低濃度瓦斯機組直接接入抽放站時會對瓦斯抽放站水環真空泵運行造成一定影響，基于瓦斯抽采站安全運行的重要性，文章對瓦斯電站建成后水環真空泵運行工況進行了針對性分析，并提出了改善系統壓力的措施，結果表明，只要對水環真空泵采取合理的技術措施，低濃度瓦斯發電站的建設不會對瓦斯抽采站運行帶來安全隱患。

　　高瓦斯礦井或瓦斯突出礦井均建有永久性地面瓦斯抽放站，受礦井抽采條件限制，大部分地面瓦斯抽放站抽采的瓦斯濃度較低，主要綜合利用方式是采用低濃度瓦斯發電機組進行發電。低濃度瓦斯輸送系統一般采用細水霧和低濃度瓦斯混合輸送方式，瓦斯進入發電機組之前一般只進行簡單處理，瓦斯品質較差，較多的水、粉塵進入瓦斯發電機組，導致一系列的問題出現，主要表現為發電效率下降、出力降低、設備可用率大幅度縮減、運行維護成本增加等。因此，低濃度瓦斯發電機組應設置瓦斯預處理系統，以提高機組運行經濟性、穩定性、可靠性。低濃度瓦斯預處理系統阻力較大，同時因為低濃度瓦斯加壓存在諸多技術難題，絕大多數低濃度瓦斯輸送動力完全依靠抽放站排氣背壓，瓦斯輸送系統的接入會對抽放站水環真空運行造成一定程度的影響。針對上述情況，文章對瓦斯電站建成后水環真空泵運行工況進行了分析，并提出了改善系統壓力的措施。

1、低濃度瓦斯輸送阻力計算

　　低濃度瓦斯發電機組裝置較多，主要包括水封阻火器、絲網過濾器、瓦斯專用干式阻火器、流量測量裝置、霧化裝置、低濃度瓦斯預處理裝置、各類閥門等。低濃度瓦斯輸送系統阻力計算如下：

　　沿程阻力可按式(1)～(3)進行計算：

　　1)工況一：設計流量下，低濃度瓦斯不考慮預處理裝置，系統壓力損失為7540Pa，水環真空排氣壓力為99.54kPa，電機軸功率為374kW，電機備用系數為1.06，基本能夠滿足要求。因此，當瓦斯輸送系統未設置瓦斯預處理裝置或瓦斯輸送距離不遠時，系統直接接入后水環真空泵背壓提高不大，配套電機能滿足系統要求，低濃度瓦斯發電機組不會危害到抽放站安全運行。

　　2)工況二：設計流量下，瓦斯輸送系統考慮預處理裝置，系統壓力損失為12040Pa，水環真空排氣壓力為104.04kPa，電機軸功率需要為413kW，原有電機不能滿足抽放站運行需要，應采取技術措施。因此，當低濃度瓦斯輸送系統設置完善的氣體預處理或長距離輸送且沒有加壓措施情況下，水環真空泵背壓增加較大，配套電機不能滿足系統要求，系統直接接入后會影響抽放站抽采能力。

　　3)工況三：實際流量為設計流量90%時，排氣壓力為104.04kPa時，泵軸功率為372kW，電動機備用系數為1.07，基本能滿足要求。因此，當系統阻力較大，水環真空泵排氣背壓較高，但抽放混合流量減少時，配套電機也能滿足要求。

　　2.4、改善系統壓力可采取的措施

　　1)加強抽采管理、減少真空系統泄漏，可提高抽采瓦斯濃度、減少抽采混合量，可有效降低水環真空泵的功率、提高電機富余系數。如冀中能源宣東煤礦風井瓦斯抽采站初始瓦斯抽采濃度為15%，瓦斯電站建成后水環真空泵出力略顯不足，煤礦加強抽采措施后瓦斯抽采濃度提高到20%，在其它條件不變情況下完全能滿足瓦斯電站需要，并能保證煤礦安全抽采。

　　2)當采取上述措施不能滿足要求時，在抽放站電氣系統基本不變的前提下，可適當增加電機功率。如陽煤集團平舒煤礦麻地溝瓦斯抽采站水環式真空泵配套電機功率為400kW，低濃度瓦斯電站擬采用冷凍式深度脫水技術，系統阻力較大，原有電動機功率不足，技術論證后更換為450kW電機，其它系統基本不變。改造后瓦斯抽采站可以滿足低濃度瓦斯輸送需要。

　　3)如果上述技術措施仍不能滿足要求時，經過技術經濟比較可設置中間泵站，采取水環真空泵或水力噴射泵加壓以克服瓦斯輸送系統阻力。如潞安集團和順一緣煤礦瓦斯抽采站設計時水環式真空泵背壓較低，隨著瓦斯抽采量大幅度，原有水環式真空泵不能滿足低濃度瓦斯輸送需要，抽采站改造條件也比較差，系統采用在中間設置水環真空泵加壓方案，可以滿足瓦斯輸送需要，但占地和投資較大，運行管理要求也比較高。

　　4)低濃度瓦斯也可以采用真空變壓吸附提純技術，將低濃度瓦斯濃度提高后進行遠距離輸送或進行瓦斯預處理。但低濃度瓦斯真空變壓吸附提純方案投資較大、運行成本較高，不宜應用在低濃度瓦斯發電上。

3、低濃度瓦斯發電機組設計建議

　　1)低濃度瓦斯發電站宜靠近瓦斯抽放站，管道附件設置、管路布置、管材選擇要安全合理，最大限度地減少系統阻力。

　　2)新建低濃度瓦斯抽放站，水環真空泵設計選型時可根據綜合利用條件適當提高選取背壓范圍。

　　3)建設低濃度瓦斯發電機組應切實落實以下三個環節：認真收集瓦斯抽放站設計詳細數據，全面了解各專業設計基本情況，務求數據準確；需要現場測試瓦斯抽采站實際運行數據，包括井下抽采狀況、實際抽采量、抽采濃度、電機功率等數據，數據測試應在不同時間段內進行，并和原始設計進行對比；了解礦井開采計劃和后續瓦斯抽采計劃，對瓦斯輸送系統規模進行初步規劃。

　　綜上所述，瓦斯發電機組建設前期應對以上因素進行綜合性分析，根據抽放站原始設計、實際運行狀況、后期抽采計劃等因素制定合理整改措施，這是保證低濃度瓦斯發電機組、瓦斯抽放站、煤礦安全生產的關鍵。

4、結論

　　1)低濃度瓦斯發電機組設置氣體預處理裝置可以改善機組運行狀況、提高機組運行經濟性、穩定性、可靠性，應積極推廣，但其系統阻力較大，會影響瓦斯抽采站水環真空泵安全運行，對煤礦安全生產造成一定隱患，這是低濃度瓦斯預處理技術在瓦斯發電領域應用推廣的一個瓶頸，應積極采取應對措施。

　　2)低濃度瓦斯發電建設時，應對瓦斯發電站、瓦斯輸送系統、瓦斯抽放系統進行全面認真分析，以確認低濃度瓦斯發電機組對瓦斯抽放站水環真空泵的影響程度，進而采取相應的技術措施，保證瓦斯抽采站水環真空泵安全運行。