澳大利亚煤层气发电项目

6 甲烷抽放系统 最初，实施煤层气抽放是为了提高煤矿生产安全，保障阿平矿和陶尔矿这两 个高瓦斯矿井能持续生产。现在，虽然提高煤矿生产安全仍是煤层气抽放的一个 重要因素，但甲烷作为一种能源来利用所获得的环境效益却变得越来越重要。阿 平矿和陶尔矿分别于1981年和1989年开始甲烷抽放工作。 在阿平矿和陶尔矿，甲烷抽放站的核心设备是一组水环式真空泵(阿平矿安 装7台、陶尔矿安装9台)，其最大实用抽放能力分别为6ｍ?３／ｓ和7?5ｍ?３ ／ｓ，在需要时，通过开动指定数目的真空泵，抽放能力可以满足不同的抽放要 求，随着运转真空泵的增加，抽放能力不断增加。 在每座矿井，四通八达的甲烷抽放管道网把井下甲烷抽放点和地面抽放站联 接在一起。在开采前，通过将抽气钻孔打到采准工作区前部煤层中，对所有要采 煤层的甲烷进行预抽放，同时，在现采长壁工作面附近，通过利用不同排布的穿 层钻孔，对下部煤层实施采后抽放。两矿还对已封闭的采空区残余甲烷进行抽放 。 由于受后退式长壁采煤工作面的影响，地层松驰，结果穿层钻孔从下伏煤层 中抽排出大量的甲烷。从长壁工作面附近穿层钻孔获得的甲烷产量明显地受采煤 工作面推进速度的影响。 7 燃料气体的特征 来自甲烷抽放站的气体燃料的流速和纯度受开采生产的影响。尤其是在连续 长壁采区之间，回采顺序的变化对这些气体参数影响显著。从甲烷排放站输出的 可燃气体含有来自于水环式真空泵密封水和煤层中的水分，可燃气体的温度一般 高出周围大气温度15℃，从泵站输出的气体压力大约是10ｋＰａ。从矿井中抽出 的气体含有粉尘颗粒，其中大部分在密封水系统中被收集清除。 可燃气体组分变化非常大。一般是，甲烷浓度为50～８５％，CO?２浓度为 0～５％，非甲烷烃类浓度不超过1%，其中空气含量可达50%。煤层气成分的变化 以及甲烷收集和抽放参数的改变都会引起可燃气体的组分变化。 一般情况下，甲烷含量的变化率很低，这是因为在井工矿井抽放甲烷地段内 ，与之相连的抽放孔很多(300～４００个)。但有些情况能加大甲烷含量的变化 速率，它们包括： (1)甲烷抽放真空条件的改变，包括改变工作真空泵的数目。当真空泵起动 或关闭时，抽气压力改变，引起甲烷含量的变化，它能使甲烷含量在10分钟内增 加或降低5～１５％。 (2)井下钻孔计划正在继续进行，虽然此时新钻孔的联结(联结到抽放网上) 只能引起甲烷含量的微小变化，但管道分布区内大块段钻孔的联结或隔离，却能 造成甲烷含量的显著变化。虽然大面积内钻孔的联结或隔离对可燃气体组分的影 响可以通过有序的引入而减少到最小程度，但一般仍能在极短时间内造成甲烷含 量变化20%。 也存在这种可能，即可燃气体的供给可能在一较短时间内完全中止，例如， 由于供电中断。在这种情况下，甲烷排放管道受到高纯度甲烷的迅速加压，这时 ，必须在地面将这些甲烷通过紧急排放管道排放到大气中。 8 发电厂 煤层气发电厂使用的是多台卡特皮勒(Ｃａｔｏｒｐｉｌｌａ)G3516型火花 点燃往复式燃气发动机。每台发动机直接驱动一台额定功率为1000ｋＷ的单体发 电机，有两条气流分别被引入到组件封壳内，并以发动机负荷确定的速度、成比

例地输送给发动机。两股气流在发动机的燃料进气总管内混合，为卡特皮勒G351 6型火花点燃往复式燃气发动机提供燃料，而发动机本身又驱动一台电压为415V 、额定功率为1MW的发电机。每一套发动机／发电机机组均被安装于根据组件本 身设计的单个隔音封壳内，这为发电机机组的移位装配、改换位置的轻便性，和 分段，扩容的适应性提供了方便。 作为两个独立的发电厂地，阿平矿和陶尔矿的设备功能组件都有自己本身的 发电组件、变压器、变电所和同步配台站。阿平矿安装54套发动机／发电机机组 ，而陶尔矿安装40套。 阿平矿和陶尔矿的甲烷抽放站分别为各矿的煤层气发电厂提供了主要的燃料 来源。同时，阿平矿利用一部分矿井回风空气中的低浓度甲烷作为本矿发电机燃 料的补充，所有这些供给交电机组的空气都由阿平矿矿井回风提供，回风中一般 含有0?5～１?０%的甲烷，这种低浓度甲烷的利用为该矿发电厂电力输出额提 供了大约8?0ＭＷ的电能。对于煤矿来说，这是第一次把利用矿井回风发电这种 想法应用于实践。不幸的是，这种方法在陶尔矿却不适用，因为矿井回风在陶尔 矿不能长期供发电厂使用。 除了利用矿井提供的甲烷外，这两个发电厂也准备购买天然气发电。AGL公 司供给的天然气可以用作一种替代能源，以补充矿井甲烷抽放量的不足。通过改 变两个发电厂之间的、地下输送连接管道中的矿井甲烷流向，阿平矿和陶尔矿两 地的矿井甲烷供给和需求之间的不平衡可以得到调节。 9 新增电能

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