低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)及操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層氣發(fā)動機及煤層氣發(fā)電機組的技術(shù)領(lǐng)域，更特別地涉及低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)及操作該系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣以甲烷為主的烴類與空氣的混合物。中國的煤層氣資源量達36.8萬億m3，可采資源量約10萬億m3。如果煤層氣得以有效利用，可彌補天然氣缺口近三分之一，但由于技術(shù)等方面的因素，使中國的煤層氣資料利用率較低。就溫室效益而言甲烷是二氧化碳的20多倍，煤層氣直接排入大氣中不僅造成能源的浪費也造成環(huán)境的污染。在國家相關(guān)政策的激勵下，煤礦企業(yè)已經(jīng)開始重視煤層氣的綜合利用，利用風機抽取煤層氣用于民用和煤層氣發(fā)電機組，使高濃度煤層氣得到了比較完善的利用。但是濃度低于15%的低濃度煤層氣，在爆震極限范圍內(nèi)輸送過程中容易發(fā)生爆炸，如果不采用特殊的安全措施容易發(fā)生安全事故。另外由于煤層氣在抽取過程中其濃度發(fā)生變化，特別是低濃度煤層氣由于濃度的波動使其在發(fā)動機工作過程中出現(xiàn)點火困難、功率波動等問題。因此由煤礦抽取的低濃度煤層氣難以被充分利用，特別是在濃度低于10%時，一般被直接排放到大氣中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)及操作該系統(tǒng)的方法，采用該方法后可以安全的抽取并輸送低濃度煤層氣，低濃度煤層氣經(jīng)調(diào)配后可以使發(fā)動機連續(xù)穩(wěn)定運行，達到了節(jié)能減排的目的。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0005]低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)，包括輸氣管路，在所述輸氣管路的頭部安裝有煤層氣抽取裝置，從所述煤層氣抽取裝置的出口開始，沿著煤層氣輸出的方向，在輸氣管路上依次設(shè)有由控制柜控制的防靜電裝置、除水除塵裝置、煤層氣甲烷含量調(diào)配裝置和煤層氣壓力調(diào)整裝置，且在輸氣管路的尾部安裝有煤層氣與空氣混合裝置；所述煤層氣與空氣混合裝置將混合后的氣體送入煤層氣發(fā)動機燃燒做功，煤層氣發(fā)動機進而帶動發(fā)電機工作。
[0006]進一步的，所述的防靜電裝置包括至少兩個靜電檢測釋放器，所述靜電檢測釋放器安裝在輸氣管路的不同位置。當輸氣管路比較短時，設(shè)置兩個靜電檢測釋放器，其中一個靜電檢測釋放器設(shè)置在煤層氣抽取裝置的入口，另一個設(shè)置在煤層氣抽取裝置的出口 ；當輸氣管路比較長時，間隔一定距離布置設(shè)置多個靜電檢測釋放器。
[0007]進一步的，所述的煤層氣抽取裝置的入口位置和出口位置還安裝有水霧噴射器。
[0008]進一步的，所述的除水除塵裝置包括串聯(lián)在輸氣管路上的旋流除水除塵器，所述的旋流除水除塵器還與一個濾清器相連；所述旋流除水除塵裝置從煤層氣中除去的水分經(jīng)濾清器過濾后，流入儲水池供水霧噴射器重復利用。
[0009]進一步的，所述的煤層氣與空氣混合裝置包括一個混合器，所述的混合器的一端與空氣進氣管路相連，另一端與煤層氣的輸氣管路相連，且混合器混合后的氣體進入煤層氣發(fā)動機燃燒做功，進而帶動發(fā)電機工作。
[0010]進一步的，在所述混合器與煤層氣發(fā)動機相連的電路上還串聯(lián)有電子節(jié)氣門和阻火器。
[0011]進一步的，所述的煤層氣甲烷含量調(diào)配裝置包括高濃度煤層氣儲柜和電磁流量閥，所述的高濃度煤層氣儲柜安裝在輸氣管路的一側(cè)，其出口與輸氣管路相連通；所述的電磁流量閥控制高濃度煤層氣儲柜的甲烷輸出流量。
[0012]進一步的，在所述的輸氣管路上安裝有截止閥、穩(wěn)壓調(diào)壓閥、甲烷濃度傳感器和壓力傳感器。
[0013]該系統(tǒng)的工作過程如下:
[0014]從煤礦中抽取低濃度煤層氣，并采用水霧噴射及靜電檢測釋放裝置防止煤層氣輸送過程中產(chǎn)生靜電為發(fā)生爆炸等事故，對抽取的煤層氣進行除水、除塵并調(diào)配其甲烷含量，使經(jīng)調(diào)配后的低濃度煤層氣滿足內(nèi)燃機的要求，然后經(jīng)調(diào)壓并與空氣混合后進入煤層氣發(fā)動機燃燒做功，帶動發(fā)電機工作對外輸出電力。
[0015]低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)的操作方法，
[0016]步驟1供氣系統(tǒng)起動前進行開機自檢，檢測各設(shè)備工作是否正常，并檢測管路是否存在靜電積累問題；
[0017]步驟2如果自檢不合格，進行故障檢修和排除；如果自檢合格，則起動水霧噴射器，使水霧噴射器在管路內(nèi)產(chǎn)生細小的水霧，同時靜電釋放器將積累的靜電釋放；
[0018]步驟3起動煤層氣抽取裝置抽取低濃度煤層氣；
[0019]步驟4安裝在輸氣管路中的各個傳感器檢測煤層氣的濃度及壓力，控制柜根據(jù)需要對輸氣管理中煤層氣的濃度和壓力進行調(diào)整，將進入發(fā)動機的煤層氣壓力穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)，達到安全輸送低濃度煤層氣并僅可能完全燃燒的目標。
[0020]進一步的，當煤層氣中的甲烷含量小于10%，控制系統(tǒng)開啟甲烷濃度調(diào)配裝置，將預先儲存在燃氣罐中的高濃度煤層氣補充一部分到低濃度煤層氣中將甲烷含量調(diào)整到10%以上。
[0021]進一步的，經(jīng)旋流除水除塵裝置從煤層氣中除去的水分經(jīng)過濾后，流入儲水池供水霧噴射器重復利用，節(jié)約了水資源。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]第一:起動風機抽取低濃度煤層氣，煤層氣輸送過程中因有水霧的存在阻止了靜電的產(chǎn)生和積累；
[0024]第二:煤層氣流經(jīng)除水除塵裝置時除去其中的水分和顆粒物，經(jīng)旋流除水除塵裝置從煤層氣中除去的水分經(jīng)過濾后，流入儲水池供水霧噴射器重復利用，節(jié)約了水資源。
[0025]第三:安裝在管路中的傳感器檢測煤層氣的濃度及壓力，如果甲烷含量小于10%，控制系統(tǒng)開啟甲烷濃度調(diào)配裝置，將預先儲存在燃氣罐中的高濃度煤層氣補充一部分到低濃度煤層氣中將甲烷含量調(diào)整到10%以上。
[0026]第四:調(diào)壓穩(wěn)壓裝置將進入發(fā)動機的煤層氣壓力穩(wěn)定在一點范圍內(nèi)；煤層氣發(fā)動機工作后為了保證系統(tǒng)的安全性，甲烷濃度傳感器實時監(jiān)測進入發(fā)動機低濃度煤層氣的甲烷含量，及時調(diào)配濃度。如果管路中的壓力傳感器檢測到壓力突然超過一定設(shè)定數(shù)值，說明發(fā)動機發(fā)生了回火等異常問題，除了管路中安裝了阻火器防止引燃管路中的煤層氣外，系統(tǒng)中安裝的電磁截止閥將及時切斷煤層氣管路。達到安全輸送低濃度煤層氣并僅可能完全燃燒的目標，防止低濃度煤層氣排放到大氣中，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。
【附圖說明】
[0027]通過對結(jié)合附圖所示出的實施方式進行詳細說明，本發(fā)明的上述以及其他特征將更加明顯，其中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的低濃度煤層氣發(fā)動機的防爆供氣系統(tǒng)工作示意圖。
[0029]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式用于低濃度煤層氣發(fā)動機的防爆供氣系統(tǒng)的操作方法的邏輯流程圖。
[0030]圖中:101輸氣管路，102靜電檢測釋放器，103水霧噴射器，104風機，105手動截止閥，106濾清器，107旋流除水除塵器，108電磁截止閥，109穩(wěn)壓調(diào)壓閥，110甲烷濃度傳感器，111壓力傳感器，112煤層氣流量控制閥，113煤層氣/空氣混合器，114空氣流量控制閥，115進氣管，116空氣濾清器，117電子節(jié)氣門，118阻火器，119發(fā)電機，120煤層氣發(fā)動機，121控制柜，122電磁流量閥，123高濃度煤層氣儲柜。
【具體實施方式】
[0031]在下文中，將參考附圖通過實施方式對本發(fā)明提供的低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)及操作該系統(tǒng)的方法進行詳細的描述。應該理解，下述實施方式僅僅是示例性的，而非限制性的。
[0032]如圖1所示，該低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)包括輸氣管路101，靜電檢測釋放器102，水霧噴射器103，風機104，手動截止閥105，濾清器106，旋流除水除塵器107，電磁截止閥108，穩(wěn)壓調(diào)壓閥109，甲烷濃度傳感器110，壓力傳感器111，煤層氣流量控制閥112，煤層氣/空氣混合器113，空氣流量控制閥114，進氣管路115，空氣濾清器116，電子節(jié)氣門117，阻火器118，發(fā)電機119，煤層氣發(fā)動機120，控制柜121，電磁流量閥122，高濃度煤層氣儲柜123。
[0033]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，低濃度煤層氣發(fā)動機防爆供氣系統(tǒng)包括輸氣管路101，在所述輸氣管路的頭部安裝有風機104，從風機104的出口開始，沿著煤層氣輸出的方向，在輸氣管路上依次設(shè)有由控制柜控制的靜電檢測釋放器102、水霧噴射器103、手動截止閥105、旋流除水除塵器107，電磁截止閥108，穩(wěn)壓調(diào)壓閥109，甲烷濃度傳感器110，壓力傳感器111，煤層氣流量控制閥112 ;且在輸氣管路的尾部安裝有煤層氣/空氣混合器113 ;所述煤層氣/空氣混合器113將混合后的氣體進入煤層氣發(fā)動機120燃燒做功，煤層氣發(fā)動機