瓦斯发电培训资料

煤层气发电项目运作交流2015.12.12编辑：莫晓锋什么是煤层气？煤层气，俗称“煤矿瓦斯”，与煤伴生，在我国各主要煤田均有。煤层气（煤矿瓦斯）的主要成分是甲烷，与天然气相同，是一种可燃烧的清洁能源。煤层气中甲烷浓度5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。温室气体效应温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射，并重新发射辐射的一些气体，如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。它们使地球表面变得更暖。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。京都议定书中规定控制的6种温室气体为：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。CH₄与CO₂同属于温室气体，而CH₄的温室效应是CO₂的21倍，对环境破坏性极强。中国煤层气资源丰富我国煤层气资源量约36.8万亿m3，仅次于俄罗斯、加拿大，居世界第三位，与陆上天然气总量相当。埋深2000m以浅煤层气区块地质资源量约36万亿m3，其中，华北地区、西北地区、南方地区和东北地区赋存的煤层气地质资源量分别占全国煤层气地质资源总量的56.3%、28.1%、14.3%、1.3%。全国大于5000亿m3的含煤层气盆地(群)共有14个，其中含气量在5000～10000亿m3之间的有川南黔北、豫西、川渝、三塘湖、徐淮等盆地，含气量大于10000亿立方米的有鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地、准葛尔盆地、滇东黔西盆地群、二连盆地、吐哈盆地、塔里木盆地、天山盆地群、海拉尔盆地。煤层气资源丰富煤层气开采煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；地面钻井开采的煤层气都是可以利用的，通过地面开采和抽放后可以大大减少风排瓦斯的数量，降低了煤矿对通风的要求，改善了矿工的安全生产条件。地面钻井开采方式，国外已经使用，我国有些煤层透气性较差，地面开采有一定困难。二是井下瓦斯抽放系统抽出。瓦斯分类及应用按照煤层气中的甲烷含量，分为：高浓度瓦斯：甲烷含量大于30%；低浓度瓦斯：甲烷含量6--30%之间；煤矿乏风：又称“煤矿风排瓦斯”，通常甲烷浓度低于0.75%。CoalBedMethane瓦斯发电意义清洁：属于清洁能源，符合我国能源发展战略政策。安全：煤矿瓦斯，是危害煤矿安全生产的有害气体，利用瓦斯发电，可有力的保障煤矿安全生产。瓦斯抽采可以减少70—85%的瓦斯爆炸事故。环保：减少温室气体排放，促进环境保护。经济：瓦斯发电厂作为具有巨大发展潜力的新能源建设项目，可作为增加当地税收的新兴行业。社会：为当地煤矿提供电力的同时，增加当地就业机会。煤层气发电技术发展第一阶段：●1995年-2000年，利用天然气机技术。这种发电机组仅适合于煤层气开发的初期，瓦斯浓度高、变化小。第二阶段：●2000年－2004年，发明电控燃气混合器技术，开发400kW、500kW、1200kW、2000kW煤矿瓦斯发电机组，这种发电机组适合于瓦斯浓度大于30%的煤矿。煤层气发电技术发展第三阶段：●2004年下半年到现在，相继开发了低浓度瓦斯安全输送技术、机组安全防爆技术、低浓度发电技术等相关专项技术，并成功应用于煤矿低浓度瓦斯（8%－30%）发电领域。瓦斯发电技术介绍煤矿瓦斯分高浓度瓦斯和低浓度瓦斯，高浓度瓦斯是指甲烷浓度大于30%的瓦斯，低浓度瓦斯是指甲烷浓度低于30%的瓦斯。抽采的瓦斯浓度低于30%时，不得作为燃气直接燃烧；用于内燃机发电或作其他用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施。这给低浓度瓦斯发电提供了制度保障。而我国煤矿60%以上的瓦斯是低浓度瓦斯。低浓度瓦斯如何安全、高效的进行发电必须解决安全问题（防爆问题）。采用何种技术措施来保证安全？安全问题在设计输气系统时采用了多项主动(不爆炸)、被动(爆炸后不传播)的防爆措施。2004年至今，低浓度瓦斯发电技术已成功在国内400个以上低浓度瓦斯电站进行运用，没有发生过一例安全事故。瓦斯安全输送工艺流程图湿式水位自控阻火器阻火器由雷达液位计、水封阻火罐、水位自动监控系统、PC机、GPRS等部分组成，实现水封阻火罐水面的全自动监控和数据无线上传（通过GPRS）。湿式水位自控阻火器1、进气端；2、出气端；3、泄爆部件；4、密封水；5、水位控制器；6、玻璃管水位计；7、金属分流网。进气方向传爆方向24h(水封高度)5631进气方向传爆方向24h(水封高度)6577出气方向出气方向31金属波纹带瓦斯管道专用阻火器阻火原理●火焰以一定速度进入阻火芯狭缝时，反应中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量，反应区的热量流向冷壁边界。●火焰面达到一定距离时，开始形成熄火层，自由基越来越少直到没有，火焰熄灭。金属波纹带瓦斯管道专用阻火器细水雾灭火技术细水雾灭火是当今世界消防领域内的最新技术，但此技术应用在煤矿瓦斯输送方面，有以下两点本质区别的：●消防领域所灭火源是非运动的，而瓦斯管道内的火源是以声速以上的速度传播的。●消防领域是先形成火焰后喷雾灭火，而瓦斯管道细水雾灭火的特点是细水雾与瓦斯已经混合均匀，并以一定的速度流动，是长期的、连续的形成细水雾。细水雾灭火机理●冷却：细水雾在汽化过程中，从燃烧物表面吸收大量的热量，从而使燃烧周围温度迅速降低，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气，由液相变为气相，气体急剧膨胀(约1760倍)，最大限度地使燃烧反应分子在空间上距离拉大，抑制火焰。细水雾灭火机理细水雾与瓦斯混合输送水雾形成高速摄影瓦斯细水雾输送监控技术通过采集细水雾输送的相关参数，实现运行参数实时显示，对超限参数进行报警，并自动控制输送系统执行相关操作，有效的保证输送系统的安全可靠性，同时具有历史数据存储、查询和打印功能。详细参数区系统显示区操作区循环脱水技术●脱水器由旋风脱水和重力脱水串联实现，设置在利用瓦斯发电机组跟前，每台发电机组分别配备一套脱水器。●脱水器脱出来的水由水泵加压循环使用。瓦斯输送系统压力控制技术●为保证煤矿水环真空泵的安全运行和整个输送系统工作在设定的压力范围内，在输送系统的主管道上设置一个瓦斯安全放散器。●当输送系统管道压力增高时，内套水面下降，外套水面上升；当内套水面下降到露出内套下沿时，瓦斯便通过水溢出排空。●系统压力可通过改变放散器内的水量来调整。通过液位变送器可实现计算机远程控制。●瓦斯的排空是通过水而放散到空中的，能够将外部可能存在的火源与系统内瓦斯隔离，实现安全放散。爆炸试验机组的安全1、采用瓦斯专用阻火器，实现多点阻火。2、采用电控、缸温控制、稀燃等技术，减少爆震。瓦斯电站效果图瓦斯电站效果图瓦斯电站效果图瓦斯电站效果图余热装置出水余热装置进水瓦斯发电机组变压器控制屏外循环水管线消音器换热器修改后的煤矿安全规程2010年1月21日，国家安全生产监管总局局长骆琳签署国家安全生产监管总局第29号令，颁布了《关于修改煤矿安全规程部分条款的决定》，其中根据总局已发布的低浓度瓦斯安全利用的相关标准，将原《规程》中关于“利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30％”的规定修改为：“抽采的瓦斯浓度低于30％时，不得作为燃气直接燃烧；用于内燃机发电或作其他用途时，瓦斯的利用、输送必须按有关标准的规定，并制定安全技术措施。”取消了对低浓度瓦斯用于内燃机发电及低浓度瓦斯浓缩后再利用的限制。低浓度瓦斯发电国家政策《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）《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）《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》（发改能源[2007]721号）《关于加强煤炭和煤层气资源综合勘查开采管理的通知》（国土资发[2007]96号）《财政部关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施意见》（财建[2007]114号）《国务院办公厅关于加快煤层气抽采利用的若干意见》1、煤层气发电并网项目，由省级人民政府投资主管部门核准。煤矿企业自采自用煤层气项目，由煤矿企业自主决策，报地方人民政府投资主管部门备案。2、煤矿企业利用煤层气发电，可自发自用；多余电量需要上网的，由电网企业优先安排上网销售，不参与市场竞争，发电机组并网前要符合并网的技术要求和电网安全运行的有关标准。3、利用煤层气发电，其上网电价执行国家价格主管部门批准的上网电价或执行当地火电脱硫机组标杆电价。《关于加快煤层气抽采有关税收政策问题的通知》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，不征收企业所得税。2、对于抽采及发电设备，统一采取双倍余额递减法或年数总和法实行加速折旧。3、对地面抽采煤层气暂不征收资源税《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》1、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综合利用规划。发电可以作为煤层气综合利用规划的一项内容。2、全部燃用煤层气发电并网项目由省级人民政府投资主管部门核准。3、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。4、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。5、煤层气电厂不参与市场竞价，不承担电网调峰任务。《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》6、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。7、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。8、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》(发改价格〔2006〕7号)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(煤矿瓦斯)电厂所在省级电网销售电价解决。《财政部关于煤层气（瓦斯）开发利用补贴的实施意见》中央财政按O.3元／立方米煤层气(折纯)标准对煤层气开采企业进行补贴，在此基础上，地方财政可根据当地煤层气开发利用情况对煤层气开发利用给予适当补贴，具体标准和补贴办法由地方财政部门自主确定。  到现场后需要了解的参数产量：采矿证产量，实际产量；地质数据：煤炭储量，可开采的年限，正在开采的煤层，该煤层的相对瓦斯涌出量；未来要开采的煤层，该煤层的相对瓦斯涌出量；绝对瓦斯涌出量；瓦斯抽放站：瓦斯浓度，瓦斯流量，真空泵台数及参数；并网电压等级；建设电站可利用的面积，距离抽放站的距离。达到什么样的条件可以建设电站1、按国家煤矿安全管理部门的要求安装了瓦斯抽放系统,并且瓦斯抽放系统须正常运行；2、瓦斯抽放系统纯瓦斯抽放量在300万m3/年以上，瓦斯浓度在8%以上。项目风险1、煤矿关停；2、瓦斯抽放量急聚减少。合作模式1、煤矿投资：土建、高压接入系统，并办理相关手续；（不可移动的矿方投）2、仟亿达投资：设计、发电设备、低压配电系统、设备的运输及安装、电站的运行等。（可移动的设备我们投）余热装置出水余热装置进水瓦斯发电机组变压器控制屏外循环水管线消音器换热器煤层气发电项目收益1、发电收入；2、蒸汽收入；3、政策补贴；4、CCER。案例介绍项目名称：XX煤矿瓦斯发电项目业主情况：xx煤矿07年进行“区域集团化重组”，由阳煤集团和XX煤业公司的合资开采，其中阳煤集团占51%股份。目前年产原煤90万吨，可采储量6800余万吨。开采煤层8#、9#煤层、15#煤层，煤质为优质无烟煤。可采年限45年以上。煤层开采顺序为上行式，先开采15号煤层，后开采8号、9号煤层。案例介绍瓦斯参数根据煤矿地质资料、该矿前期开采煤层瓦斯等级鉴定资料和瓦斯抽放站的数据，8#煤层相对涌出量为94.4m3/t，15#煤层