煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设

项目可行性研究报告

1

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

第一章 总 论

1.1项目概述

1.1.1项目名称： 煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目 1.1.2承办单位

(1)单位名称： 煤电集团公司某某煤矿 (2)法定代表人： 1.1.3项目单位概况

安微省XX煤电集团公司是以煤炭生产加工为主的国有大型煤炭企业，公司位于安徽省宿州市，始建于1984年5月。截止2003年底，集团公司资产总值45亿，年销售收入20亿元。集团公司先后跨入安徽工业50强，中国煤炭企业50强和中国工业企业500强，并通过了ISO9001国际质量标准体系认证。

经过20年的发展与建设，XX煤电集团公司已成为以煤炭生产为主，兼营建筑建材、机械制造、化工、热电、房地产开发等产业的综合性的大型企业集团。产品主要包括：煤炭、高岭土、石膏、活性炭、铜材制品、镀锌管材、氯化聚乙烯等，畅销世界各地。

公司奉承“用户至上、诚信为本、行业争先、走向世界”的理念，本着互惠互利共同发展的原则，竭诚与国内外客户进行广泛合作、交流、贸易。

某某煤矿井田位于安徽省宿州市西南约30km的*、蒙城两县

2

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

交界处，属*县任集镇、忠阳乡和蒙城县许疃镇管辖。井田位于童亭背斜东南翼和南翼，北与孙町井田相邻，井田F2断层以北为南北走向，向东倾斜的单斜结构，F3断层以西走向转为北西西，为不完整的童庄向斜的东延部分，地层产状一般为13°-20°,童庄向斜倾角8°-15°, 井田走向长约14km,宽约1.7-3.5km, 井田境界北为界沟断层,南为F7断层, 井田面积为43k㎡.

1.2项目构成及技术特点

本项目为瓦斯综合利用及节能环保项目，利用XX煤电集团公司某某煤矿抽排瓦斯作为燃料进行发电，减少环境污染，降低大气温室效应。本项目集低浓度瓦斯输送、瓦斯发电及系统自动控制为一体。

1.2.1 主要技术特点

（1）根据XX煤电集团公司某某煤矿瓦斯抽排的实际情况，利用煤矿低浓度瓦斯发电。为保证安全输送的要求，本工程采用低浓度瓦斯细水雾输送技术、专用防爆配套装臵、燃气空气混合等技术，使燃气发电机组可以更平稳、安全地运行。此项技术2005年12月已通过国家安全生产监督管理总局的监定验收。

（2）采用瓦斯发电综合自动控制技术。发动机采用先混合后增压的方式，混合后的气体浓度不随瓦斯进气浓度的变化而变化，当瓦斯浓度变化时，计算机对运行参数进行分析判断，自动调节混合器，使瓦斯与空气混合比例发生变化，瓦斯浓度低时多供瓦斯少供空气；当瓦斯浓度高时，少供瓦斯多供空气，实现了

3

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

气源浓度不同但经过混合器后的混合气浓度保持不变。先混合后增压技术优势在于对瓦斯气的压力要求低，不需要再上增压设备，就能满足使用要求。采用双蝶阀混合器的优点在于可以在瓦斯的浓度有较大变化时混合浓度也能保证在合理的范围，适应瓦斯的浓度范围较宽。

（3）通过本项目的建设，瓦斯电站输出的电能可满足XX煤电集团公司某某煤矿部分用电的要求；更重要的是通过此项目的运行，减少了甲烷对大气温室效应的影响，同时创造可观的经济效益。

1.2.2实施方案

根据XX煤电集团公司某某煤矿现有煤矿瓦斯抽排量及浓度，拟采用低浓度瓦斯发电机组进行发电，并配套低浓度瓦斯细水雾输送系统、变配电系统及其他辅助生产系统，同时对机组的排烟余热进行回收利用，产生热水供用户使用，实现电厂余热综合利用。

1.3编制依据

（1）《热电联产项目可行性研究技术规定》 国家计委、国家经贸委、建设部印发的计基础[2001]26号文。

（2）《关于发展热电联产的规定》 国家计委、国家经贸委、建设部印发的计基础[2000]1268号。

（3）《国家发展改革委印发关于利用煤层气发电工作实施意见的通知》 发改能源[2007]721号。

4

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

（4）《关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知》 财税[2007]16号。

（5）《煤矿安全规程》。

（6）XX煤电集团公司某某煤矿提供的基础资料。 1.4研究范围

本项研究的范围主要包括利用瓦斯发电技术的可行性，以及相应的工程总图布臵、供气系统、燃机系统、电力系统、余热利用系统、环境保护等技术方案的确定和投资及财务分析。

1.5项目背景

1.5.1瓦斯利用现状分析

瓦斯是赋存于煤层中非常规天然气。全世界瓦斯资源十分丰富，总资源量约260万亿m。中国瓦斯资源量为30-35万亿立方米，继俄罗斯、加拿大之后居第三位，是美国的3倍。近十几年来，许多国家瓦斯勘探开发活动十分活跃。特别是在美国，瓦斯开发获得重大突破，已发展成为一个新的产业，1997年瓦斯产量达320亿m。在美国瓦斯工业发展中，瓦斯经济鼓励政策起了极大的推动作用，其他配套法规也在逐步建立和完善。其他一些国家，如英国、澳大利亚、德国和波兰也相继制订了一些瓦斯有关的法规。

瓦斯的主要成份是甲烷（CH4），是很好的燃料。瓦斯利用方式：作为工业或民用燃料直接燃烧、作为化工原料以及用于瓦斯发电。但因用作燃料直接燃烧的间断性以及用量的有限性，使许

5

3

3

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

多瓦斯的利用受到影响，XX煤电集团公司某某煤矿现抽放的瓦斯量较大，瓦斯排空造成大量的资源浪费，因此，将其作为低热值能源综合利用是最便捷的途径。

同时,瓦斯中的甲烷,是一种仅次于氟利昂占第二位的重要温室气体,能破坏大气的臭氧层，根据气候变迁跨国委员会研究报告，其温室效应是CO2的21倍。大量的瓦斯排入大气，使地球表面余热通过大气层向宇宙空间散发的“热阻”增大，从而增强地球表面的温室效应，导致全球变暖，破坏了地球的生态环境。

《联合国气候变化框架公约》第三次会议，通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。按规定要求到2010年，所有以发达国家排放的二氧化碳等6种温室气体的量，要比1990年减少5.2%，发展中国家没有减排义务。加快瓦斯综合利用符合国际国内的环境要求。

1.5.2瓦斯利用符合CDM项目要求

CDM是英文CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM （清洁发展机制）的缩写，是“京都议定书”规定的跨界进行温室气体减排三种机制之一。CDM是“京都议定书”所规定的国家在境外实现部分减排承诺的一种履约机制。发达国家通过发展中国家提供资金和技术帮助发展中国家实现可持续发展。同时发达国家通过从发展中国家购买“可核证的排放削减量（CERS）”以履行“京都议定书”规定的减排义务。

实施可持续发展战略已经成为中国实现社会经济发展目标

6

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

的重要考虑。继续保持较高的经济增长速度，通过节能降耗、提高经济效率来实现经济增长方式的转变，进一步扩大对外开放，改善利用外资的效果，引进人才和技术，大力加强能源、交通等基础设施建设，加强环境保护和生态建设，加快农村和边远地区的经济发展，特别是加快西部地区的开发速度，这些都将构成今后很长一段时间内中国社会经济发展目标的重要组成部分。

环境保护一直以来就是我国的基本国策。借鉴国外的经验教训，引进和吸收国外先进的技术和资金，走新型工业化道路，实现经济、社会和环境的协调和可持续发展是我国政府长期坚持的战略目标。而实施CDM项目，在帮助缔约方以较低的成本实现其减排温室气体承诺的同时，可以通过先进和适用技术的引进促进中国实施可持续发展战略，是一种双赢的活动。中国开展清洁发展机制项目的重点领域是以提高能源效率、开发利用新能源和可再生能源及回收利用甲烷和煤层气为主。

在可再生能源领域，根据CERS的来源可以对基准线研究和核准的难易程度以及将来项目实施过程的交易成本的大小做出判断。一般来讲可再生能源和煤层气项目比节能项目容易一些。比如并网风力发电规模大、比较集中，CERS来源单一，自身排放可忽略不记，替代的往往是构成相对简单的电网电，基准线的确定相对容易。并且现在已经有统一的学术方法，使实施可再生能源并网发电CDM项目相对简单了许多。

本项目符合CDM项目在以下几个方面的要求：

7

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

1、符合可持续发展的要求 a）有利于国民经济发展

b）有利于环境保护和减缓温室效应； c)有利于当地的经济发展和减少贫困； d）有利于社会进步和增加就业。 2、符合我国环境保护的有关规定

中国目前正处在经济迅速发展的时期。如何适应国际潮流，寻找与发达国家不同的发展模式，走出一条有中国特色的新型工业化道路，实现经济、社会和环境的协调和可持续发展是摆在我们面前的重大和现实的课题。CDM机制无疑为发展中国家引进发达国家资金和技术，提供了一个机会。项目单位通过项目建设，使之最大限度地服务于经济、社会和环境的协调和可持续发展。

1.5.3矿区利用瓦斯发电的必要性

某某煤矿富含瓦斯，瓦斯被排放到大气中，既浪费了大量洁净能源，又污染了大气，十分可惜。瓦斯发电技术的开发与利用开辟了一条新的途径，具有良好的经济效益和环境效益。为了解决矿井排空瓦斯造成的浪费和对环境污染问题，在治理矿井瓦斯灾害的同时，将原煤生产的“废物”变为综合利用的资源，利用瓦斯发电可以使抽放瓦斯成盈利工程，抽放的瓦斯越多，产生的经济效益也就越好，可以形成良性循环。有了经济杠杆的作用，就能进一步调动抽放瓦斯的主动性，促进煤矿安全生产。

1.5.4国家政策支持煤层气发电项目

8

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

根据《国务院办公厅关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》（国办发[2006]47号）和发改能源[2007]721号文《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》，为做好煤层气（煤矿瓦斯）综合利用工作，趋利避害，保障煤矿安全，节约利用能源，保护生态环境，提出如下意见：

（1）国家鼓励各类企业利用各种方式开发利用煤层气（煤矿瓦斯）。

（2）各级政府部门应当督促煤矿企业结合本矿区实际情况制定煤层气（煤矿瓦斯）综合利用规划，并组织审查批准，引导企业合理利用能源资源，发电可以作为煤层气（煤矿瓦斯）综合利用规划的一项内容。

（3）全部燃用煤层气（煤矿瓦斯）发电并网项目由省级人民政府投资主管部门核准；煤矿企业全部燃用自采煤层气（煤矿瓦斯）发电项目，报地方人民政府投资主管部门备案。省级人民政府投资主管部门要将核准和备案情况及时报送国务院投资主管部门。

（4）电力产业政策鼓励煤矿坑口煤层气（煤矿瓦斯）发电项目建设。鼓励采用单机容量500千瓦及以上煤层气（煤矿瓦斯）发电机组，开发单机容量1000千瓦及以上的内燃机组，以及大功率、高参数和高效率的煤层气瓦斯轮机发电机组。

（5）鼓励煤层气发电企业通过技术进步和加强与国内外瓦斯发电机组制造企业合作，提高能源利用效率和电厂的安全稳定

9

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

运行水平。

（6）煤层气电厂应执行国家的有关法律法规、行业标准和规程，接受电网企业的专业管理和技术指导，具备并网技术条件，服从电力调度指令。

（7）煤层气电厂所发电量原则上应优先在本矿区内自发自用，需要上网的富裕电量，电网企业应当予以收购，并按照有关规定及时结算电费。

（8）煤层气电厂不参与市场竞价，不承担电网调峰任务。 （9）电网企业应当为煤层气电厂接入系统，提供各种便利条件。原则上，由电网企业负责投资建设电网至公共联结点的工程，由发电企业负责投资建设电厂至公共联结点的接入系统工程。

（10）电网企业要按照国家标准、行业标准和规程规定验收电厂投资建设的接入系统工程，并及时签订并网调度协议，确保电网的稳定和电厂的正常运行。

（11）煤层气电厂上网电价，比照国家发展改革委制定的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》中生物质发电项目上网电价（执行当地2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价）。高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分，通过提高煤层气电厂所在省级电网销售电价解决。

（12）有关部门应当制定鼓励煤层气发电的配套政策和措施 ，为煤层气综合利用工作创造有利条件。电力、价格等监管机构应当加强煤层气发电项目上网交易电量、价格执行情况的监

10

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

管和检查工作。

为加快推进煤层气资源的抽采利用，鼓励清洁生产、节约生产和安全生产，经国务院批准，颁布了财税[2007]16号文，其中规定了鼓励煤层气抽采有关税收政策如下：

（1）对煤层气抽采企业的增值税一般纳税人抽采销售煤层气实行增值税先征后退政策。先征后退税款由企业专项用于煤层气技术的研究和扩大再生产，不征收企业所得税。

煤层气是指赋存于煤层及其围岩中与煤炭资源伴生的非常规天然气，也称煤矿瓦斯。

煤层气抽采企业应将享受增值税先征后退政策的业务和其他业务分别核算，不能分别准确核算的，不得享受增值税先征退政策。

煤层气抽采企业增值税先征后退政策由财政部驻各地财政监察专员办事处根据财政部、国家税务总局，中国人民银行《关于税制改革后对某些企业实行“先征后退”有关预算管理问题的暂行规定的通知》（[94]财预字第55号）的规定办理。

（2）对独立核算的煤层气抽采企业购进的煤层气抽采泵、钻机、煤层气监测装臵、煤层气发电机组、钻井、录井、测井等专用设备，统一采取双倍余额递减或年数总和法实行加速折旧，具体加速折旧方法可以由企业自行决定，但一经确定，以后年度不得随意调整。

1.6主要技术设计原则

根据节能建设方针、相关法律细则和地方法规、国家和行业

11

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

有关设计规范和规程，本工程在设计中将体现以下技术原则：

1.6.1统一规划、以气定电和适度规模的原则，以最大限度的利用瓦斯为主要任务。

1.6.2尽量控制工程造价，提高经济效益，工艺流程合理，管线布臵短捷、建筑物布臵紧凑，减少工程占地，缩短建设工期，提高综合经济效益。

1.6.3根据能源供应条件的优化能源结构的要求，从改善环境质量、节约能源出发，优化电站方案。

1.6.4电站设计体现现代化、规范化、自动化。

12

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

第二章 机组选型

2.1建设规模的确定

某某煤矿地面集中抽放泵站内现已有2台电机功率为560KW的水环真空泵，单台泵额定抽放能力为415m/min。本项工程新建抽放站将安装2台电机功率为800kW的水环真空泵，单台泵额定抽放能力为565m/min。届时，瓦斯抽放混合量将达到120Nm/min以上。混合浓度为12%左右，瓦斯抽放纯量将达到12Nm/min以上。瓦斯发电工程总装机容量确定为4000kW（一期2000kW）。

2.2装机方案

方案一：燃气轮机热电联供

选用QD-30型燃气轮机热电联供机组。 ★优点：

该产品单机容量大，具有启动快捷、运行稳定、故障率低、自动化程度高，燃料适应范围广等特点。

◆缺点：

燃气轮机大修需返回制造厂修理，费用大，维修周期长，年平均维修费用高。

燃气轮机对供给的进气燃料指标要求高，如压力高、浓度（CH4

＞32%），清洁度高（低于2mg/Nm）等，需增设瓦斯增压装臵和净化装臵，项目投资高；机组冷却水量大，需建设专用的冷却水

13

3

33

3

3

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

池，工程占地面积大。

由于燃气轮机运行噪声大，燃机发电厂房需采用高性能的隔声结构，建筑物结构复杂，要求高。

方案二：瓦斯内燃机热电联供

选用8台500GF1-3RW瓦斯发电机组，配套余热回收系统。 ★优点： （1）发电效率高

热能率在32%～40%左右，可采用热、电、冷联供，效率可达80%以上；机组自耗电少；耗水少。

（2）适用气体范围广

适用于浓度波动大、低热值（900kcal以上），低压力（300mmH2O以上）瓦斯（甲烷含量在9%以上煤矿瓦斯）。

（3）使用功率范围宽

可以单台机组或多台机组并机、并网运行，建站灵活。 （4）技术先进

燃烧控制技术拥有多项发明专利，机组运行采用计算机控制，可实现现代化管理，关键部件（调速器、火花塞、调压阀等）均采用国际先进产品，发电机采用西门子技术许可证生产制造。

（5）结构紧凑，重量轻、体积小，安装运输方便。 （6）起停迅速，操作方便，维护简单。

（7）建设周期短（一般可在两个月左右的时间内建成发电）建效快。

14

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

（8）安全可靠。

机组本身具有多种保护措施，发电上网设有自动保护系统。 （9）提供瓦斯发电气处理配套系统和瓦斯输送系统（瓦斯管道专用阻火器等），配臵先进，价格低廉。

◆缺点：

单机功率小，不适合建大型电站。

但煤矿瓦斯对于一个矿来说，气量不是特别大，装机容量一般几台到十几台机组，所以此缺点在煤矿瓦斯发电项目中明显。

通过对以上两种方案进行综合比较，方案二适用于XX煤电集团公司某某煤矿瓦斯发电，建设投资少，采用单机容量中等的机群具有调度灵活等特点。确定方案二是最佳且可行的方案：选用500GF1-3RW型瓦斯发电机组作为本项目发电用机组。

结合XX煤电集团公司某某煤矿瓦斯抽放系统实际情况及500GF1-3RW瓦斯发电机组技术特点，单机连续发电功率在500kW左右，确定瓦斯电站装机容量6000kW（一期4000kW），装机12台500GF1-3RW型瓦斯发电组（一期6台）。当瓦斯抽放的气量变化时，可灵活调配机组运行的数量。

2.3瓦斯发电机组的系统组成

瓦斯发电机由润滑系统、空气过滤系统、点火系统、冷却系统、排气系统及发电组控制系统等组成。

全套装臵包括：瓦斯发动机、发电机、空气过滤器、排气消音器、机组辅助系统，瓦斯调压装臵、机组系统同期控制屏等装臵。

15

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

瓦斯电站的性质： 常用

控制和操用方式： 集中控制系统 发动机工作循环： 四冲程 额定转速： 1000r/min 进气方式： 增压式 气缸布臵方式： 双列V型 冷却方式： 开式

启动方式： 24V直流电启动 2.4主要技术经济指标

本项目共安装12台（一期6台）500GF1-3RW型瓦斯发电机组。单机额定功率500kW。经济指标按全年平均运行时间8600h，单机连续运行功率为500kW进行计算。

主要经济技术指标

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 单位 装机方案 kW 6000（一期3000） KW 6000（一期3000） h 8600 % 4.8(一期9.6 ) MJ/KW发电年均热耗 11.6 〃h 4年供电量 KW〃h/a 2456．3×10（一期1228×104） 年消耗瓦斯纯量 万Nm3/a 622(一期311) 瓦斯发电年节约标t/a 8274（一期4137） 煤（折合） 热水洗浴年节约标t/a 2672 (一期1136) 煤（折合） 项目 总装机容量 发电持续功率 年运行时间 综合厂用电率 注：计算发电节煤量按发1kWh电需标煤350g计算；余热节煤量按标煤热值29260KJ/kg，热利用效率按60%计算。

16

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

第三章 电力系统

项目单位现有35/6kV变电站，变电站电源引自35kV干式发电厂，变电站内有一台20000KvA35/6kV变压器。35kV变电所6kV侧为单母线分段接线型式。

项目单位设备运行的平均负荷约为12000kW。

本工程为低浓度瓦斯发电工程，考虑其装机容量、供电性质及矿井已形成的供电现状，本工程以6KV电压等级接入系统，接入点为项目单位变电站6kV母线侧。本项目所发电能全部给矿区内的负荷供电，不足部分将引自外网市场电。

17

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

第四章 燃料供应系统

某某煤矿位于安微省宿州市西南约30km的*、蒙城两县交界处，地处童亭背东南翼和南翼，北与孙町井田相邻，井田F2断层以北为南北走向，向东倾斜的单斜结构，F3断层以西走向转为北西西，为不完整的童庄向斜的东延部分，地层产状一般为13-20，童庄向斜倾角8-15井田走向长约14km，宽约1.73-3.5km,井田境界沟断层，南为F7断层，井田面积为43km。某某井田为中、厚松散层覆盖的全隐蔽煤田，松散层厚222m-386m,一般厚度为240m-300m，北薄南厚，起伏较为平缓，向南略有倾斜，规律性较为明显。

目前，某某煤矿地面集中抽放泵站内安装有2台电机功率为560kW的水环真空泵，单台泵额定抽放能力为415m/min;目前瓦斯抽放纯量为7.5Nm/min,浓度为12%。本项目新建抽放站将安装2台电机率为800kW的水环真空泵，单台泵额定抽放能力为565m/min。届时，瓦斯抽放混合量将达120Nm/min以上，甲烷浓度为12%左右，瓦斯抽放纯量将达到14.4Nm/min以上。

3

3

3

3

32

0

0

0

0

18

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

第五章 厂址条件

5.1选址概述 5.1.1选址原则

电站厂址的选择原则：在充分利用现有的空地、尽量减少建设项目新征用土地数量的基础上，考虑合理的安全间距，同时还应考虑使工艺流程布局合理、有利于生产；尽量减少输送管网距离和输送电路距离；场地地形和工程地质条件好，交通运输便利；要做到投资小、工期短、见效快。

5.1.2选址位臵

根据上述选址原则，电站选址位臵确定在项目单位抽排泵站东侧，利用部分现有厂房建设瓦斯发电站。

5.2 厂址自然条件 5.2.1气象条件

本区属季风温暖带半湿润气候，春季多东北风，夏季多东-东南风，冬季多北-西北风，年平均风速3m/s，最大风速18m/s，年平均降水量820mm，七月份雨量最大为268.5mm，年平均气温14.3C，最低-23.2C，最高气温41C。

5.2.2地理位臵及交通

某某煤矿位于安微省宿州西南约30km的*、蒙城两县交界处，属*县任集镇、忠阳乡和蒙城县许疃镇管辖。拟修建的矿区铁路支线在本井田中部通过。任庄车站在井田的西面，距井田中心约

19

0

0

0

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

7km。任庄车站至青疃车站约33.7km。交通较为便利。

5.2.3地震烈度

某某矿区属一般地震区，地震烈度分级将本区定为7度区。

20

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

第六章 工程设想

6.1总图 6.1.1建设规模

根据项目单位勘探预测瓦斯抽排情况，确定电站规模。本工程建设规模为安装12台（一期6台）500GF1-3RW瓦斯发电机组。

6.1.2平面布臵

电站选址位臵确定在项目单位抽排泵站东侧，利用部分原有厂房建设瓦斯电站。选址满足与其他各建构筑物的安全距离及防火间距要求。站区内各厂房布臵满足建筑安全间距要求，管线工艺走向合理，交通运输便利。

6.1.3管线及沟道布臵

电站内电缆敷设尽量利用电缆沟敷设，不能利用的部分可直埋或做桥架敷设；高压电缆采用电缆沟敷设，高压输出采用原有电缆桥架架空敷设。

电站排水系统接入矿区地下排水管网。 电站供气管做架空敷设。

电站消防系统由矿区现有消防系统接入。 6.2热机系统

6.2.1 500GF1-3RW低浓度瓦斯发电机组技术参数 燃气发电机组型号： 500GF1-3RW 燃气发动机型号： W12V190ZLDK-2C

21

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

发电机型号： 1FC6455-6LA42 控制屏： PCK1-RB500 额定功率： 500kW 额定电压： 400V 额定电流： 902A 额定频率： 50Hz 额定因数（COSφ）： 0.8(滞后) 额定转速： 1000r/min 调压方式： 自动 励磁方式： 无刷

电压调整率： ±5%（可调） 相数与接法： 三相四线制

调速器型号： 2301A负荷分配及速度控制器 操纵方式： 近、远距离控制

冷却方式： 强制水冷、换热器换热、开式循环 启动方式： 24V直流电启动 机油消耗率：（g/kWh） ≤1g 排气温度： ≤550C 发电机绝缘等级： F

外形尺寸： 6030×2217×2839mm 机组净重量： 11200kg 6.2.2发电机组对瓦斯品质的要求

22

0

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

（1）燃气不含游离水或其它游离杂质。

（2）在距离机组燃气进气调压阀前1m内，瓦斯温度不超过40C，压力3～10kPa，压力变化速率≤1kPa/min。

（3）瓦斯中甲烷体积含量不低于9%，变化速率≤2%/min，甲烷与氧气的体积含量之和不低于28%。

（4）粉尘颗粒小于5um，总含量不大于30mg/m，瓦斯中H2S含量≤200mg/m

6.3瓦斯输送系统 6.3.1设计依据

GB0028-2006《城镇燃气设计规范》

GB8923-88 《涂装前钢材表面的锈蚀等级和除锈等级》 GB/T 8163-2008 《输送流体用无缝钢管》

SY/T5037-2000 《低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》 CJJ33-2005 《城镇燃气输配工程施工及验收规范》 DL/T5027-2007 《火力发电厂保温油漆设计规程》 6.3.2设计范围

从瓦斯抽排泵站放散管接口到燃气机组接口法兰的所有管道、阀门、燃气处理设施及附件。

6.3.3气量平衡

单台500GF1-3R W发电机组正常连续运行功率为500kW，耗气量按瓦斯纯量2.4Nm/min考虑，一期4台机组正常连续运行纯瓦斯消耗量为9.6Nm/min。根据项目单位提供的瓦斯抽放资料，

23

33

3。

3

0

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

目前某某煤矿抽排瓦斯纯量为9.7Nm/min左右，浓度为12%，因此煤矿瓦斯抽排量可以满足一期4台发电机组的正常运行要求。新抽放站建成以后，抽排瓦斯纯量将达到19.4m/min以上，届时可以满足8台机组的正常运行需求。

6.3.4瓦斯输送系统

本工程敷设1条DN500进气管线为8台燃气发电机组供气，由于利用瓦斯为低浓度瓦斯，为了确保发电机组的正常运行，在瓦斯输送管线上安装水位自控式水封阻火器、丝网过滤器、瓦斯管道专用阻火器、低温湿式放散阀、防爆电动蝶阀等设备，并通过瓦斯与细水雾混合输送管系统，将低浓度瓦斯输送到发电站。在瓦斯输送主管线上每隔20米左右设臵一个水雾发生器，本工程共设臵7个水雾发生器。瓦斯通过水雾发生器后含有水雾，避免了火焰的产生（静电或其它产生的火焰），并起到阻火的作用，保证了瓦斯管道输送的安全性。

瓦斯与细水雾混合输送安全机理如下：

冷却：细水雾颗粒直径越小，相对表面积越大，受热后更容易汽化，在汽化的过程中，从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量，从而使燃烧物表面温度迅速降低，当温度降至燃烧临界值以下时，热分解中断，燃烧随即终止。

稀释：火焰进入细水雾后，细水雾迅速蒸发形成蒸汽，由液相变为气相，气体急剧膨胀，最大限度地使燃烧反应分子在空间上距离拉大，抑制火焰。

24

3

3

煤矿低浓度瓦斯发电工程建设项目可行性研究报告

瓦斯输送系统工艺流程如下： ` 抽放站放散管接口 闸阀 水位自控式水封阻火器

丝网过滤器 防爆电动蝶阀 瓦斯管道专用阻火器 水雾输送 系统 低温湿式放散

` 溢流水封阻火器 电动放散装置 进气支管 手动蝶阀 闸阀 发电机旋风重力

脱水器

6.3.5瓦斯输送系统主要设备 1）水位自控式水封阻火器

水位自控式水封阻火器的基本原理主要是当火焰通过水汽混合层时，火焰与水接触，能量被水蒸发吸收，化学反应的自由基减少并消除，同时，水的瞬间气化也降低了瓦斯中的甲烷浓度，使火焰熄灭。自控式水封阻火器采用雷达水位监测（雷达液位计是德国E+H公司生产）和计算机自动控制，当水位低于设定下限水位时自动补水，当水位高于设定上限水位时自动放水，从而维持水位的恒定，保证阻火器可靠工作。此套系统同时带有计算机网络远传和无限传输系统，可实现远程监控。

2）丝网过滤器

丝网过滤器是用于过滤瓦斯带来的水汽和灰尘，防止瓦斯管道专用阻火器堵塞，延长其清洗周期的装臵。其过滤材料采用不

25

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3n66.html