上发电机组前进气和结合发电机组少量柴油引燃瓦斯的方式，保证浓度不稳定的瓦斯气体也能够使发电机组正常运行，使低浓度瓦斯充分利用。不但可以有效利用煤矿煤层的洁净能源，而且具有良好的经济效益和环境效益。
文档编号F02B63/04GK102493832SQ20111036382
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者刘永禄, 高明涛 申请人:新汶矿业集团有限责任公司