摘要：瓦斯发电机组运行时，大量热量随冷却系统对机组的冷却而损失，热利用效率较低。在发电机组油冷却系统和水冷却系统上安装板式换热器，利用水作为介质，可高效率回收大量热量；然后使用合理设计的供回水管路系统，可实现对办公楼和澡堂的热水供应和冬季供暖，取代原来使用的燃煤锅炉。在供回水管路系统上加装自动控制装置，实现无人值守，进一步减少了操作步骤和人员投入。瓦斯发电机组余热利用的设计和应用，减少了锅炉检测维护和燃煤投入，降低人工成本，避免了污染物排放，推动了节能减排工作的开展，经济效益和安全效益显著，具有较高的推广价值。
关键词：瓦斯；发电机组；余热利用
我国煤与瓦斯突出的矿井基本建立了煤层瓦斯抽采及瓦斯利用系统。设备瓦斯发电机组是瓦斯抽采利用的主要设备，在瓦斯发电机组工作过程中产生的高温废气和冷却介质余热等。目前，在高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井中，均建立了煤层瓦斯抽采及综合利用设施。瓦斯发电是目前最主流的综合利用项目。节能减排、降低能耗、提高能源利用率是我国能源发展战略规划的重要组成部分，符合我国能源发展的规律和趋势，也是我国环境规划治理的重要组成部分。我国能源利用率为33% 左右，比发达国家低10%，至少50%的工业耗能被以各种形式的余热直接废弃。余热回收利用是提高经济性、节约燃料的有效途径。
该煤矿瓦斯发电站利用井下抽采的瓦斯气体作为燃料进行发电，投入资金1 216.5 万元，现有4台600 kW 的600GFWd-1型低瓦斯发电机组，配套8300D/Wd-1 型气体燃料发动机，总装机容量2400 kW，运行方式为4台机组同时运行。同时矿井使用2台4T 燃煤蒸汽压力锅炉提供澡堂热水和办公室供暖。为实现节能降耗目的，在发电机组冷却系统上加装板式换热器，在对发电机组冷却的同时对冷水进行加热，通过管道泵将热水打到澡堂水箱，向澡堂提供洗澡热水，淘汰燃煤锅炉。
一、板式换热器
板式换热器是由许多冲压有波纹的薄板按一定间隔、四周通过垫片密封、并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的4个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，通过板片进行热交换。传热机理是根据热力学定律“热量可以自发的由温度高的物体传递到温度低的物体”，是液—液、液—汽进行热交换的理想设备。板式换热器的结构及换热原理决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。
二、余热利用改造
1、发电机组加装板式换热器。板式换热器A 加装在发电机组油冷却系统中，高温冷却油由板式换热器A1 角孔流入，冷水由A3角孔进入板式换热器，进行热交换后，低温冷却油从A2 角孔回流到发电机组，温水由A4 角孔流入板式换热器B；板式换热器B 加装在发电机组水冷却系统上，高温冷却水由角孔B1 流入板式换热器，与进入板式换热器B 的温水进行热交换后回流到发电机组，热水由B4 角孔流出。经过热交换，由A3 角孔进入的常温水，从B4 角孔流出后温度在75 ～80 ℃。
2、供水管路设计。矿井高位水池通过闸阀12 向瓦斯发电机组冷却水池供冷水，冷却水池内冷水流向发电机组板式换热器加热，然后通过闸阀1 流入加装保温棉的保温水箱内。在热水使用低峰期可通过闸阀2、闸阀3流向冷却水塔，对热水冷却降温，然后循环使用。当保温水箱内水温降低时，可通过闸阀5 将低温水回流到冷却水池。正常用水时，关闭闸阀13，打开管道泵两端闸阀，打开闸阀14 及水箱入口闸阀，使用综合泵房内管道泵将保温水箱内热水排入澡堂水箱，供职工澡堂使用。当澡堂水箱内热水温度降低后，可通过闸阀13 将温水回流到冷却水池。
3、加装自动控制。安装温控装置对闸阀5 进行控制，在温控开关上设置相应温度，当水温降低到设置温度以下时闸阀5 打开，将冷水回流，重新通过余热利用装置加热。在澡堂水箱内安装水位控制装置并设置水位，当水位降低到最低水位时，相应闸阀打开，管道泵起动，向澡堂水箱加水；当澡堂水箱水位达到最高水位时，相应闸阀关闭，管道泵停止运行。增加澡堂水箱温控装置，澡堂水箱水温降低时，通过闸阀13、闸阀14、闸阀15 或闸阀16 将低温水回流，重新经过余热利用装置加热。通过加装自动控制装置，减少人工操作步骤，降低了人员投入和工人劳动强度。
4、创造的效益。发电机组余热利用系统正常运行后，该矿停止使用原有的2台4t 燃煤蒸汽压力锅炉，每年可节约燃煤2000 t，每年可减少燃煤锅炉维修费用、各种检验检测费用、环保治理费用约30万元，锅炉停止使用后可减少岗位工9人，每年可减少工资支出约36万元，经济效益显著。使用燃煤锅炉排放大量硫化物等污染物，对环境造成污染。瓦斯发电机组余热利用则为清洁能源，全程无污染物的排放，具有极高的环保效益。燃煤蒸汽锅炉使用压力容器，具有一定的爆炸危险性，余热利用系统比原有的燃煤蒸汽压力锅炉更加安全高效。余热利用系统安装后，提升了发电机组冷却系统的冷却效果，延长了部分配件的使用寿命。
结束语
加装板式换热器余热利用、余热锅炉、烟气余热回收是目前常见余热利用形式，具有极高节能环保价值，符合国家当前能源。在瓦斯发电机组的油冷却和水冷却系统上加装板式换热器进行余热利用，热利用效率较高，同时提升冷却系统的冷却效果，经济效益和安全效益显著，具有较高推广价值。
参考文献：
[1] 段君寨，黄新元.锅炉深度利用烟气余热变能级系统的原理与设计[J].华电技术，2014，36（12）．
[2] 刘文和，杨若依． 低热值煤气燃气轮机联合循环发电在钢铁厂的应用［J］． 燃气轮机技术，2013，17（1）：21-25．
[3] 吴克锋，申建东.烟气深度冷却系统在1000 MW超超临界机组的应用[J].中国电力，2014，47（4）：32－37．
[4] 马福军． 利用火力发电厂的循环水通过热泵进行采暖供热的可行性探讨［J］． 节能技术，2012，20（4）：23．
[5] 季杰，刘可亮，裴刚． 以电厂循环水为热源利用热泵区域供热的可行性分析［J］． 暖通空调，2015，35（2）：07．
[6] 李秀云，严俊杰，林万超． 用等效热降法确定排汽压力变化对机组经济性的影响［J］． 热能动力工程，2012，14（5）：5．
[7] 宋之平． 以总能系统观点与用热终端高效化为特征的大中型火电机组联产供热系统新模式［J］． 中国电机工程学报，2013，09.
