平宝首山一矿煤层气发电技术研究

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摘要：煤炭开采必须治理瓦斯灾害，治理瓦斯是为了更持续发展，因此笔者结合平宝首山一矿煤层气发电技术利用瓦斯治进行了具体的研究，具有一定推广价值。

关键词：首山一矿 煤层气 发电

0 引言

平宝公司首山一矿位于平顶山市襄县境内，于2008年6月被抚顺煤科院鉴定为煤与瓦斯突出矿井，矿井主采煤层戊9-10煤层瓦斯压力较大，最大为5.91MPa。己15、17煤层埋藏深度大，应力较大，瓦斯压力1.57MPa，瓦斯含量10.46m3。煤与瓦斯突出事故和瓦斯超限事故在矿井投产后将直接制约着矿井的高产高效，并严重威胁着职工的生命安全和生产安全、严重影响矿井采掘接替。因此，采取不同的针对性管理措施，防治煤与瓦斯突出和瓦斯超限，对确保采掘安全，提高劳动效率，改善矿井经济、社会效益有着非常重要的意义。

1 技术原理

1.1 煤层气资源状况

2008年6月平宝公司被煤炭科学研究总院沈阳研究院鉴定为突出矿井，戊8、戊9-10、已15、已16-17煤层均为突出煤层，其瓦斯基础参数如表1：

1.2 煤层气抽采的必要性和可行性

瓦斯抽放的必要性：

1.2.1 瓦斯抽放是保障能源安全的前提

煤炭是国民经济和社会发展的基础。瓦斯抽放是煤矿安全生产的需要。煤炭在我国一次能源生产和消费结构中始终占70%左右。预测到2010年煤炭占60%左右，2050年将占50％以上，因此，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。当前，快速增长的经济对煤炭工业发展提出了更高的要求。为此，必须确保煤炭工业持续、稳定、健康地发展。

煤矿瓦斯（煤层气），是一种以吸附状态为主、“藏身”在煤系地层中的非常规天然气，其成分与常规天然气基本相同。在煤炭开采过程中，瓦斯会自动散发出来。当空气中瓦斯浓度在5.5％到16％之间时，遇明火就会发生爆炸，而浓度在9.5％的时候，其爆炸威力最大，破坏性也最强。瓦斯爆炸时产生高温、高压、冲击波，并放出有毒气体。瓦斯爆炸已成为危及煤矿工人生命安全的“第一杀手”。

平宝公司2008年6月被煤炭科学研究总院沈阳研究院鉴定为突出矿井，其中戊9-10、已15、已16-17煤层均为突出煤层，2008年矿井瓦斯鉴定瓦斯绝对涌出量9.74m3/min，相对涌出量9.25m3/t。

因此，瓦斯抽放已成为平宝煤矿瓦斯治理不可缺少的手段。

1.2.2 瓦斯综合利用是保护环境，可持续发展的需要

煤矿瓦斯（煤层气）主要成分(通常占90%以上)是甲烷(CH4)，煤矿瓦斯（煤层气）是一种洁净、高效、优质、安全的能源。在常温下其热值为34―37兆焦/每立方米（MJ/m3），它的热值与常规天然气相当，是一种很好的高效清洁气体燃料、一种优质洁净的气体能源。每立方米瓦斯（煤层气）发热量在8000大卡至9000大卡以上，是通用煤气的２倍至５倍，相当于1000克石油或1300克标准煤，燃烧后很少产生污染物。

2 平宝煤矿抽放瓦斯现状

2.1 现有地面瓦斯抽放站基本情况

地面瓦斯抽放站安装三台2BEC-62型水环真空泵，配400kW防爆电机，每台抽放泵额定流量323m3/min，两台运行，一台备用，主要对井下本煤层钻孔、穿层钻孔及采空区进行抽放，本煤层钻孔及穿层钻孔抽放浓度在2～8%CH4，抽放负压为200mmHg，纯流量为1.5m3/min。采空区抽放浓度在5～15%CH4，抽放负压为70mmHg，纯流量为8m3/min。

2.2 现有井下瓦斯抽放泵站基本情况

采区井下瓦斯抽放泵站安装两台2BEC42型水环真空泵，配200kW防爆电机，每台抽放泵额定流量150m3/min，一台运行，一台备用，主要对已二翼采区穿层钻孔及本煤层钻孔进行抽采。本煤层钻孔及穿层钻孔抽放浓度在2～8%CH4，抽放负压为200mmHg，纯流量为1.5 m3/min。

3 煤层气发电的多重效益

煤矿瓦斯抽放不仅是降低矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施，而且可以变害为利，作为煤炭的伴生资源加以开发利用，并且可以避免对大气臭氧层的破坏，减少对大气环境的污染。因此，从矿井安全生产、劳动保障、资源利用及环境保护方面，建立瓦斯抽放系统是十分必要的。

4 发电项目

平宝公司首山一矿配备TBG620V8燃气发电机组四台，每台额定功率：560kW。具体技术参数如下：4台机组；进气量（纯量）4×160m3/h；发电功率2240kW；每年运行6000小时；年供电量13440000kW.h/a；年供热量138240000MJ/a；年耗瓦斯纯量3840000m3/a；年节约标准煤5855t。

5 经济效益

四台机组按年发电6000小时，总发电量为13440000度，年经济效益为1344000×0.78＝1048.32万元。

6 结论

6.1 煤层气发电符合国家能源产业政策

对当前日益增长的能源紧张的形势，煤层气发电势必缓解了电力及煤炭的紧张形势。对提高瓦斯抽放的积极性有重要意义，更对企业的可持续发展具有长远的意义。

6.2 资源条件好

平宝首山一矿为煤与瓦斯突出矿区，煤层气储量丰富，生产能力大，为电站提供了可靠的动力支持。

6.3 水源充足

设计选用以矿井排水经过处理的净水，且各个发电站需水量较小。从而确保高供水的可靠性。

6.4 厂址工程地质条件可以满足建厂要求

厂址地质条件较好，地耐力较高。

6.5 接入系统简单可靠

矿发电站发电均接入广场的地面变电所，不对主力电网形成冲击。

6.6 环保社会效益好

本工程采用燃气发动机，减少温室气体（甲烷）的排放，且排放物均不在环保污染物的限制内。已经成为一个新型的环保型项目。