煤矿瓦斯抽放站提高瓦斯利用率的研究

张宏进

（西山煤电集团 杜儿坪矿，山西 太原 030022）

1 杜儿坪矿的瓦斯利用现状

西山煤电杜儿坪矿的地面固定瓦斯抽放站于2007年投入运行，运行现状属于一用两备，抽放泵均选用2BEC72型的水环真空泵。因其属于高瓦斯矿井，抽放瓦斯浓度达到30%以上，并且浓度较稳定，符合我国瓦斯二次利用条件，公司经过市场调研，决定建设瓦斯发电厂，将矿井抽出的瓦斯进行二次利用发电，既能减少大气污染，又能创收利润增加效益，并可成为一项世界级的环保项目。2008年杜儿坪矿的瓦斯发电厂建成，一期工程共有3台机组，装机容量每台7 100 kW，发电厂运行稳定，直接接入了北石沟6 kV开闭所的Ⅱ段高压开关柜8736上网发电，用于北石沟站的供电。随着北石沟35 kV变电站2011年7月份的投入运行，瓦斯电厂的二期工程也在加紧进行，并于2011年11月份也在35 kV系统并网发电，增加了四台机组，目前共有7台机组运行。随着北石沟变电站的升压改造的完工，瓦斯发电厂的二期工程也就正常投入运行。

2 瓦斯利用中的存在问题

瓦斯发电厂的二期工程投入运行后，新问题出现了。由于瓦斯发电厂发电机组增加了、对瓦斯抽放的要求更高了，只有保证抽放浓度和抽放量才能更好地保证发电机组的可靠运行。这就要求地面瓦斯抽放系统如何能够避免跑气、漏气现象的发生，提高浓度、保证抽放量，更好地为电厂输送所需的瓦斯。针对这一问题，相关领导及技术人员对矿井的瓦斯抽采系统进行全面调研了解，发现井上下几处存在漏气现象，抽放站的φ377阀门在瓦斯抽放泵正常调研运行时，需开一定角度，我们通常开启10°，保证泵的安全运行，不致使瓦斯从泵体溢出，进入泵房内，引起瓦斯超限断电停泵现象的发生。这样，抽放泵的运行是保证了，可是有一部分瓦斯就这样白白地流走了。做为瓦斯利用的发电厂来说，这种瓦斯泄漏使发电厂感到可惜、心疼。带着这一问题，一帮人又进行了现场调研试验，发现开启泵时φ377阀门需要开启一定的角度，而在电厂机组全部启动运行正常后，φ377阀门就可以关闭了，有可能把这一部分瓦斯也有效地加以利用。经过近一年来的调研和试验，这种方案运行效果良好，不仅保证了瓦斯抽放系统的安全运行，又能更加提高发电厂的经济效益。再运行一段时间后，发现这种方法费时费力、不很可靠，运行人员总是要考虑φ377阀门的开启关闭状态；每次在倒泵时，φ377阀门关的早了会导致瓦斯溢出停泵，造成停泵事故；关的晚了瓦期泄漏严重，白白地浪费掉，损失经济效益。因此，又需寻求良策。

3 提高瓦斯利用率的具体方案

杜儿坪矿机电科与瓦斯发电厂技术人员，多次现场调研探讨、多方考虑后，决定采取一项更简单有效的方案：决定在3号泵的φ377管道与3号泵的进气管道之间进行连通，这样可使泵运行过程中利用φ377管道排出的气体进行回收，重新回到进气管道内，形成闭式循环。具体方案，见图1。从图看出，在φ377排气管路侧与泵进气管路之间连接了一个门形短路管。这个门形短路管的安装位置是非常重要的，它须安装在3号泵的φ377管路与进气管路侧，才能使泵体内溢出的气体倒流回进气管路中进行重复利用。故在新增的门形短路管靠近φ377侧和进气管路侧各安装一个球阀，安装位置需选择合适，人员操作还得便利。经现场调研后，球阀的安装用于控制两个管路间的连通与否，作为可调节设备。这样改造后，在泵正常开启时和运行中，运行泵的φ377开启10°左右，两台备用泵的φ377开启20°左右；运行人员即便是倒泵过程中忘了阀门的操作，也不会影响到泵的安全运行，瓦斯浓度一样能得到保障。既保证抽放泵的安全运行，又不使瓦斯白白浪费，得到了更好的效果。

图1 提高瓦斯利用率的方案简图

门形短路管安装完毕后，为了便于监测，我们在门形短路管上安装了一个气体压力计，直接用软管引至抽放泵旁，运行人员巡检泵的同时，可方便观察到管内的压力显示，判断门形短路管的运行状态，一但发现压力变化或没有压力时，要及时检查新增门形短路管和新增两个阀门的开启、运行状态；并要及时用瓦斯检测仪测量泵房内的瓦斯浓度，判断是否有瓦斯从泵体内溢出，若泵房内瓦斯浓度超过0.5%就须采取相应的泵房通风措施，以确保抽放泵的安全运行。

改造之后，北石沟抽放站的运行一直很稳定，没有因为泵体内瓦斯的涌出而造成停泵事故，并且φ377阀门的操作次数明显降低，减轻了运行维护中的工作量。这样改造后的效果，主要表现在发电厂的运行中，供气质量有了保障，基本没有因为瓦斯供给问题而造成停机事故，并且比原来的浓度有所上升；使发电厂二期工程的4台发电机组全部可靠运行，井下的热风供给和职工宿舍的取暧问题有了保障。从抽放站到瓦斯发电厂来说，这一技术改造，把几年来存在的问题得到了较好解决，使得我矿的抽放和发电工作双双丰收。

4 结束语

经过一年来的运行表明，所述改造技术可在任何煤矿瓦斯发电项目得到推广，减少了瓦斯损失量，提高了电厂的效益，保障了抽放泵的安全运行，对经济效益和安全生产都有很好效果。