摘要：瓦斯作为一种温室气体，温室效应突出，当前CDM能源组织要求各国要减少瓦斯排放量。瓦斯发电技术作为新能源发电技术，主要运用小型发电机组，结合烟气回热技术以及小型燃气能源转换装置，基于提升燃气燃烧效率的基础上尽可能地降低能源损耗，从而提高能源利用效能。在现阶段，瓦斯热电联产应用较广，主要将用户的采暖、电力以及供热等需求进行整合，充分利用发电后的余热，将其用作采暖或发电，一定程度上提高了热水供应效能，解决了电力紧张等问题。

关键词：瓦斯发电；管理系统；设计

1、瓦斯发电工艺技术

1.1锅炉带蒸汽轮机组发电技术

锅炉带蒸汽轮机组发电工艺方法为直接燃烧瓦斯气加热锅炉，燃气产生的热能通过锅炉将水转化为蒸汽，最终利用高温高压蒸汽作为动能冲转汽轮机拖带发电机组发电。该工艺流程复杂，由燃烧系统、锅炉系统、软水处理系统、给水系统、冷却循环水系统、汽轮机发电机组系统、高低压供配电系统和DCS控制系统等组成。一般以浓度较高的天然气为燃气的项目采用此种工艺方法，若以瓦斯气作为燃气，虽然对燃气品质要求低，但工艺复杂，站场要求大，配套水资源要求高，工程建设周期长，瓦斯抽采过程中造成气源波动稳定性差等，只适用于小型工业锅炉。有些电站采用燃煤燃气混合加热锅炉的方式，此时需配置两套燃烧方案，面对燃煤造成的高耗能高污染及国家政策管控，瓦斯发电带来的能源利用率低，当前规划的瓦斯电站已淘汰此种装机形式。由于锅炉带蒸汽轮机组发电技术较复杂，涉及的控制设备和控制测点较多，一般使用DCS集散控制系统作为面向工业级过程控制的平台，通过网络将重要数据上传至管理层实现数据监控及管理。

1.2燃气轮机发电技术

燃气轮机工作原理效仿喷气式飞机发动机，是以空气和燃气为媒介的旋转式发电设备。其结构相对简单，由动力涡轮、空压机和燃烧室3部分构成，具体工作原理为外部空气经压缩机压缩后送入燃烧室，同时也向燃烧室注入瓦斯燃料，定压混配后燃烧。利用燃烧后的高温高压烟气在燃气轮机内膨胀做功，促使驱动叶轮高速旋转带动发电机发电。燃气轮机发电较锅炉蒸汽轮机发电具有工艺方法简单、单机效率高、功率大、站场小、运营成本低等优势，但燃气轮机进气压力要求高，面对十几千帕的矿井抽采瓦斯被加压至近兆帕，必须保证瓦斯安全极限（甲烷浓度高于40%），若考虑安全输送保障，需扩大1.2倍安全系数，要求矿井抽采瓦斯浓度必须约为50%。燃气轮机发电工艺必须建立在高浓度瓦斯矿井，若气源浓度不能维持高而稳定的状态则将直接导致机组时常启停，近些年来这种装机形式也正在退出市场。此工艺技术相对简单，一般采用PLC可编程逻辑控制系统做平台，将相关重要数据封装成块，可通过数据传输的标准协议将封装的数据远程传输至管理层面，形成数据的统筹管理。以上两种发电工艺的数据传输管理方式可以满足日常工作需求，但在数据的管控一体化的方法和技术方面存在瓶颈关口难以解决。

2、瓦斯发电管理系统设计

2.1设计思路及原则

电站作为发电实体就是利用发电设备生产电能，管理和维护好核心设备，保证其安全、稳定、经济运行是重中之重。设备管理要最大程度降低设备故障率和设备运行维护成本，规范作业流程，保证安全生产。综合管理系统则以现场生产数据为基础，实现数据在线查询功能，共享及追溯数据来源信息，构造资源丰富的数据库，形成实时数据存储管理系统，为管理层提供了实时信息化平台，可对数据进行二次加工处理，面向生产管理和运营决策提供有利的数据。综合管理系统不仅能采集过程控制系统的数据，还能采集能源流向相关数据，满足了各层用户对生产过程中相关数据的采集、监控、存储、报警等功能需求。

综合管理系统设计准则必须具有安全性、稳定性、可靠性、可集成性和可扩展性。1）安全性体现在隔离技术，在综合管理系统与过程控制系统之间建立单向数据传输通道，系统完备的策略保证过程控制系统稳定运行，可靠的网络安全手段保证历史/实时数据库服务器不受病毒侵扰和数据恶意读写，从而保证了数据的一致性和完整性。2）稳定性体现在系统软件和硬件组成架构，设计选型应满足工业应用级要求，包括软硬件的冗余容错配置，局部故障不会影响系统中断。3）可集成性体现在设计时需充分利用现有资源，使新增数据信息与原数据库无缝互联进行数据交换，从而排除各个子系统形成信息孤岛的可能性。4）可扩展性体现在系统软件和硬件对第三方兼容性，无论过程控制系统是DCS或是PLC，只需提供OPC标准协议接口就能实现数据相互通讯。

2.2系统网络配置

综合管理系统网络架构设计是以企业工控交换机为核心，光纤网络传输为主干，覆盖电站生产和办公区域，实现与更高层级生产管控和信息互联共享的网络平台。平台的硬件、软件及网络协议等需符合开放系统的标准，同时相关软硬件需要较强的冗余容错能力，在网络的关键环节采取备份冗余配置，避免单点故障造成的网络中断。网络平台架构高度集成化、标准化，具有控制指令输出、历史数据追溯、实时数据动态采集、安全策略诊断等功能。系统网络以区域化和模块化建设，网络系统拓扑架构分为数据采集区、服务器区、核心区及办公信息区，实现从生产一线岗、调度岗、管理岗的数据共享，降低了员工劳动强度和运行管理费用，提高生产效率、管理质量及数据信息的传输和分析能力。综合管理系统网络平台解决方案，软件可归纳为采用先进网络骨干技术，通过运营商对接Internet，将平台进行虚拟网络划分，控制网络广播风暴，对操作权限进行级别分类，监测网络中的非法流量，增加网络安全预警。硬件配置以“设备性能稳定可靠，通讯链路冗余，带宽千兆到桌面”为准则。

2.3系统软件架构及配置

综合管理系统运用先进的SOA服务架构，采用浏览器/服务器（B/S）访问模式，支持分布式结构部署，集成化管理，實现了开发平台、管理平台、运营平台智能一体化系统架构，可与企业门户（ERP、CRM、SCM、HR）、业务流程重组（BPR）等先进技术平台无缝集成。这样为不同的领域提供了标准的技术结构平台，同时形成了一套基础数据模型，使企业信息化管理高度集成。

3、结论

综合管理系统经过多年的发展，拥有了较为成熟的解决方案，将生产工艺、业务流程、信息网络技术有机地结合，形成一套能满足当代工业各个领域的信息管理方案，能达到工业各个领域的生产管理要求。其中MIS系统可以从生产计划、生产调度、生产管理及统计、能源管理、质量把控等方面与ERP系统有机结合，其模块化架构完全满足生产使用单位各岗位、各层次级别用户的需求。

参考文献：

[1]李磊.低浓度瓦斯发电技术研究现状及展望[J].矿业安全与环保，2014，02：86-89+96.

[2]张国昌.煤矿瓦斯发电技术综述[J].车用发动机，2008，05：9-15.

作者简介：姓名桂三中，大专学历，1976年8月出生，籍贯湖南永州，单位贵州盘江煤层气开发利用有限责任公司。现职称工程师，主要从事煤矿瓦斯发电，项目设计，建设管理，以及生产管理等工作。