瓦斯零排放教材

煤矿瓦斯综合利用分析探讨胜动集团胜动集团胜动集团汇报内容煤矿瓦斯的利用现状及途径23瓦斯综合利用“零”排放解决方案4市场情况及合作伙伴5结论胜动集团简介1胜动集团胜动集团简介1胜动集团

胜动集团是中国最大的燃气综合利用装备专业制造企业。现有员工2400多人，具有本科以上学历的专业技术人员达700多人,2014年经营总值近29亿元。集团已成为煤层气（瓦斯）、沼气、天然气、发生炉煤气、焦炉煤气等可燃气体领域分布式能源服务专家，产品出口到欧、美、亚、非、澳五大洲的30多个国家，成为集研发、生产、销售、总承包、运营、服务为一体的高新技术企业。胜动集团简介胜动集团胜动集团简介燃气发电产业领导企业一、燃气综合利用的先行者、行业标准的制订者、国家产业政策的推动者1、燃气综合利用的先行者1986年国内首台燃气发动机研制成功至今已有20多年的燃气机研发历史,项目获得国家优秀科技项目奖。胜动集团胜动集团简介2、相关行业标准的制订者（煤矿安全生产行业标准）

AQ1075-2009《煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件》AQ1078-2009《煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范》AQ1074-2009《煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件》AQ1077-2009《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求》一、燃气综合利用的先行者、行业标准的制订者、国家产业政策的推动者燃气发电产业领导企业胜动集团胜动集团简介2005年《煤矿瓦斯发电工程设计规范》等5项标准研讨会在胜动集团召开燃气发电产业领导企业胜动集团胜动集团简介3、行业政策推动者《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》--发改能源【2007】721号《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》--发改价格【2006】7号《节能发电调度办法（试行）》--2007，3523号2009年版《煤矿安全规程》修订2004年5月16日至28日，中国工程院组织“发展燃气机充分利用，我国燃气能源的研究”咨询考察团，对胜动集团公司及所属各类燃气电站进行了实地考察。一、燃气综合利用的先行者、行业标准的制订者、国家产业政策的推动者胜动集团胜动集团简介燃气发电产业领导企业2005年1月，国家发改委组织在北京召开了“可燃气体回收节约潜力与回收利用技术推广研讨会”。2005年８月，国家发改委在胜动集团召开瓦斯利用工作会议。胜动集团胜动集团简介二、国内最大的燃气综合利用装备专业生产制造基地（新厂区）燃气发电产业领导企业胜动集团胜动集团简介行业唯一“中国名牌”产品国家首批火炬计划高新技术企业国家发改委唯一推荐使用的燃气发电机组省级燃气发动机工程技术中心国内唯一拥有系列化、规模化和专业化的燃气发动机及其发电机组等配套设备的生产制造企业（年产各类燃气1000余台套）燃气发电产业领导企业二、国内最大的燃气综合利用装备专业生产制造基地胜动集团胜动集团简介燃气发电产业领导企业二、国内最大的燃气综合利用装备专业生产制造基地胜动集团胜动集团简介缸盖加工中心龙门加工中心数控铣床先进的生产设备燃气发电产业领导企业胜动集团胜动集团简介燃气发电产业领导企业中国专利明星企业，拥有自主知识产权100多项，其中发明专利10项。2010年7月“中国新能源企业30强”中国分布式能源产业联盟核心成员中国节能服务产业2010年度品牌企业拥有工程设计咨询公司，提供专业技术咨询、设计及工程总包服务下设燃气综合利用公司，提供专业运营管理服务三、中国分布式燃气综合利用技术服务专家胜动集团胜动集团简介

2005年1月1日，温家宝总理接见周世宁、张铁岗院士。两位院士特别介绍了胜动集团燃气发电情况、做法，以及在废气综合利用方面所做的开创性工作和取得的成效。温总理对此给予了充分肯定。

温家宝总理会见周世宁、张铁岗院士四、燃气发电引起领导和专家关注胜动集团胜动集团简介（左三：华建敏左五：胜动集团总裁陈宜亮左一胜动集团常务副总裁王志春）国务委员兼国务院秘书长华建敏在中南海接见胜动集团高层领导，听取了关于瓦斯发电的情况汇报，并作出重要指示。四、燃气发电引起领导和专家关注胜动集团胜动集团简介黄菊副总理在淮南参观胜动煤矿瓦斯发电站四、燃气发电引起领导和专家关注胜动集团胜动集团简介2009年集团执行总裁陪同张德江副总理、能源局张国宝局长参观江西丰城电站四、燃气发电引起领导和专家关注胜动集团煤矿瓦斯的利用现状及途径2胜动集团

随着国家和社会发展，能源的需求持续增加，环保的要求也逐步提高。煤矿瓦斯作为污染废弃物能源具有持续稳定和不可限制性，不利用既造成能源的大量浪费又对环境造成很大污染。

煤矿瓦斯按产生方式主要分为通风瓦斯（俗称乏风）和抽排瓦斯两种，其中通风瓦斯的甲烷含量极低，一般在0.2～0.6%。抽排瓦斯按浓度划分分为高浓度瓦斯（甲烷含量≥30%）和低浓度瓦斯（甲烷含量<30%）。国内煤矿瓦斯综合利用的现状及途径国内煤矿瓦斯综合利用的现状及途径≤1%0%100%4-30%1-4%30-80%≥80%甲烷浓度>80%，地面抽采煤层气主要用于民用、汽车燃料、发电等甲烷浓度<1%，“通风瓦斯”目前主要是风排，仅有几个示范项目在运行甲烷浓度在30%-80%的高浓度瓦斯民用、化工、发电、燃烧等1%-4%瓦斯直接放散。甲烷浓度4%-30%，只能用于发电，目前仅利用不到20%，大部分直接排空2.国内煤矿瓦斯应用方式及特点：a、用于民用（甲烷浓度在30%-80%）社会效益明显，利用附加值高。b、工业瓦斯锅炉（甲烷浓度在30%-80%）利用简单但燃料的利用效率相对较低。c、吸附提纯（甲烷浓度在30%-80%）含量巨大的空气和相对微小的甲烷含量，需要巨大的加压/加温耗能，远远超过获取甲烷的能量，投资高，经济收益不明显。d、地面抽采（甲烷浓度>80%）做LNG或CNG起步阶段，目前仅有中石油、中石化、中联煤等公司正在开展该方面的研发。e、瓦斯发电（甲烷浓度在>4%）投资低，建设周期短，就地消化，就地应用或远距离输送，灵活方便。f、氧化销毁（甲烷浓度<1%）目前仅有几个示范项目，主要是风排。

国内煤矿瓦斯综合利用的现状及途径总之，目前煤矿瓦斯综合利用还处于初级阶段，无论是利用广度还是深度都有许多需要解决的问题。煤矿瓦斯利用最合理的方式就是发电，在发电基础上实现“冷、热、电”三联供，改善煤矿职工和当地居民生产、生活条件，节能减排，这就是我们所述“煤矿瓦斯综合利用”的核心思想。鉴于上述应用方式的特点，本文着重从瓦斯发电综合利用及氧化销毁方向进行论述。国内煤矿瓦斯综合利用的现状及途径瓦斯综合利用“零”排放解决方案3胜动集团煤矿瓦斯综合利用（“零”排放）解决方案煤矿瓦斯综合利用（“零”排放）解决方案1、甲烷浓度0.3%～1%的瓦斯利用煤矿乏风氧化装置氧化，甲烷浓度1%～4%的瓦斯经过掺混、稀释后用于煤矿乏风氧化装置。2、超低浓度瓦斯（甲烷浓度4%～8%）采用柴油引燃技术发电利用。3、低浓度瓦斯（甲烷浓度8%～30%）采用细水雾输送技术+低浓度瓦斯发电机组进行发电。4、高浓度瓦斯（甲烷浓度≥30%）可以直接用瓦斯发电机组发电。

≤1%0%100%4%-8%1%-4%8%-30%≥30%乏风氧化利用瓦斯掺混特低浓度发电低浓度发电高浓度发电

甲烷浓度在30％以上，利用技术及途径相对成熟，下面主要就甲烷浓度低于30%的抽排瓦斯及乏风的综合利用技术重点论述。高浓度瓦斯利用方案低浓度瓦斯综合利用解决方案2.1胜动集团利用瓦斯进行发电需要解决的问题低浓度瓦斯发电解决方案

如何安全、高效的利用低浓度瓦斯进行发电必须解决安全问题主要分两个方面：

（1）低浓度瓦斯输送安全；（2）机组本身的安全性

基于上述两点，2009年国家安全生产监督管理总局发布2009年第21号公告，公布批准关于低浓度瓦斯综合利用的10项安全生产行业标准，自2010年7月1日起施行。序号标

准

编

号

标

准

名

称实施日期1AQ1071-2009煤矿用非金属瓦斯输送管材安全技术条件2010-7-12AQ1072-2009瓦斯管道输送水封阻火泄爆装置技术条件2010-7-13AQ1073-2009瓦斯管道输送自动阻爆装置技术条件2010-7-14AQ1074-2009煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件2010-7-15AQ1075-2009煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件2010-7-16AQ1076-2009煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范2010-7-17AQ1077-2009煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求2010-7-18AQ1078-2009煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范2010-7-19AQ1079-2009瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件2010-7-110AQ1080-2009煤的瓦斯放散初速度指标（△P）测定方法2010-7-1低浓度瓦斯发电解决方案

2010年1月21日，国家安全生产监督管理总局发布第29号公告，公布关于修改《煤矿安全规程》部分条款的决定，其中专项指出“抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧；用于内燃机发电或作其他用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施。”低浓度瓦斯发电解决方案

低浓度瓦斯利用安全解决方案

低浓度瓦斯输送安全问题解决解决办法-----技术支撑：多级阻火（被动阻火）技术与细水雾混合输送（主动阻火）技术------符合：

AQ1078-2009《煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范》。

AQ1074-2009《煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件》AQ1077-2009《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求》AQ1075-2009《煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件》安全解决方案

多级阻火技术及湿式放散技术（被动阻火技术）所谓被动阻火是指当瓦斯输送过程中产生爆炸火焰时，阻火装置安全的将爆炸火焰阻在前端，不向后面传播，从而保证矿井的安全。系统包括：水位自控式水封阻火器、瓦斯管道专用阻火器、溢流脱水水封阻火器等共三级阻火装置。低浓度瓦斯输送安全问题解决低浓度瓦斯利用安全解决方案标准规定：6.5阻火性能要求6.5.1应用于煤矿瓦斯输送管道上的阻火器应为爆轰型阻火器，其安全阻火速度应不低于1600m/s。6.5.2应用于煤矿瓦斯发动机上的阻火器应为爆燃型阻火器，其安全阻火速度应不低于960m/s。7.1证件审查

检查生产用图和技术文件是否按规定程序审批，阻火器是否取得煤矿安全标志证书。瓦斯专用阻火器-----符合AQ1074-2009《煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件》低浓度瓦斯输送安全问题解决低浓度瓦斯利用安全解决方案

阻火原理：基于火焰通过狭窄通道时的熄灭现象研究。火焰在狭缝中淬熄主要是由于火焰表面的化学反应放热与散热条件不匹配引起的。火焰以一定的速度进入狭缝时，火焰面内靠近狭缝冷壁处，作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量，这相当于反应区的热量流向冷壁边界，从而当火焰面达到一定距离时，开始形成熄火层，随着火焰面的运动，熄火层的厚度不断增大，以至于自由基进入熄火层内就复合成分子并放出能量，自由基越来越少直到没有，火焰熄灭。低浓度瓦斯利用安全解决方案

低浓度瓦斯利用安全解决方案煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送技术，又称主动阻火技术，主要包括：细水雾灭火技术及脱水技术。

-----符合AQ1078-2009《煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范》标准规定：

4.2.4输送装置瓦斯入口压力应不大于20kPa，出口压力应不小于3kPa。4.2.5瓦斯输送管道上水雾发生器设置间隔应不超过20m，若瓦斯输送管道长度不足20m，则应至少设置一个水雾发生器。

5.3.4出厂前水雾发生器应进行水雾阻火试验和抑爆试验：

a）阻火试验：试验条件参照AQ1074－2009（煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件）中7.5的要求。试验管线内充满甲烷浓度为9%～11％的瓦斯模拟气体，在距离水雾发生器20m处连续引爆3次均能阻火；

b）抑爆试验：试验管线内充满甲烷浓度为9%～11％的瓦斯模拟气体，在水雾区内用10000J点火能量的电雷管引爆，连续3次均不能点燃。1、截止阀2、湿式阻火泄爆装置3、煤矿瓦斯输送管道阻火器4、泄压溢流阀5、控制阀门6、水雾发生器7、瓦斯输送管道8、脱水器9、回水管道10、水池11、备用水泵12、主水泵13、给水管道煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送工艺流程图低浓度瓦斯利用安全解决方案细水雾经脱水器脱水后循环使用，在输送管道中能够熄灭由于湿式、干式阻火器失效而过来的火焰，同时消除了输送管道的静电。低浓度瓦斯输送安全问题解决细水雾与瓦斯混合输送火焰熄灭过程高速摄影低浓度瓦斯利用安全解决方案阻火原理：当火焰通过水气混合层时，火焰与水接触，能量被水蒸发吸收，化学反应的自由基减少并消除，同时，水的瞬间气化也降低了瓦斯中的甲烷浓度，使火焰熄灭。水位自控式水封阻火器采用雷达水位监测（雷达液位计是德国E＋H公司生产）和计算机自动控制，从而维持水位的恒定，保证阻火器可靠工作。

湿式水位自控阻火器低浓度瓦斯输送安全问题解决低浓度瓦斯利用安全解决方案低浓度瓦斯输送安全问题解决先进的系统试验装置与清华大学、中国科技大学合作建造了目前亚洲第一、世界第二的炮轰试验装置。每个瓦斯专用阻火器都要通过炮轰试验才准出厂。低浓度瓦斯利用安全解决方案瓦斯发电机组先进技术

低浓度瓦斯发电机组-----符合AQ1075-2009《煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件》阻火防爆瓦斯发电机组以下部位应设置阻火防爆部件：a）煤矿瓦斯进气管路系统应设置阻火器和防爆止回阀。阻火器应符合AQ1074-2009的规定，防爆止回阀应符合各自产品技术条件的要求，且承受动压大于1MPa。煤矿瓦斯进气管路系统上各部件按图1所示顺序布置。

防回火技术：

（国家专利）瓦斯发电机组先进技术1、阻火器2、电磁阀3、调压阀4、防爆止回阀5、煤矿瓦斯与空气增压中冷装置6、阻火器7、燃烧室图1瓦斯发动机阻火防爆示意图防回火技术：

（国家专利）瓦斯发电机组先进技术进气方式：先混合后增压，混合气体为爆炸做功的最佳范围（9%左右），如果控制不到位就会导致整套进气系统爆炸。多级阻火：共设置3道6处阻火，彻底解决瓦斯回火的安全问题。低浓度瓦斯阻火装置防回火技术：

（国家专利）瓦斯发电机组先进技术

有效适应煤矿抽排瓦斯过程中浓度和压力的波动。控制原理：采用国际流行的速度密度法实现空燃比的自动控制，控制原理是根据进气管中的压力对照已经标定好的功率/压力曲线进行燃气开度的调整。先进的空燃比控制----电控混合技术瓦斯发电机组先进技术

机组进气压力要求调压阀前1米，瓦斯压力达到3kPa即可，有效适应瓦斯压力低的特点，不需要额外增加加压装置，减少投资及故障点，同时节省电力。低压进气技术（国家专利）瓦斯发电机组先进技术机组燃气热耗率低，600kW机组发电效率大于38%，500kW机组发电效率大于35%，700kW机组发电效率大于40%。机组持续运行功率达到额定功率输出。机组效率高瓦斯发电机组先进技术一键启动：通过集中控制，数字化采集机组反馈信号，自动调整空燃比，减少人工操作工作量，避免启动误操作。自动并网：自动匹配相位、调整频率、电压，实现发电直接并网功能无人值守：实现机组的全自动化控制，人员定期巡检即可，极大地减少人工工作量。燃烧自动控制技术（国家专利）瓦斯发电机组先进技术胜动集团●先进的网络管理功能网络管理功能基于优秀的硬件基础，主控器本身具备多路串口、CAN总线接口、USB接口，通过使用以太网通讯模块、GSM模块、网络桥等实现远程监视功能。瓦斯发电机组先进技术胜动集团集中监控系统通过InteliMonitor软件，用户可以使用PC机对多台机组的运行情况进行监视与控制，不同权限的用户可以通过该软件对机组进行不同权限的配置和操作，真正实现远程操作及监视。瓦斯发电机组先进技术静音橇装集成技术

瓦斯发电机组先进技术机组集成电站全部功能，自成系统，独立的标准化建站单元；选配计算机网络、手机网络通讯功能，实现无人值守；该机组总体上具有“土建施工量少、建站周期短、高度集成化、吊运方便、可整体移动、节水节能、密闭运行、低噪声、外形美观、自动化水平高、运行安全”等特点；可模块化并联组合不同电站容量。大大缩短建站周期，完全满足交钥匙工程要求。静音橇装集成技术

瓦斯发电机组先进技术超低浓度瓦斯利用解决方案2.2胜动集团

超低浓度瓦斯（4%-8%）发电的利用要解决以下几个问题：一、安全问题，处于爆炸范围；二、引燃控制问题，浓度太低无法燃烧；三、柴油消耗问题，消耗量大经济效益降低。超低浓度瓦斯发电技术介绍解决方案：一、输送系统采用低浓度瓦斯细水雾混合输送系统，成功解决安全问题。二、采用柴油引燃，通过多点点火技术及高压比技术，成功解决超低浓度瓦斯发电技术介绍燃烧自动控制技术，此技术为我公司国内独创。通过此项技术，有效控制柴油喷射量（10—20g/kWh），达到最佳的稀薄燃烧状态，同时可将机组的排温控制在550℃以下，显著降低热负荷，明显提高机组运行可靠性，特别是具有避免爆震发生的作用。超低浓度瓦斯发电技术介绍

超低浓度瓦斯发电技术介绍瓦斯利用浓度下探到4%通风瓦斯利用解决方案2.3胜动集团工作原理乏风氧化装置主要由固定式氧化床和控制系统两部分构成。氧化床先用外部电能加热，创造一个甲烷氧化反应的高温环境。乏风由引风机引入氧化床，氧化产热，排气侧固体蓄热，进气侧气体预热，由换向阀实现乏风周期性逆流换向。乏风中的甲烷氧化后，一部热量维持氧化反应的环境，多余部分的热量排出氧化床。氧化反应自动维持后，停掉外加热。工作原理动态演示工作流程关键技术之一:对乏风浓度适应范围大可氧化的乏风浓度最低为：0.25%最高为：1.2%最低限0.25%适应了目前大部分煤矿企业的需求。最高限1.2%可保证掺混利用时，掺混的低浓度瓦斯全部利用不排空。关键技术之二:抽排瓦斯与乏风安全混合利用利用胜动独家专利技术《低浓度瓦斯地面安全输送技术》，设计开发了甲烷浓度调节技术及抽排瓦斯掺混系统，将抽排瓦斯添加到乏风中一并送入氧化装置进行氧化利用，适应煤矿乏风浓度多变、抽放瓦斯浓度不稳定、瓦斯压力低的特点。目前只有细水雾安全技术被允许利用于低浓度瓦斯输送中，并经过了长期的验证，安全可行。◆抽排瓦斯安全添加系统：系统上安装有阻火器、切断阀等安全保护设备。混合后的甲烷浓度超过1.2%，监控系统发出报警信号，抽排瓦斯进气通道自动关闭。如管路失压，抽排瓦斯进气通道自动关闭，确保氧化装置不会因进气甲烷浓度过高造成事故。如氧化装置发生回火，监控系统发出报警信号，抽排瓦斯进气通道自动关闭。阻火器有效阻止火焰向抽放系统蔓延，从而确保煤矿抽放泵站的安全。关键技术之二:抽排瓦斯与乏风安全混合利用关键技术之三:整套系统的安全保障措施◆氧化装置：监控系统对氧化装置运行过程实时进行在线监控，对运行状态参数的变化及时反馈，并由计算机发出动作指令，确保氧化装置的自动稳定运行。乏风进气管路上安装脱水器、安全阀等安全保护设备。一旦甲烷浓度超过1.2%，监控系统发出报警信号，进气通道自动关闭，空气通道打开，引风机停止；一旦氧化装置发生回火，过滤器可有效阻止火焰向输送管道蔓延。安全阀脱水器激光浓度检测仪主机连接光缆传感器监控计算机A/D或数显仪123关键技术之四:氧化能源的多种利用方式电力煤烘干产蒸汽煤泥浓缩通风用气预热通风用气预冷煤矿用户可根据需要自行选择用热方式。仅CDM收益应用方式一：氧化热不利用CDM、热水、瓦斯利用和节煤收益应用方式二：氧化热制取热水CDM、蒸汽、瓦斯利用和节煤收益应用方式三：氧化热制取饱和蒸汽CDM、售电、瓦斯利用和节煤收益应用方式四：氧化热制取过热蒸汽发电市场情况及合作伙伴4胜动集团胜动集团依托自主创新、不断攻克煤矿瓦斯