(中国石化长城润滑油华北技术支持中心 孙莎莎)

1、 煤层气是什么

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体,是煤的伴生矿产资源,属非常规天然气,是近一二十年在国际上崛起的洁净、优质能源和化工原料。俗称“瓦斯”,热值是通用煤的2-5倍,1立方米纯煤层气的热值相当于1.13kg汽油、1.21kg标准煤,其热值与天然气相当,可以与天然气混输混用,而且燃烧后很洁净,几乎不产生任何废气,是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。

2、 煤层气发电形式

山西沁水盆地是世界储量最大的高煤阶煤层气田之一,也是我国唯一已经探明的整装煤层气田。沁水盆地煤层气资源储量约为6.85万亿立方米,可采煤层气资源量为1.59万亿立方米,占全国煤层气资源总量的11.47%。山西晋城市地处沁水盆地腹部,煤层气含气区块主要分布在长河以西、芦苇河以北的沁水东部和阳城北部地区。

根据对现有的瓦斯发电厂运行情况的调查,现阶段瓦斯发电技术成熟的工艺主要有:

1、燃气锅炉带蒸汽轮机发电

燃气锅炉带蒸汽轮机发电为传统的火电机组形式,工艺技术成熟,运行可靠。但缺点是:工艺复杂,建设周期比较长,必须消耗大量的水资源,占地比较多,管理人员也比较多,能源利用效率较低,通常不到20%。所以目前规划的瓦斯电站基本不采用这种装机形式。

2、燃气轮机发电

燃气轮机是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机。后面可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电,虽使系统复杂,加大占地面积,但可大大提高燃气的利用效率。2004年以前,以矿井瓦斯为燃料的电站主机,大都采用燃气轮机,仅限制在抽采瓦斯浓度高的矿井,近年来这种装机形式的应用也逐渐减少。

3、燃气内燃机发电

随着瓦斯发电技术的发展,燃气内燃机开始作为瓦斯发电的主要设备,后面也可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电,虽使系统复杂,但可大大提高燃气的利用效率。这种机组要求进气压力低,适用瓦斯浓度范围广,甲烷的体积百分数在6%以上均可利用,因此燃气内燃机在瓦斯发电方面获得了越来越广泛的应用。为了提高能源利用率,燃气内燃发电机组从最初的简单燃气循环发电,发展到燃气—蒸汽联合循环发电,现在又逐步向联合循环发电加热电冷联供系统发展。

目前由于煤层气的安全运输和储存还难以解决,因此大部分煤层气在开采后直接进行发电,采用内燃机发电的形式,电站形式灵活,投入成本较低。

3、 煤层气发电设备润滑

煤层气发电厂的主要设备包括:气柜、管道系统、预处理设备、燃气内燃机、发电机、输变电设备等。燃气内燃机为其中的核心设备。

目前国内运行的煤层气内燃发电机组有进口机组和国产机组,都是由原来生产柴油发动机或天然气发动机的厂家经技术改造、创新而来的。国内的生产厂家主要有山东胜动集团、山东绿环动力设备有限公司、济南柴油机股份有限公司、潍坊华全动力机械有限公司、淄博柴油机总公司、康达新能源设备股份有限公司等其他生产柴油机发动机的公司。国产机组技术较为成熟、运行可靠、单机容量较大的为500～700kW机组;但近年来,胜动集团的2500kW等大功率瓦斯发电机组也已成功应用。

国外瓦斯发电设备的厂家主要有:美国卡特彼勒公司、奥地利颜巴赫公司、英国能源公司、德国道依茨公司、日本三菱重工等。进口机组较为成熟、可靠、单机容量较大的为1500～2000kW机组。

长城燃气发动机油包括:尊龙T300柴油机油和SAE 40固定式燃气发动机油和SAE 40长寿命固定式燃气发动机油,在CAT、瓦克夏、济柴等多种机型上得到应用。

四、燃气发动机油在瓦斯发电行业的应用情况

1、长城SAE 40长寿命固定式燃气发动机油在山西某煤电化公司应用

山西某煤电化公司山西发展电力产业链条的主导企业之一。其下属的4个瓦斯发电厂共有卡特彼勒G3520C发电机组100余台。该公司旗下发电厂为目前世界上利用煤矿井下抽放瓦斯气为燃料发电装机容量最大的发电厂,总装机容量120兆瓦,年发电量约8.4亿度,年利用煤矿瓦斯1.8亿立方米(折纯)。2015年11月29日,长城SAE 40长寿命固定式燃气发动机油在金驹的卡特彼勒G3520C发电机组开展运行试验,到目前为止已经超过3300小时,油品所有性能指标正常,设备运行状态稳定。

2、长城SAE 40长寿命固定式燃气发动机油在新疆泽普达新天然气热电公司的应用

新疆某天然气热电公司天然气发电机组为瓦克夏AT27发动机,输出功率2220kW,2010年12月,长城SAE40长寿命固定式燃气发动机油与某品牌燃气发动机油在瓦克夏发电机组进行对比试验,实验结果表明长城牌长寿命固定式燃气发动机油满足瓦克夏AT27天然气发电机组的润滑技术要求,换油周期达到2500小时。