煤矿瓦斯发电站建设项

菲律宾中部安蒂克省隆兴煤矿瓦斯发电站建设项目一、项目概况：项目名称:菲律宾中部安蒂克省隆兴煤矿瓦斯发电站建设项目项目建设地点:菲律宾中部安蒂克省库拉西镇项目单位:菲律宾塞米拉拉煤矿公司项目建设性质：新建付款方式：100%不可撤销即期信用证；合作方式：中方企业做此项目工程设计，设备采购，安装调试及人员培训（土建除外）；项目内容：本项目为瓦斯综合利用及节能环保项目，利用煤矿抽排瓦斯作为燃料进行发电，减少气体排放，降低环境污染，经济效益和环境效益十分明显。本项目集瓦斯发电及系统自动控制为一体。主要技术特点如下：（1）利用煤矿瓦斯发电，为保证安全输送的要求，本工程采用专用防爆配套装置、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。（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，当气体浓度变化时，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；当浓度高时，少供瓦斯气多供空气，实现了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，适应瓦斯的范围较宽。实施方案：根据隆兴煤矿现在的开采工程情况和预计的煤矿瓦斯抽排量，拟采用2台500KW-3PW瓦斯发电机组进行发电，配套变配电系统及其他辅助生产系统，并申请CDM项目。中方设计、设备提供机构要求：1、中方企业及机构必须具备独立法人资质及中华人民共和国相关管理机构颁发的此类项目经营许可及相应工程业绩；2、中方企业及机构的该项目拟定项目团队的组成需拥有专业个人资质及其他相关专业技术、设备设施等方面的设计、加工制造、质量控制相应的资格和人员；3、拟定项目负责人从业履历不得低于两年、至少主持或参与不低于一个同类项目的工程业绩，且必须直接参与项目全过程；4、中方企业及机构具有良好的银行资信和商业信誉，未处于被责令停业、财产被接管、冻结、破产状态。二、项目建设的必要性：瓦斯利用符合国际环境要求瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。全世界瓦斯资源十分丰富，据有关资料表明，总资源量达260万亿ｍ3。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m3。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与瓦斯有关的法规。这些国家的瓦斯政策法规和经验可供研究和借鉴。瓦斯的主要成份是甲烷(CH4)，是很好的燃料。瓦斯主要利用方式：作为工业或民用燃料直接燃烧、作为化工原料以及用于燃气发电。但因用作燃料直接燃烧的间断性以及用量的有限性，使许多瓦斯的利用受到影响。如果煤矿抽放的瓦斯不利用，瓦斯排空会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。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。矿区利用瓦斯发电的必要性,菲律宾中部安蒂克省隆兴煤矿富含瓦斯，瓦斯被白白排放到大气中，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，不但可以有效利用隆兴煤矿的洁净能源，而且为瓦斯利用开辟了一条新的途径，经济效益和环境效益是巨大的。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的“宝”，利用瓦斯发电可以使抽放瓦斯成为盈利工程，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。因此最大限度地利用资源，开发瓦斯发电项目是十分必要的。三、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：A.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。B.尽量控制工程造价，提高经济效益，工艺流程合理，管线布置短捷，建筑物布置紧凑，减少工程占地，缩短建设工期，提高综合经济效益。C.根据能源供应条件和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。D.电站设计体现现代化、规范化、自动化的要求。四、项目建设规模：根据安蒂克省隆兴煤矿提供的数据：安蒂克省隆兴总储量为5876.28万吨，可开采量为13185.25万吨，预计瓦斯总含量为8.2×108m3。按煤矿年产量35万吨计，年工作时为8700小时，回收系数取为0.7，经初步测算，抽排的纯瓦斯量约为348m3/h，甲烷的低热值取为：33.38MJ/m3。1Nm3纯瓦斯按可发电3kW·h，考虑到目前及今后的瓦斯抽排量，瓦斯发电工程总装机容量确定为1000kW。本工程建成后发电机组所发电量，先满足矿区用电，富裕部分并入国家电网，经济效益显著。4.1装机方案：目前，瓦斯发电方案主要有二种：方案一：燃气轮机热电联供选用1台QRD10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/Nm3）等，需增设燃气增压装置和净化装置；机组冷却水量大，需建设专用的冷却水池，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。燃气轮机单位投资额较高。煤矿气量较小，流量、浓度波动大，为满足燃气轮机正常运行的要求，需要建设气柜。建设气柜投资大，且本工程使用的燃料为瓦斯（10~30%），按照菲律宾国家规定瓦斯浓度低于30％时不得进气柜储存。方案二：燃气内燃机热电联供选用2台500kW瓦斯发电机组★优点：⑴发电效率高热效率在32％～40％左右，可采用热、电、冷联供，效率可达80%左右；机组自耗电少；耗水少。⑵适用气体范围广：适用于煤矿瓦斯（甲烷含量在9%以上），低热值（900kcal以上），低压力燃气（300mmH2O以上）。⑶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。⑷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）均采用先进产品，发电机采用技术许可证生产制造。⑸结构紧凑，重量轻，体积小，安装运输方便。⑹起停迅速，操作方便，维护简单。⑺建站周期短（一般可在两个月左右的时间内建成发电），见效快。⑻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。⑼可配置瓦斯输送系统（瓦斯阻火器），配置先进，价格低廉。为了确保发电机组的正常运行，必须将瓦斯安全地输送至瓦斯发电站。首先经过水位自控式水封阻火器、瓦斯管道专用阻火器输送瓦斯。通过以上措施确保了瓦斯输送的安全，从而使瓦斯得到了更有效地利用。该技术已通过相关机构鉴定。其成果达到先进水平，可实现煤矿瓦斯的地面安全输送，并用于直接发电。以上技术是适用于目前瓦斯利用的安全输运途径。◆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几十台机组，所以此缺点在煤矿瓦斯发电项目中不明显。通过对以上两种方案进行综合比较，方案二适用于瓦斯发电，占地面积小，建设投资少，加之采用单机容量中等的机群站具有调度灵活的特点。确定方案二是最佳且可行的方案。燃气发电机组由润滑系统、空气过滤系统、点火系统、冷却系统、排气系统及发电机组控制系统等组成。全套装置包括：燃气发动机、发电机、空气过滤器、排气消音器、机组辅助系额定因数（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统，燃气调压装置、机组系统同期控制屏等装置。燃气电站的性质：控制和操作方式：发动机工作循环：额定转速：进气方式：气缸布置方式：冷却方式：启动方式：4.2瓦斯发电机组性能参数：燃气发电机组型号：燃气发动机型号：发电机型号：控制屏：额定功率：额定电压：额定电流：额定频率：常用集中控制系统四冲程1000r/min增压式双列V型闭式24V直流电启动500KW-3PWW12V190ZLDK-2C1FC6454-6LA42PCK1-RB500500kW400V902A50Hz主要经济技术指标序号项目单位装机方案1瓦斯发电总装机容量kW10002瓦斯发电持续功率kW8403年运行时间（平均）h72004瓦斯发电综合厂用电率%6.55瓦斯发电站年均热耗MJ/kW·h126瓦斯发电站年发电量kW·h/a66.048×107瓦斯电站年输出电量kW·h/a65.655×108年消耗纯瓦斯量3万Nm/a201.69年产生蒸汽量万t/a0.37310发电年节约标煤总量万t0.20（折合）操纵方式：近、远距离控制冷却方式：闭式循环启动方式：24V直流电启动机油消耗率：（g/kW·h）≤1.5排气温度：≤550℃发电机绝缘等级：F外形尺寸：4850×1970×2778mm机组净重量：11500kg4.3主要技术经济指标：安蒂克省隆兴煤矿瓦斯发电项目总装机为2台500KW-3PW型瓦斯发电机组，单机额定功率500kW,单机连续运行功率为420kW进行计算。经济指标按全年运行时间7200h（平均）安蒂克省隆兴煤矿两回电源分别引自下峪口、马村两座110kV变电站。以两回10kV架空线LGJ—95引至隆兴煤矿变电所。线路设计总容量为3000kVA，目前隆兴煤矿正常运行时最大负荷600kW，高压进线侧电流40A。本工程为瓦斯综合利用工程，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10kV电压等级接入隆兴煤矿供电电网。4.4瓦斯消耗量：根据“隆兴井田勘探地质报告”中有关内容：该矿区属三级瓦斯矿，瓦斯含量由浅部至深部逐渐增大，瓦斯分带浅部为CH4-N2带，深部为CH4-CO2带，瓦斯涌出量大，属高瓦斯矿井。2#、3#煤层瓦斯绝对涌出量8.32m3/min，相对瓦斯涌出量为12.37m3/t/d。纯瓦斯抽排量5.8Nm3/min（即348Nm3/h）。500KW-3PW发电机组正常持续运行功率按420kW考虑，则单台500kW机组正常连续耗气量为CH4纯量140Nm3/h(即2.33Nm3/min)。安蒂克省隆兴煤矿纯瓦斯抽排量、CH4浓度及电站耗气量见下表：由上表可看出，安蒂克省隆兴煤矿瓦斯电站瓦斯消耗量小于煤矿瓦斯抽排量，气量满足电站正常运行需要。4.5气路设置：本工程抽排的为瓦斯，为了确保发电机组的正常运行，必须将瓦斯安全地输送至瓦斯发电站。从安蒂克省隆兴煤矿瓦斯抽放站抽排系统放散管引出一条DN300输气管线为2台发电机组供气。由于本工程是利用瓦斯发电，输气管路上设置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。4.6发电机组进气压力：输送到发电机组调压阀前的气体压力不低于3kPa。考虑到管线及阀门的压力损失，按5-7kPa考虑(其中包括水位自控式阻火器、瓦斯专用阻火器、丝网过滤器、溢流水封阻火器的压力损失均低于1-1.5kPa，管线、阀门的压力损失按1kPa来计算)，抽排泵站内水环真空泵瓦斯出口压力原则上控制在8-15kPa。5.选址概述：电站站址的选择原则：尽量减少建设项目新征用土地，充分利用安蒂克省隆兴煤矿抽排泵站内现有的空地，并考虑瓦斯抽放站的位置及瓦斯发电站与现有系统的功能协调，做到工艺流程布