(沁水晋煤瓦斯发电有限公司山西省晋城市048204)
摘要：在煤矿的生产过程中，瓦斯则是其中最为常见的伴生气体，将会直接影响到煤矿的生产安全。而瓦斯作为一种能源，将其应用到发电之中，不仅能够充分发挥瓦斯的作用，还能够提高煤矿生产的安全性。通过应用瓦斯发电技术，还可以有效的降低温室气体的排放，提高煤矿企业的经济效益，十分契合我国的可持续发展战略。因此，本文首先将分析低浓度瓦斯发电技术方案，然后详细阐述低浓度瓦斯发电技术的经济性，希望可以为广大的煤矿企业提供有用的参考。
关键词：低浓度瓦斯；煤矿企业；发电技术；经济性分析
煤层气通常被称之为煤矿瓦斯，其主要的成分为甲烷，而一旦瓦斯的浓度超过5%时，一旦遭遇明火，就必然会产生爆炸，这是一种对煤矿生产威胁最大的因素。如果没有对瓦斯进行有效的利用，仅将其直接进行排放，就会加剧温室效应。而将瓦斯用于发电之中，不仅可以有效降低煤矿的瓦斯浓度，还可以降低温室气体的排放，供给更多的清洁能源，从而为煤矿企业带来更大的经济效益，更好的保护我国的自然环境。
一、低浓度瓦斯发电技术方案
（一）发电机组方案
要将低浓度瓦斯应用到发电之中，就要对瓦斯气体进行处理，主要有增压、除湿、除灰等工序，然后将其进行稳压处理之后，输送到传输管道之中直至燃机发动机，然后，燃气发动机控制系统就会对空气阀以及燃气阀的开关进行调控，有效的对空气以及瓦斯进行调节，从而使其空燃比符合发动机缸内燃烧的需求，这部分的内容将会关系到发电质量。发电机组主要由电磁阀、点火系统、控制系统以及发电机所组成。首先，燃气阀组主要有空气阀、防爆阀、气动阀以及燃气电磁阀，对进入燃气管道的瓦斯量进行精准控制。其中的空气阀主要就是对空气的进气量进行控制，防爆阀的主要是确保瓦斯气输送安全，具有自动开启泄爆功能，并阻断明火火焰，能够有效避免出现严重的后果；气动阀主要在异常状况下阻断瓦斯进气，燃气电磁阀主要对瓦斯气气量进行精准控制。其次，点火系统主要对用来点燃混合气体，使瓦斯的化学能得到释放，从而产生动力进行发电。最后，控制系统是对整个发电过程进行控制的关键部分，主要由电机组并网以及单机控制系统组成。能够是对燃气进气量、空气进气量、发电机负荷等进行合理控制[1]。
（二）保障发电机组安全工作的相关技术
由于在利用以及输送低浓度瓦斯的过程中，因为低浓度瓦斯的浓度原因，很容易遇火爆炸。所以，在对其进行运输以及使用的过程中，有着很高的安全要求，而为了能够保证其运输以及使用的安全性，需要使用到阻火技术、细水雾系统、气水二相流系统、喷粉抑爆系统以及发电机组安全设置等措施实现。第一，阻火技术。在低浓度瓦斯发电站中，通常使用的都是被动式阻火技术，一旦出现爆炸情况，就可以利用阻火系统控制高温烟气以及火焰，避免其出现蔓延。该系统主要由瓦斯管道阻火器、溢流脱水阻火器以及水封阻火器等组成。第二，细水雾系统。该系统主要的作用就是能够很好的避免在运输瓦斯的过程中出现着火点或者是静电，从而有效的防止出现爆炸问题。通常情况下，对瓦斯的运输管道需要每隔一定的距离都要安装细水雾装置。第三，气水二相流系统。该系统主要作用是将瓦斯气与输送管道隔离开，避免瓦斯气在输送过程中遇管道摩擦起热以及静电，利用环流和柱流装置将瓦斯切割输送，从而有效防止异常情况的发生。第四、喷粉抑爆系统。该系统主要在瓦斯输送管道上安装火焰及压力传感器，到输送系统内的压力超过允许值或者探测到有火焰时，控制系统发出指令将输送系统做分段阻断，并向管道内喷射灭火干粉，消灭火焰，同时利用泄爆装置将输送系统内的高压泄至大气中，从而阻止事故发生或者扩大。第五、发电机组安全设置。首先，在发动机的进气管位置，需要安装防爆电磁阀，这样就能够更好的控制近气压力。其次，需要将超功率保护、逆功保护以及超速保护等各种安全防护装置安装到发电机组，保证一旦出现任何异常情况，都可以及时停机，切实保证相关工作人员以及发电机组的安全性。
二、低浓度瓦斯发电技术的经济性
（一）低浓度瓦斯发电站的经济效益分析
以山西省胡底煤矿低浓度瓦斯发电站为例开展分析，现详情如下：该煤矿建设的低浓度瓦斯发电站总装机容量为10400千瓦瓦斯电站，共使用8台低浓度燃气发电机组，每套发电机组的费用为600万元，共计投资4800万元；辅助设备及并网工程的全部费用为2500万元；管理费用以及各类的维护费用为每年300万元。该发电站的初步投资成本总计8500万元。在去除每年的检修、故障等停机的时间，年平均发电利用小时数约为7500小时，那么每年的发电量为7500万千瓦时，上网电量则是总发电量的96%，按照目前每千瓦时上网电价0.509元进行计算，每年能够获得经济收益约为3664.8万元。而对发电的经营管理成本，主要为人工成本、维护成本、耗水成本以及机组机油成本等，同时，厂房以及各种设备的折旧成本，按照使用20年计算，约为165万元左右。因此，我们可以得出这样的结论，每年低浓度瓦斯发电站能够获取净利润1371万元左右，6年左右就可以收回成本并实现盈利[2]。
（二）低浓度瓦斯发电站的其他效益分析
首先，安全效益。通过应用低浓度瓦斯发电站，不仅可以很好的减少煤矿巷道中的瓦斯，还可以大幅降低瓦斯的浓度，这样就能够很好的避免出现瓦斯爆炸事故以及瓦斯窒息事故，充分保证煤矿企业生产人员的人身安全，保证煤矿生产的有序进行。其次，环境效益。通过应用低浓度瓦斯发电站，可以最大限度利用低浓度瓦斯，这样不仅能够降低瓦斯的排放量，避免对自然环境造成污染，还可以有效的降低瓦斯的排放指标，提供更加清洁的能源。最后，管理效益。通过应用低浓度瓦斯发电站，能够有效提升煤矿企业全体工作人员的经济收入，大幅改善煤矿企业的经济效益，更好的满足煤矿的用电需求，从而有效减少人力以及物资管理的成本[3]。
三、结束语
总而言之，随着现代科学技术的迅猛发展，促使煤矿的低浓度瓦斯发电技术也有了很大的进步，通过使用该技术对瓦斯进行处理，也是现代煤矿企业的关注重点。尤其是瓦斯发电也十分的切合我国的能源产业政策，还有效的增强了矿井瓦斯抽放的积极性，保证了煤矿生产的稳定性和安全性，大幅降低了温室气体的排放，还可以取得十分显著的经济效益，有着环保、安全以及节能等很多的应用价值，值得我国煤矿企业大力推广应用。
参考文献：
[1]宿元强,郭英强,郭洪波.煤矿低浓度瓦斯发电技术及经济性研究[J].节能与环保,2018,No.290(08):68-69.
[2]孙瑞玉,薄其山,李虎虎,etal.利用低浓度瓦斯发电技术研究与应用[J].中国煤层气,2017,42(5):40-42.
[3]李雪飞.低浓度煤层气提质制压缩天然气技术经济性分析[J].洁净煤技术,2018,24(2):127-133.