【最新】【煤礦瓦斯發(fā)電工程監(jiān)控系統(tǒng)的實踐總結(jié)】煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)doc

1、【煤礦瓦斯發(fā)電工程監(jiān)控系統(tǒng)的實踐總結(jié)】煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng) 摘要。闡述利用煤礦瓦斯發(fā)電的重要意義，介紹瓦斯發(fā)電工程監(jiān)控系統(tǒng)的一般構(gòu)成，并根據(jù)實踐經(jīng)驗針對監(jiān)控系統(tǒng)中廠房通風控制、瓦斯泄露保護、瓦斯流量計的選擇和減排量的計算等主要問題進行重點分析。 關(guān)鍵詞：瓦斯發(fā)電；監(jiān)控系統(tǒng)；通風控制；瓦斯泄露；減排計算 0引言 煤礦瓦斯的主要成分是ch4（甲烷），ch4在100年時間框架內(nèi)的溫室效應指數(shù)是co2的21倍，因此瓦斯氣體對空排放對生態(tài)環(huán)境破壞性極強，同時瓦斯爆炸事故的防范和瓦斯有效治理一直也是困擾煤炭人的一大難題。目前多數(shù)煤礦堅持以“先抽后采、應抽盡抽、以用促抽、煤氣共采”的方針，有效降低瓦斯爆炸事故率

2、的同時兼顧了瓦斯氣作為清潔能源的開發(fā)利用，一舉多得，具有廣泛的環(huán)保效應和安全效應。 煤炭工業(yè)合肥設(shè)計研究院從2004年開始在國內(nèi)較早地開展利用煤礦瓦斯發(fā)電的工程設(shè)計與承包業(yè)務，與國內(nèi)外眾多的煤炭企業(yè)、咨詢機構(gòu)合作，一直致力于煤礦瓦斯利用領(lǐng)域的創(chuàng)新、研究與服務，目前作為主編單位正在進行煤礦瓦斯發(fā)電工程設(shè)計規(guī)范的編制工作。 瓦斯發(fā)電主要工藝是利用煤礦開采過程中礦井瓦斯抽放站抽排的30%以上濃度瓦斯為能源，經(jīng)過脫水、除塵、增壓等預處理措施后，輸配至內(nèi)燃式往復發(fā)電機組進行發(fā)電。目前進口發(fā)電機組自動化水平較高，安全保護完善，發(fā)電效率能達到40%以上，具有較好的經(jīng)濟效益和推廣價值。 1監(jiān)控系統(tǒng)概述 在高瓦

3、斯礦井，一般瓦斯組分中氧氣>12%，甲烷>30%，利用礦井抽排的瓦斯氣進行發(fā)電，必須嚴格做好瓦斯輸配和發(fā)電過程中的安全防范工作，因此根據(jù)工藝特點設(shè)計一套完備的實時監(jiān)控系統(tǒng)非常重要，是滿足設(shè)備安全、經(jīng)濟運行和發(fā)電管理的內(nèi)在要求。 煤礦瓦斯發(fā)電工程監(jiān)控系統(tǒng)一般由現(xiàn)場檢測儀表、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、監(jiān)控后臺系統(tǒng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 1）現(xiàn)場檢測儀表主要包括常規(guī)儀表和瓦斯氣安全監(jiān)測儀表，儀表的設(shè)置和選型應滿足瓦斯預處理裝置及發(fā)電機組等工藝設(shè)備安全、經(jīng)濟運轉(zhuǎn)的監(jiān)測要求，擬申報cdm（清潔發(fā)展機制）項目的還應滿足cdm計量的要求； 2）現(xiàn)場控制系統(tǒng)目前多使用plc（可編程控制器）實現(xiàn)對被控設(shè)備及工藝的監(jiān)控

4、和保護，現(xiàn)場控制站應具備通用可靠的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)接口便于各控制站和后臺系統(tǒng)的通訊互聯(lián)； 3）監(jiān)控后臺系統(tǒng)主要實現(xiàn)電站運行的監(jiān)控、重要運行數(shù)據(jù)的記錄與存儲，宜配置操作、顯示設(shè)備； 4）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)應使用成熟、標準的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，各工藝系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口應盡量統(tǒng)一。 2監(jiān)控系統(tǒng)需要注意的主要問題 2.1發(fā)電機房通風控制 爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范2.3.18條規(guī)定：爆炸性氣體環(huán)境內(nèi)的車間采用正壓或連續(xù)通風稀釋措施后，車間可降為非爆炸危險環(huán)境。內(nèi)燃式往復發(fā)電機組廠房存在瓦斯泄露風險，而發(fā)電機組本身及其就地輔助電氣控制設(shè)備和儀表均為非防爆設(shè)備，因此監(jiān)控系統(tǒng)必須做到發(fā)電機組一旦運行即自動連鎖啟動通

5、風機，風機故障或風壓檢測異常時應立即報警并作用于停機。同時通風機的自動控制還應滿足發(fā)電機組的正常、經(jīng)濟運行對通風風量和風溫的要求。 2.2瓦斯氣體泄露保護 使用爆炸危險氣體為燃料，應有完備的瓦斯氣泄漏的監(jiān)測監(jiān)控方案。在廠房上空應設(shè)置兩段式（i段10%lel；ii段20%lel）瓦斯泄露報警裝置，當i段報警時監(jiān)控系統(tǒng)應自動啟動所有廠房通風機以稀釋泄露的瓦斯氣體，ii段報警時監(jiān)控系統(tǒng)應切斷廠房內(nèi)除通風機外所有電氣設(shè)備的電源。當泄露濃度升高，瓦斯持續(xù)擴散時，應設(shè)置切斷閥門切斷瓦斯氣源，避免事態(tài)擴大或影響供氣系統(tǒng)的安全。有關(guān)瓦斯氣源的切斷閥門的選型，應選用正常情況下控制回路帶電，切斷閥開位的工作方式，

6、在電源失電、回路斷線或瓦斯泄露等異常工況需要切斷氣源的情況下自動連鎖保護，迅速斷電，關(guān)閉氣源閥門。 2.3瓦斯流量計的選擇 筆者參與設(shè)計的瓦斯發(fā)電項目目前多選用v錐流量計，v錐流量計是采用在密閉管道中心線懸掛v型錐體作為節(jié)流件的一種差壓式流量計，由于其獨特的中心流線型節(jié)流結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使得經(jīng)過節(jié)流件的不規(guī)則流場整流成近似理想氣體，因此它能基于密閉管道中能量轉(zhuǎn)換的伯努利定理進行準確測量。v錐流量計直管段要求前3d后1d，便于選擇位置安裝；精度可達到0.3%，利于貿(mào)易計量；量程比可達30：1，壓力損失僅為孔板的1/51/10，降低了對差壓變送器的要求和輸送系統(tǒng)能耗；同時由于流過錐體后的流體加速，達到

7、自吹掃的功能，克服了瓦斯臟污的測量難點，使得開孔比長期不變，穩(wěn)定性高。v錐流量計的這些特性恰恰克服了煤礦瓦斯含水量大，粉塵多，振動不穩(wěn)定、輸送壓力低的種種特性，保證了瓦斯減排量的準確計量。 2.4瓦斯減排量的計算 煤礦在生產(chǎn)過程中連續(xù)對空排放瓦斯，造成了大氣污染和環(huán)境破壞，現(xiàn)在利用瓦斯進行發(fā)電，實現(xiàn)了溫室氣體的實際減排，這符合cdm項目的基本原則，發(fā)達國家通過提供資金和技術(shù)，在發(fā)展中國家獲得溫室氣體減排指標，由締約方用于完成在京都議定書的承諾。 減排量的確認本質(zhì)上是一種國際貿(mào)易計量，在監(jiān)測儀表的選擇和減排計量方法學上都有嚴格的要求，減排量也必須經(jīng)過定期的審核，要求數(shù)據(jù)做到完整、精確，而且監(jiān)測計

8、劃中應該考慮到主監(jiān)測新系統(tǒng)故障時有可比性的備用監(jiān)測數(shù)據(jù)，避免由于數(shù)據(jù)不完整造成的減排量的損失。 減排量的計算最終折算到甲烷的質(zhì)量，因此瓦斯氣體的檢測儀表主要配置溫度、壓力、濃度和流量四參數(shù)儀表，其中甲烷濃度的測量建議使用紅外原理的產(chǎn)品，但需注意瓦斯取樣氣體需經(jīng)過脫水和除塵，避免影響測量精度并有效延長傳感器使用壽命。減排計量的方法學是否得當是cdm項目申請的第一步，也是關(guān)鍵的一步，因此在工程實踐中應充分重視。 筆者根據(jù)以往工程實踐經(jīng)驗列舉常用的一種減排量計算方法如下（使用v錐流量計）： 1）根據(jù)現(xiàn)場儀表反饋，獲得瓦斯氣體測量值。壓力p（kpa）；溫度t（）；濃度c（%vol）；流量差壓（kpa）

9、。值得提醒的是壓力參數(shù)的測量一般為表壓，計算時需加上工程當?shù)氐臉藴蚀髿鈮海瑯藴蚀髿鈮海╧pa）受海拔高度h（m）影響，可通過下面公式一進行校正，避免由此產(chǎn)生計算誤差； 2）根據(jù)公式二計算瓦斯氣體密度（kg/m3）； 3）根據(jù)v錐流量計流量公式計算工況瓦斯氣體瞬時體積流量（m3/h）； 其中k為v錐流量計的儀表系數(shù)，由流量計管道內(nèi)徑d、錐體外徑d、流出系數(shù)cf、開孔比及氣體膨脹系數(shù)y五個參數(shù)決定的流量計的特性系數(shù)； 4）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p1×v1t1p2×v2t2計算標準狀況下瓦斯氣體瞬時體積流量qs（nm3/h）； 5）根據(jù)公式qm=qs×0.7154×c/1000計算甲烷氣體瞬時質(zhì)量流量qm（t/h）； 6）通過監(jiān)控系統(tǒng)對甲烷氣體瞬時質(zhì)量流量進行積算，獲得累計減排的純甲烷的質(zhì)量，再乘以甲烷和二氧化碳的溫室效應倍數(shù)21即可得到項目減排量的標準值。 3結(jié)語 在目前能源局勢趨緊的情況下，利用煤礦瓦斯發(fā)電為礦井補充了綠色電力，節(jié)約了能源，降低了溫室氣體的排放，同時作為儲量豐富的氣體能源，也是對國家能源結(jié)構(gòu)的重要補充。 通過瓦斯發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，提高了瓦斯發(fā)電項目的控制水平，完善了瓦斯利用過程的監(jiān)控功能，為礦井帶來更多的安