煤礦瓦斯抽放站提高瓦斯利用率的研究

張宏進(jìn)

（西山煤電集團(tuán) 杜兒坪礦，山西 太原 030022）

1 杜兒坪礦的瓦斯利用現(xiàn)狀

西山煤電杜兒坪礦的地面固定瓦斯抽放站于2007年投入運(yùn)行，運(yùn)行現(xiàn)狀屬于一用兩備，抽放泵均選用2BEC72型的水環(huán)真空泵。因其屬于高瓦斯礦井，抽放瓦斯?jié)舛冗_(dá)到30%以上，并且濃度較穩(wěn)定，符合我國瓦斯二次利用條件，公司經(jīng)過市場調(diào)研，決定建設(shè)瓦斯發(fā)電廠，將礦井抽出的瓦斯進(jìn)行二次利用發(fā)電，既能減少大氣污染，又能創(chuàng)收利潤增加效益，并可成為一項(xiàng)世界級(jí)的環(huán)保項(xiàng)目。2008年杜兒坪礦的瓦斯發(fā)電廠建成，一期工程共有3臺(tái)機(jī)組，裝機(jī)容量每臺(tái)7 100 kW，發(fā)電廠運(yùn)行穩(wěn)定，直接接入了北石溝6 kV開閉所的Ⅱ段高壓開關(guān)柜8736上網(wǎng)發(fā)電，用于北石溝站的供電。隨著北石溝35 kV變電站2011年7月份的投入運(yùn)行，瓦斯電廠的二期工程也在加緊進(jìn)行，并于2011年11月份也在35 kV系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電，增加了四臺(tái)機(jī)組，目前共有7臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。隨著北石溝變電站的升壓改造的完工，瓦斯發(fā)電廠的二期工程也就正常投入運(yùn)行。

2 瓦斯利用中的存在問題

瓦斯發(fā)電廠的二期工程投入運(yùn)行后，新問題出現(xiàn)了。由于瓦斯發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組增加了、對(duì)瓦斯抽放的要求更高了，只有保證抽放濃度和抽放量才能更好地保證發(fā)電機(jī)組的可靠運(yùn)行。這就要求地面瓦斯抽放系統(tǒng)如何能夠避免跑氣、漏氣現(xiàn)象的發(fā)生，提高濃度、保證抽放量，更好地為電廠輸送所需的瓦斯。針對(duì)這一問題，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員對(duì)礦井的瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)研了解，發(fā)現(xiàn)井上下幾處存在漏氣現(xiàn)象，抽放站的φ377閥門在瓦斯抽放泵正常調(diào)研運(yùn)行時(shí)，需開一定角度，我們通常開啟10°，保證泵的安全運(yùn)行，不致使瓦斯從泵體溢出，進(jìn)入泵房內(nèi)，引起瓦斯超限斷電停泵現(xiàn)象的發(fā)生。這樣，抽放泵的運(yùn)行是保證了，可是有一部分瓦斯就這樣白白地流走了。做為瓦斯利用的發(fā)電廠來說，這種瓦斯泄漏使發(fā)電廠感到可惜、心疼。帶著這一問題，一幫人又進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)開啟泵時(shí)φ377閥門需要開啟一定的角度，而在電廠機(jī)組全部啟動(dòng)運(yùn)行正常后，φ377閥門就可以關(guān)閉了，有可能把這一部分瓦斯也有效地加以利用。經(jīng)過近一年來的調(diào)研和試驗(yàn)，這種方案運(yùn)行效果良好，不僅保證了瓦斯抽放系統(tǒng)的安全運(yùn)行，又能更加提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。再運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、不很可靠，運(yùn)行人員總是要考慮φ377閥門的開啟關(guān)閉狀態(tài)；每次在倒泵時(shí)，φ377閥門關(guān)的早了會(huì)導(dǎo)致瓦斯溢出停泵，造成停泵事故；關(guān)的晚了瓦期泄漏嚴(yán)重，白白地浪費(fèi)掉，損失經(jīng)濟(jì)效益。因此，又需尋求良策。

3 提高瓦斯利用率的具體方案

杜兒坪礦機(jī)電科與瓦斯發(fā)電廠技術(shù)人員，多次現(xiàn)場調(diào)研探討、多方考慮后，決定采取一項(xiàng)更簡單有效的方案：決定在3號(hào)泵的φ377管道與3號(hào)泵的進(jìn)氣管道之間進(jìn)行連通，這樣可使泵運(yùn)行過程中利用φ377管道排出的氣體進(jìn)行回收，重新回到進(jìn)氣管道內(nèi)，形成閉式循環(huán)。具體方案，見圖1。從圖看出，在φ377排氣管路側(cè)與泵進(jìn)氣管路之間連接了一個(gè)門形短路管。這個(gè)門形短路管的安裝位置是非常重要的，它須安裝在3號(hào)泵的φ377管路與進(jìn)氣管路側(cè)，才能使泵體內(nèi)溢出的氣體倒流回進(jìn)氣管路中進(jìn)行重復(fù)利用。故在新增的門形短路管靠近φ377側(cè)和進(jìn)氣管路側(cè)各安裝一個(gè)球閥，安裝位置需選擇合適，人員操作還得便利。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研后，球閥的安裝用于控制兩個(gè)管路間的連通與否，作為可調(diào)節(jié)設(shè)備。這樣改造后，在泵正常開啟時(shí)和運(yùn)行中，運(yùn)行泵的φ377開啟10°左右，兩臺(tái)備用泵的φ377開啟20°左右；運(yùn)行人員即便是倒泵過程中忘了閥門的操作，也不會(huì)影響到泵的安全運(yùn)行，瓦斯?jié)舛纫粯幽艿玫奖Ｕ?。既保證抽放泵的安全運(yùn)行，又不使瓦斯白白浪費(fèi)，得到了更好的效果。

圖1 提高瓦斯利用率的方案簡圖

門形短路管安裝完畢后，為了便于監(jiān)測，我們在門形短路管上安裝了一個(gè)氣體壓力計(jì)，直接用軟管引至抽放泵旁，運(yùn)行人員巡檢泵的同時(shí)，可方便觀察到管內(nèi)的壓力顯示，判斷門形短路管的運(yùn)行狀態(tài)，一但發(fā)現(xiàn)壓力變化或沒有壓力時(shí)，要及時(shí)檢查新增門形短路管和新增兩個(gè)閥門的開啟、運(yùn)行狀態(tài)；并要及時(shí)用瓦斯檢測儀測量泵房內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，判斷是否有瓦斯從泵體內(nèi)溢出，若泵房內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸^0.5%就須采取相應(yīng)的泵房通風(fēng)措施，以確保抽放泵的安全運(yùn)行。

改造之后，北石溝抽放站的運(yùn)行一直很穩(wěn)定，沒有因?yàn)楸皿w內(nèi)瓦斯的涌出而造成停泵事故，并且φ377閥門的操作次數(shù)明顯降低，減輕了運(yùn)行維護(hù)中的工作量。這樣改造后的效果，主要表現(xiàn)在發(fā)電廠的運(yùn)行中，供氣質(zhì)量有了保障，基本沒有因?yàn)橥咚构┙o問題而造成停機(jī)事故，并且比原來的濃度有所上升；使發(fā)電廠二期工程的4臺(tái)發(fā)電機(jī)組全部可靠運(yùn)行，井下的熱風(fēng)供給和職工宿舍的取曖問題有了保障。從抽放站到瓦斯發(fā)電廠來說，這一技術(shù)改造，把幾年來存在的問題得到了較好解決，使得我礦的抽放和發(fā)電工作雙雙豐收。

4 結(jié)束語

經(jīng)過一年來的運(yùn)行表明，所述改造技術(shù)可在任何煤礦瓦斯發(fā)電項(xiàng)目得到推廣，減少了瓦斯損失量，提高了電廠的效益，保障了抽放泵的安全運(yùn)行，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)都有很好效果。