瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運(yùn)行工況分析分析

瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運(yùn)行工況分析分析低濃度瓦斯機(jī)組直接接入抽放站時(shí)會(huì)對(duì)瓦斯抽放站水環(huán)真空泵運(yùn)行造成一定影響，基于瓦斯抽采站安全運(yùn)行的重要性，文章對(duì)瓦斯電站建成后水環(huán)真空泵運(yùn)行工況開(kāi)展了針對(duì)性分析，并提出了改善系統(tǒng)壓力的措施，結(jié)果說(shuō)明，只要對(duì)水環(huán)真空泵采取合理的技術(shù)措施，低濃度瓦斯發(fā)電站的建設(shè)不會(huì)對(duì)瓦斯抽采站運(yùn)行帶來(lái)安全隱患。

高瓦斯礦井或瓦斯突出礦井均建有永久性地面瓦斯抽放站，受礦井抽采條件限制，大部分地面瓦斯抽放站抽采的瓦斯?jié)舛容^低，主要綜合利用方式是采用低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組開(kāi)展發(fā)電。低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)一般采用細(xì)水霧和低濃度瓦斯混合輸送方式，瓦斯進(jìn)入發(fā)電機(jī)組之前一般只開(kāi)展簡(jiǎn)單處理，瓦斯品質(zhì)較差，較多的水、粉塵進(jìn)入瓦斯發(fā)電機(jī)組，導(dǎo)致一系列的問(wèn)題出現(xiàn)，主要表現(xiàn)為發(fā)電效率下降、出力降低、設(shè)備可用率大幅度縮減、運(yùn)行維護(hù)成本增加等。因此，低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組應(yīng)設(shè)置瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)，以提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性。低濃度瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)阻力較大，同時(shí)因?yàn)榈蜐舛韧咚辜訅捍嬖谥T多技術(shù)難題，絕大多數(shù)低濃度瓦斯輸送動(dòng)力完全依靠抽放站排氣背壓，瓦斯輸送系統(tǒng)的接入會(huì)對(duì)抽放站水環(huán)真空運(yùn)行造成一定程度的影響。針對(duì)上述情況，文章對(duì)瓦斯電站建成后水環(huán)真空泵運(yùn)行工況開(kāi)展了分析，并提出了改善系統(tǒng)壓力的措施。1、低濃度瓦斯輸送阻力計(jì)算

低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組裝置較多，主要包括水封阻火器、絲網(wǎng)過(guò)濾器、瓦斯專用干式阻火器、流量測(cè)量裝置、霧化裝置、低濃度瓦斯預(yù)處理裝置、各類閥門等。低濃度瓦斯輸送系統(tǒng)阻力計(jì)算如下：

沿程阻力可按式(1)～(3)開(kāi)展計(jì)算：

1)工況一：設(shè)計(jì)流量下，低濃度瓦斯不考慮預(yù)處理裝置，系統(tǒng)壓力損失為7540Pa，水環(huán)真空排氣壓力為99.54kPa，電機(jī)軸功率為374kW，電機(jī)備用系數(shù)為1.06，基本能夠滿足要求。因此，當(dāng)瓦斯輸送系統(tǒng)未設(shè)置瓦斯預(yù)處理裝置或瓦斯輸送距離不遠(yuǎn)時(shí)，系統(tǒng)直接接入后水環(huán)真空泵背壓提高不大，配套電機(jī)能滿足系統(tǒng)要求，低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組不會(huì)危害到抽放站安全運(yùn)行。

2)工況二：設(shè)計(jì)流量下，瓦斯輸送系統(tǒng)考慮預(yù)處理裝置，系統(tǒng)壓力損失為12040Pa，水環(huán)真空排氣壓力為104.04kPa，電機(jī)軸功率需要為413kW，原有電機(jī)不能滿足抽放站運(yùn)行需要，應(yīng)采取技術(shù)措施。因此，當(dāng)?shù)蜐舛韧咚馆斔拖到y(tǒng)設(shè)置完善的氣體預(yù)處理或長(zhǎng)距離輸送且沒(méi)有加壓措施情況下，水環(huán)真空泵背壓增加較大，配套電機(jī)不能滿足系統(tǒng)要求，系統(tǒng)直接接入后會(huì)影響抽放站抽采能力。

3)工況三：實(shí)際流量為設(shè)計(jì)流量90%時(shí)，排氣壓力為104.04kPa時(shí)，泵軸功率為372kW，電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)為1.07，基本能滿足要求。因此，當(dāng)系統(tǒng)阻力較大，水環(huán)真空泵排氣背壓較高，但抽放混合流量減少時(shí)，配套電機(jī)也能滿足要求。

2.4、改善系統(tǒng)壓力可采取的措施

1)加強(qiáng)抽采管理、減少真空系統(tǒng)泄漏，可提高抽采瓦斯?jié)舛取p少抽采混合量，可有效降低水環(huán)真空泵的功率、提高電機(jī)富余系數(shù)。如冀中能源宣東煤礦風(fēng)井瓦斯抽采站初始瓦斯抽采濃度為15%，瓦斯電站建成后水環(huán)真空泵出力略顯缺陷，煤礦加強(qiáng)抽采措施后瓦斯抽采濃度提高到20%，在其它條件不變情況下完全能滿足瓦斯電站需要，并能保證煤礦安全抽采。

2)當(dāng)采取上述措施不能滿足要求時(shí)，在抽放站電氣系統(tǒng)基本不變的前提下，可適當(dāng)增加電機(jī)功率。如陽(yáng)煤集團(tuán)平舒煤礦麻地溝瓦斯抽采站水環(huán)式真空泵配套電機(jī)功率為400kW，低濃度瓦斯電站擬采用冷凍式深度脫水技術(shù)，系統(tǒng)阻力較大，原有電動(dòng)機(jī)功率缺陷，技術(shù)論證后更換為450kW電機(jī)，其它系統(tǒng)基本不變。改造后瓦斯抽采站可以滿足低濃度瓦斯輸送需要。

3)如果上述技術(shù)措施仍不能滿足要求時(shí)，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可設(shè)置中間泵站，采取水環(huán)真空泵或水力噴射泵加壓以克服瓦斯輸送系統(tǒng)阻力。如潞安集團(tuán)和順一緣煤礦瓦斯抽采站設(shè)計(jì)時(shí)水環(huán)式真空泵背壓較低，隨著瓦斯抽采量大幅度，原有水環(huán)式真空泵不能滿足低濃度瓦斯輸送需要，抽采站改造條件也比較差，系統(tǒng)采用在中間設(shè)置水環(huán)真空泵加壓方案，可以滿足瓦斯輸送需要，但占地和投資較大，運(yùn)行管理要求也比較高。

4)低濃度瓦斯也可以采用真空變壓吸附提純技術(shù)，將低濃度瓦斯?jié)舛忍岣吆箝_(kāi)展遠(yuǎn)距離輸送或開(kāi)展瓦斯預(yù)處理。但低濃度瓦斯真空變壓吸附提純方案投資較大、運(yùn)行成本較高，不宜應(yīng)用在低濃度瓦斯發(fā)電上。3、低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)建議

1)低濃度瓦斯發(fā)電站宜靠近瓦斯抽放站，管道附件設(shè)置、管路布置、管材選擇要安全合理，最大限度地減少系統(tǒng)阻力。

2)新建低濃度瓦斯抽放站，水環(huán)真空泵設(shè)計(jì)選型時(shí)可根據(jù)綜合利用條件適當(dāng)提高選取背壓范圍。

3)建設(shè)低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組應(yīng)切實(shí)落實(shí)以下三個(gè)環(huán)節(jié)：認(rèn)真收集瓦斯抽放站設(shè)計(jì)詳細(xì)數(shù)據(jù)，全面了解各專業(yè)設(shè)計(jì)基本情況，務(wù)求數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試瓦斯抽采站實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括井下抽采狀況、實(shí)際抽采量、抽采濃度、電機(jī)功率等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)測(cè)試應(yīng)在不同時(shí)間段內(nèi)開(kāi)展，并和原始設(shè)計(jì)開(kāi)展比照；了解礦井開(kāi)采計(jì)劃和后續(xù)瓦斯抽采計(jì)劃，對(duì)瓦斯輸送系統(tǒng)規(guī)模開(kāi)展初步規(guī)劃。

綜上所述，瓦斯發(fā)電機(jī)組建設(shè)前期應(yīng)對(duì)以上因素開(kāi)展綜合性分析，根據(jù)抽放站原始設(shè)計(jì)、實(shí)際運(yùn)行狀況、后期抽采計(jì)劃等因素制定合理整改措施，這是保證低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組、瓦斯抽放站、煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。4、結(jié)論

1)低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組設(shè)置氣體預(yù)處理裝置可以改善機(jī)組運(yùn)行狀況、提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性，應(yīng)積極推廣，但其系統(tǒng)阻力較大，會(huì)影響瓦斯抽采站水環(huán)真空泵安全運(yùn)行，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)造成一定隱患，這是低濃度瓦斯預(yù)處理技術(shù)在瓦斯發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用推廣的一