煤层气发电的可行性研究-赵玉龙(1)

燃机的进口等处还必须设置放散装置，放散口应高于周围建筑至少3米。在煤层气管道的合适位置还应设置充氮口，便于气体置换时使用。 3.5煤层气发电工艺流程

以山西兰花大宁煤层气电厂为例，大宁煤矿抽放站通过水环式真空泵抽采的煤层气先输入两个1.5万立方米的储气柜内，再通过煤层气管道进入预处理系统，经预处理系统处理后，先经过一个50m3的稳压罐，再由管道分别输送至燃气内燃机组燃烧做功发电。燃机排出的高温烟气进入余热锅炉，余热锅炉产生压力2.5MPa,温度400℃过热蒸汽进入汽轮发电机组做功发电，余热锅炉排出的低温烟气经烟囱排向大气。这与国产燃气发电机组将做过功的尾气直接对空排放相比大大提高了效率。

兰花大宁煤层气发电厂装机容量为8×4MW燃气内燃发电机组配4×4.38t/h余热锅炉＋3MW组合快装凝汽式汽轮发电机组，建成投产后具备35MW的发电能力。以山西兰花大宁煤层气发电厂的德国道依茨TCG2032型燃气内燃机为例，一台此燃气内燃发电机组能够产生20799 Nm3/h温度为461℃的尾气，两台此燃机的尾气即可满足一台EGS4.38-2.45/400NSV型余热锅炉的需要，余热锅炉产生的蒸汽用来发电或者供暖均可。 流程图如下：

4 煤层气资源回收利用的节能成果和经济效益

4.1节能成果

节约和合理利用能源是国家在经济发展和各项工程建设中的一项重要方针政策。本项目节能成果如下：

1）本工程选用德国道依茨燃气发电机组，此机组采用低氮燃烧技术，即稀薄燃烧技术、精确的空气/燃气比控制技术及充气密度控制技术等，这大大控制了NOX的生成，NOx排放值<500 mg/Nm3。山西兰花大宁煤层气电厂每年可消耗5400万M3（折纯）煤层气，避免了直接排空造成的环境污染问题，同时相当于节约81270吨标准煤。

2）一般小容量的燃气内燃发电机组均为单循环发电运行，机组尾气直接对空排放，发电效率仅为29-30%。本工程选用的主机设备为德国道依茨生产的TCG2032V16燃气内燃发电机组，该机组安装两台涡轮增压器，燃机A、B两侧缸燃烧后的尾气分别推动这两个涡轮增压器旋转，用来提高进气压力。这不但实现了余热利用，还提高了机组效率。发电机额定功率为3905kW，润滑油消耗量仅为0.296 g/kWh，发电效率为41.78%，机组单机容量大、发电效率高，维护周期长。中修运行时间不少于32000小时，大修运行时间不小于64000小时。

本工程属燃气—蒸汽联合循环，是由燃气内燃发电机组、余热锅炉、快装式汽轮发电机组成。燃气内燃发电机组排出的烟气温度高达461℃，为了回收利用余热，在每2台机组后配套一台余热蒸汽锅炉，4台余热锅炉产生的新蒸汽再拖动1台3MW凝汽式汽轮发电机进行发电，使能源得到了充分的利用，使得余热联合循环发电效率得到进一步提高。

3）余热锅炉汽水系统增加常压省煤器系统。来自汽轮机的冷凝水先送至锅炉的常压省煤器，在余热锅炉尾部与烟气进行换热，将排烟温度降低至150℃以下，尽量减少热损失。将补给水加热到120℃左右，再送入除氧器进行除氧处理，提高了整个系统的热效率。 4.2经济效益

根据大宁矿抽放站统计资料，现阶段每年抽放的煤层气约14716.8×104m3（折纯），现有发电机组和供暖锅炉仅用掉4813.2×104m3煤层气（折纯），利用率仅 32.7%，其余67.2%的煤层气约9903.6×104m3（折纯）被直接排入大气，不仅严重浪费资源，而且造成温效应。

本项目年发电量约为2.452亿度，按山西省煤层气发电最新电价每千瓦时0.509元计算，每年可实现销售收入约1.248亿元人民币。同时每年还可减少CO2排放当量８７.１万吨，通过联合国CDM审批后，每年可获得碳减排收益约6000万元，实现了经济效益、社会效益和生态效益的多方共赢。 5、结论

利用煤层气发电是实现节能减排，降耗增效，发展低碳经济的重要组成部分。国家正在制定的“十二五”煤层气发展规划即将出台，国家对于煤层气发电行业不但给予政策扶持，还给予电价补偿。煤层气发电技术已经成熟，煤层气发电行业前景广阔，煤层气发电行业正如雨后春笋般迅速成长。目前晋城地区正在运行煤层气发电厂有寺河120MW瓦斯发电厂，卡特彼勒G3520C型机组60台；山西兰花大宁35MW煤层气发电厂，MWM(道依茨)TCG2032V16型

机组8台；山西金驹煤电化股份有限公司成庄20MW瓦斯发电厂和王台42MW瓦斯发电厂，分别安装卡特彼勒G3520C型机组10台和21台。正在筹建的煤层气电厂有端氏中能明秀120MW煤层气发电厂，MWM(道依茨)TCG2032V16型机组28台；胡底150MW瓦斯发电厂，MWN(道依茨)TCG2032V16型机组38台；和瑞45MW煤层气发电厂，卡特彼勒G3520C型机组21台。

由此可见，煤层气发电厂不但符合国家产业政策，且技术可行，具有较好的社会、环保和经济多重效益，故其发展前景广阔。

参考文献

［1］冯文光.煤层气藏工程.科学出版社,2009

［2］孙茂远.煤层气开发利用手册.煤炭工业出版社,1998 ［3］孙粉锦.煤层气勘探开发理论与技术.石油工业出版社,2010 ［4］花景新.燃气应用技术.化学工业出版社,2009

作者简介：赵玉龙，男，1980年1月生，2005年本科毕业，热能与动力工程专业，从事煤层气发电运行、维护和管理工作。

联系方式：0356-4896677 ，15835689195，山西兰花大宁发电有限公司生产技术部 邮编：048000，

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