2004 年以前，煤层气发电大多采用燃气轮机，经过工程验证，发现由于煤层气浓度达

不到安全要求时，机组不得不时开时停。而内燃机可以适应一定的煤层气浓度和气量的波动，
这使得燃气内燃机发电机组在煤层气发电方面获得了越来越广泛的应用。

 

　　

4、煤层气发电的工艺流程和能量利用形式 

　　

4.1 煤层气发电的工艺流程特点 

　　由于抽采的煤层气为混合气体，浓度变化大且大部分浓度较低、热值低，使得在利用煤
层气发电时有其特定的工艺流程。以燃气轮机发电为例，其工艺流程如下

: 

　　煤矿抽采的煤层气进入

1 万 m3 储气柜，经过气柜存储，通过 Φ700mm 管道送往发电

站内的压缩机，增压后，经冷却器冷却再输送到储气罐中，然后通过管线送到燃气轮机组
前的精过滤器，经过滤和两气动截止阀控制后，再分别送到燃气轮机的启动喷嘴与燃料调
节器。经喷嘴喷入燃气轮机的燃烧室，与经压气机压缩后的空气进行混合，并点火进行燃烧，
混合气在高温高压下，形成一股沿顺时针方向

(沿进气方向)旋转的气流，并不断膨胀带动

涡轮转动，涡轮又带动燃气轮机的轴进行高速转动，从而完成了热能向机械能的转化。同时
高速旋转的轴通过减速器，将速度降到

1000r/min，并通过弹性联轴器与同步发电机相连进

行发电，从而完成了机械能向电能的转化。

 

　　联合循环时，燃气轮机的尾气排出后，通过余热锅炉的过热器，换热器等部件与进入
锅炉的除氧软化水进行热交换，再由热水循环泵将汽水分离器中的热水强制泵入锅炉的蒸
发器中，以产生汽、水混合的蒸汽，经汽水分离器分离后形成饱和蒸汽，再进入余热锅炉的
过热段中加热形成过热蒸汽，过热蒸汽经高压蒸汽管道送到蒸汽轮机中以驱动其发电，从
而完成余热回收再利用。

 

　　

4.2 煤层气发电的能量利用形式 

　　

(1)布雷顿循环形式 

　　这种发电形式采用燃气轮机发电机。此类发电机组又可以分为大中型燃气轮机组和微型
燃气轮机机组两种形式。利用燃气轮机发电，具有系统简单，运行灵活，单机功率大，占地
面积小的优点。系统可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电，虽然比较复杂，占地面积大，
但可大大提高发电效率。对于采用燃气轮机为主机煤层气电站，要求甲烷含量大于

50%，气

量较大的而且气源稳定。

2004 年以前，这种电站的应用，仅限制在抽采瓦斯浓度高的矿井。

抽采的瓦斯浓度，随着工作面的推进，煤层的不同和出煤量的变化而变化。因此这类机组会
经常因为瓦斯浓度达不到安全要求，而不得不时开时停。

 

　　

(2)狄塞尔循环形式 

　　利用狄塞尔循环，采用燃气内燃机发电具有系统简单，运行灵活，发电效率较高的特
点。与燃气轮机一样，可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电，提高发电效率。这种机组要
求进气压力低，仅为

5～35kPa，适用瓦斯浓度范围广，浓度 8%以上均可利用，这使得燃

气内燃机发电机组在煤层气发电方面获得了越来越广泛的应用。与其他两种发电形式相比，
燃气内燃发电机组具有启动时间短、要求燃气压力低、对燃气浓度适应范围宽的优点。由于这
种发电方式能够更为灵活的适应煤层气浓度波动的情况，在国内应用较多，其中国产机组
装机容量为

500kW 的煤层气发电机组应用最为广泛。 

　　

(3)联合循环 

　　蒸汽轮机结合燃气轮机，燃气内燃机，都可发展联合循环技术，利用中等质量的煤层
气发电效率即可超过

80%。应用联合循环，不仅可以为矿井提供足够的坑口电力供应;而且

获得的热量可供应煤炭的加热或烘干所需。

 

　　

(4)联合燃烧技术 

　　联合燃烧技术是用煤层气和煤同时作为锅炉的燃料，产生的蒸汽推动蒸汽轮机发电。这
种燃烧技术只需在传统的燃煤系统上增加燃气供应系统、燃气点火装置和加热器即可入使用。