【文章內(nèi)容簡介】 安全生產(chǎn)、節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)方面都具有很大的社會效益，國家從多方面給予了政策扶持和鼓勵。如在建設(shè)用地審批、電力上網(wǎng)、電價結(jié) 算、稅 費(fèi)減免等方面都 給予了優(yōu)先和優(yōu)惠的照顧。同時，本次項 目所生產(chǎn)用電并入國家電網(wǎng)，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。總之，該項目的建設(shè)無論從以上任何一個方面去衡量，其必要性都是顯而易見的。煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告第三章 項目選址與建設(shè)條件 項目選址選址原則：因地制宜、節(jié)約用地、保護(hù)環(huán)境、安全可靠。依據(jù)以上原則及條件，該項目選址于沁源縣城西北部約38km某瓦斯抽放站西150米處， 場地整體呈長方形，總占地面積10畝。瓦斯發(fā)電站所占用的土地屬于某煤礦礦區(qū)已征用的土地。詳見附件《某煤礦瓦斯發(fā)電站地理位置圖》。 建設(shè)條件 自然條件該項目區(qū)屬大陸性氣候，℃，冬季漫長而嚴(yán)寒，一月平均氣溫為零下 ℃，夏季短暫涼爽，七月 ℃，年降雨量600毫米，霜凍期為十月上旬至次年四月下旬，無霜期50至180天。本區(qū)夏季多東南風(fēng)，冬春季幾多西北風(fēng)，最大 。設(shè)計時應(yīng)綜合考慮以上氣象條件，使項目建設(shè)和使用能夠適應(yīng)上述氣煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告候特點(diǎn)。 地形地貌項目所在地地形較為復(fù)雜，但為了保證項目的順利實施和安全性，建議項目初設(shè)前進(jìn)行地質(zhì)勘察，取得詳細(xì)、準(zhǔn)確的地質(zhì)資料為工程建設(shè)提供詳實的依據(jù)。 地震烈度據(jù)山西省地震局資料，根據(jù)中華人名共和國標(biāo)準(zhǔn)（GB500112022 ）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計基本地震動峰值加速度為 。 給排水發(fā)電站內(nèi)生產(chǎn)及生活用水由某煤礦供給；生活污水經(jīng)化糞池處理后排入礦區(qū)污水管網(wǎng)。 供電項目區(qū)內(nèi)用電采用雙路電源，一路引自某煤礦變電站，另一路電源由煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告發(fā)電站自供，機(jī)房內(nèi)照明采用防爆燈具，配電室、值班休息采用一般照明。 采暖該項目主要為辦公用房、職工宿舍、食堂、 門房等采暖，項目供熱熱源為新購余熱鍋爐。 氣源供應(yīng)項目生產(chǎn)用氣由某瓦斯抽放站供給，年抽放量為純瓦斯 萬 m3，完全可供項目生產(chǎn)需求。第四章 方案選擇及設(shè)備選型 瓦斯抽放量確定目前某煤礦已聘請專業(yè)機(jī)構(gòu)對其煤層氣涌出量做了詳細(xì)預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如下：某煤礦所采 2煤層和 9+10煤層不存在瓦斯風(fēng)化帶，全部處于甲烷煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告帶，甲烷成分高于 98%；瓦斯含量增長梯度為 r/100m；生產(chǎn)期：礦井瓦斯平均涌出量為 42 m3/min。根據(jù)上述結(jié)果，結(jié)合礦井實際測量：某煤礦抽放瓦斯?jié)舛葹?24%，瓦斯的混合量 125m3/min，折換為純瓦斯為 30m3/min，年抽放純瓦斯總量為 萬 m3。結(jié)合近期預(yù)測：瓦斯抽放濃度在 18%30%之間，現(xiàn)場瓦斯?jié)舛葴y量濃度為 24%。表 41 本區(qū)瓦斯氣化學(xué)成分一 覽表組分 CH4 H2 CO2 O2 N2 CO H2S 塵 合計平均含量 V%24 未檢出 未檢出 未檢出 100%表 42 瓦斯氣物理性質(zhì)一覽表煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告熱值 密度 高熱值 爆炸極限 運(yùn)動粘度 華白指數(shù)下限：%上限：% 建設(shè)規(guī)模確定建設(shè)規(guī)模本次項目建設(shè)結(jié)合煤礦瓦斯抽排能力及氣體濃度等情況，綜合比較國內(nèi)外燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，最終確定某煤礦瓦斯發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模為：5MW ，所選10 臺 500KW 發(fā)電機(jī)組為 國產(chǎn)低濃度瓦斯燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。其理由如下：（1）常用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組臺數(shù)及功率的設(shè)置，應(yīng)以能保證供電的連續(xù)性及適應(yīng)用電負(fù)荷曲線的變化為前提。只有選擇小功率、多臺數(shù)機(jī)組才可以根據(jù)用電負(fù)荷的變化確定發(fā)電機(jī)組臺數(shù)，使燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電機(jī)常處于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下運(yùn)行，以減少燃?xì)庀穆?，降低發(fā)電成本。燃?xì)鈾C(jī)的最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)是在標(biāo)定功率的 75%90%之 間。 為保證供電的連續(xù) 性，常用機(jī)組本身應(yīng)考慮設(shè)置備用機(jī)組，當(dāng) 進(jìn)行機(jī)組故障檢修或停機(jī)檢查時，使發(fā)電機(jī)組仍然能夠滿足對煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告重要用電負(fù)荷不間斷地持續(xù)供電。（2）經(jīng)濟(jì)危機(jī)剛剛過去，對于一些處于經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇狀態(tài)的中小企業(yè)而言，沒有能力一下子籌集到更多的資金購買國外較先進(jìn)的發(fā)電機(jī)，相比較國外先進(jìn)生產(chǎn)發(fā)電機(jī)企業(yè)，國內(nèi)發(fā)電機(jī)在價格方面相對低廉，在性能方面更耐用、適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強(qiáng)。因此，國產(chǎn)發(fā)電機(jī)更適合本次項目建設(shè)的需要。（3）國產(chǎn)發(fā)電機(jī)低廉的價格并不能說明其質(zhì)量差。就目前中國市場現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)而言，國產(chǎn)機(jī)在噪音、耗氣量等方面已經(jīng)逐漸趕上國外企業(yè)的步伐，更重要的一點(diǎn)是：國產(chǎn)機(jī)維修較為方便，特別是配件，很多燃?xì)鈾C(jī)的配件產(chǎn)在國內(nèi)。進(jìn) 口柴油機(jī)質(zhì)量較好，但對氣源濃度要求較高，一般在 70%以上，而且其維修成本較高，且更換零部件需要從國外購置，更換周期較長，極易影響發(fā)電廠的正常運(yùn)營。（4）目前，對于低濃度瓦斯發(fā)電的研究國外并沒有什么實質(zhì)性的進(jìn)展，相對來講國內(nèi)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)制造企業(yè)一直致力于研制適合中國國情的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，如山 東勝東集團(tuán)在近年一直致力于研究低濃度燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，并煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告與 2022 年 12 月研制成功低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組，該機(jī)組采用電控燃?xì)饣旌掀骷夹g(shù)，可以自動控制空燃比，以適應(yīng)瓦斯的濃度變化這也是本次項目選用國產(chǎn)機(jī)組的重要原因。 工程技術(shù)方案 發(fā)電工藝選擇根據(jù)電站規(guī)模，擬定電站采用單循環(huán)發(fā)電工藝。單循環(huán)發(fā)電工藝：利用管道將瓦斯輸送至燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，通過在燃燒室內(nèi)爆炸燃燒推動活塞做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，尾氣經(jīng)余熱鍋爐換熱后排到機(jī)房外。整個瓦斯發(fā)電系統(tǒng)分為：瓦斯收集系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、煤礦 內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)。整個工藝流程如圖 41 所示：煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告圖 41 項目工藝流程 圖 工藝流程簡述瓦斯收集系統(tǒng)：一般煤層氣的開采過程需要三個階段：排水降壓階段、穩(wěn)定生產(chǎn)階段、產(chǎn)量下降階段。本次項目利用的主要是穩(wěn)定生產(chǎn)階段，在這一階段中，煤 層氣處于最佳的解吸狀態(tài)，產(chǎn)氣量相對穩(wěn)定，出現(xiàn)高峰產(chǎn)氣期。本次項目采用的采集方法為螺桿泵 排水采集，該采集方法結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、維修方便等特點(diǎn)，主要工作部件是定子和轉(zhuǎn)子，定子與泵外殼連煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告成一體并接在油管的最下端，下至井內(nèi)并沉沒在被抽吸的井液中，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，即將井液和氣體從油管內(nèi)舉升至地面。井下的瓦斯采集到地面后通過管道，經(jīng)防爆裝置、防回火裝置，通 過瓦斯抽放泵泵入輸氣管道內(nèi)，最后送氣到發(fā)電廠內(nèi)的瓦斯預(yù)處理模塊。凈化加壓系統(tǒng)：該系統(tǒng)的主要作用為除塵、干燥和冷卻。瓦斯預(yù)處理模塊露天布置，瓦斯抽放站抽出的瓦斯經(jīng)過氣液分離器初步過濾，除去大液滴和細(xì)粒后，依靠瓦斯抽采泵的余壓將瓦斯引至冷卻器，經(jīng)冷卻器冷卻、凝聚、過濾處 理后，送至機(jī)房。圖 42 瓦斯抽放及輸氣工 藝流程為保證供氣壓力的穩(wěn)定性，在系統(tǒng)中設(shè)置水封。在緊急狀況或瓦斯過量煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告的情況下通過排空火炬排放瓦斯。圖 43 燃?xì)鈾C(jī)發(fā)電系統(tǒng) 工藝流程圖燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)：燃?xì)鈾C(jī)的廢氣經(jīng)余熱鍋爐回收后為煤礦生產(chǎn)生活供熱。整個過 程由可編程序控制器控制。其中的冷卻系統(tǒng)采用帶冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組循環(huán)水分為內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)和外循環(huán)冷卻系統(tǒng)。內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)為機(jī)內(nèi)閉式循環(huán)，采用軟化水，軟 化水由項目區(qū)內(nèi)水處理裝置（加藥裝置）處理后，送入靜壓水箱，由靜壓水箱補(bǔ)給；外循環(huán)水系統(tǒng)采用冷卻塔循環(huán)二次供水方式，外循環(huán)水由發(fā)電機(jī)配套的水泵將循環(huán)水池內(nèi)的水泵入發(fā)電機(jī)，用于吸收內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)水的熱量，然后在水壓力煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告下，吸收了熱量的冷卻水通過噴淋，實現(xiàn)放熱，最后重新回到循環(huán)水池內(nèi)備用。燃?xì)鈾C(jī)組正式投產(chǎn)運(yùn)行后發(fā)電廠將充分利用尾氣余熱，通過安裝余熱回收裝置收集熱能，集中供熱。余熱利用系統(tǒng)總供熱量為 3500KW，需新增2 臺余熱回收裝置，可滿足當(dāng)?shù)?4 萬平方米的供熱要求。圖 44 項目水系統(tǒng) 工藝流程 生產(chǎn)規(guī)模根據(jù)某煤礦瓦斯抽放量，確定項目總裝機(jī)容量為 10500KW，發(fā)電規(guī)模為 10500KW，項目年發(fā)電量為：煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告500KW1080%24H300＝2880 萬 KWH其中：80％——發(fā)電機(jī)的實際功率（由于海拔高度、溫度等因素影響，發(fā)電機(jī)的實際功率小于額定功率）24——每天發(fā)電時間為 24 小時300——每年工作日為 300 天年耗瓦斯量為：5001080%243001/3＝960 萬 m3其中：1/3——每 1 立方米純 CH4 的發(fā)電量為 3KWH24——每天發(fā)電時間為 24 小時300——每年工作日為 300 天某煤礦抽到地面的瓦斯平均濃度約為 24%，則該項目年需濃度約為 24%的瓦斯量為 4000 萬 m3。項目所需瓦斯量遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于某煤礦每年所排放的瓦斯量，氣源有保障。 電氣部分煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告（1）電氣主接線考慮到發(fā)電機(jī)機(jī)組容量小，因此發(fā)電機(jī)電壓采用 10KV，發(fā)電機(jī)出口母線經(jīng)閉縮開關(guān)直接并入 10KV 母線引接。（2）電氣設(shè)備布置站用配電間設(shè)低壓盤布置及 400V 電器柜布置在低壓配電間，全站 設(shè)主控制室，采用主控制室的控制方式。 （3）直流系統(tǒng)采用硅整流系統(tǒng)，電壓采用 220V，采用單母 線或單母線分段的接線方式，其容量滿足機(jī)組的控制負(fù)荷和事故照明負(fù)荷的需要。電氣元件的控制、測量和信號采用強(qiáng)電接線。（4）主要電氣設(shè)備的選擇發(fā)電機(jī)的出線電壓采用 400V；400V 開關(guān)柜采用普通 GGD 固定柜；380/220V 低壓開關(guān)柜采用 GGD 固定柜。煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告 繼電保護(hù)（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)簡易差動保護(hù)：作為定子繞組的三相短路的基本保護(hù)，動作使發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，并 滅磁停車。過流保護(hù)：本保護(hù)裝置帶有時限，用來保護(hù)由于外部短路而引起的定子繞組過電流，并作為內(nèi)部短路時的后備保護(hù)。過電壓保護(hù)：當(dāng)發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷或在系統(tǒng)解列情況下單獨(dú)供電而調(diào)速失靈時， 轉(zhuǎn)速突然增加引起過電壓，為了防止過電壓擊穿定子繞組絕緣，特裝設(shè)本保護(hù)裝置，本保護(hù)裝置經(jīng) 使發(fā)電 機(jī)與系統(tǒng)解列并滅磁。過負(fù)荷保護(hù)：本保護(hù)裝置用來保護(hù)由于過負(fù)荷而引起勵磁消失時，立即聯(lián)動跳開發(fā)電機(jī)出線開關(guān)，以保證機(jī)組安全運(yùn)行。（2）主變壓器保護(hù)差動保護(hù)：保護(hù)變壓器線圈內(nèi)部短路。當(dāng)變壓器線圈或兩側(cè)差動電流互感器內(nèi)的引線，電纜發(fā)生多相短路時跳開變壓器兩側(cè)斷路器。煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告瓦斯保護(hù)：為變壓器內(nèi)部故障之基本保護(hù)，利用變壓器內(nèi)部故障時產(chǎn)生氣體而沖動瓦斯繼電器達(dá)到發(fā)信號和跳閘的目的，當(dāng)出現(xiàn)輕微故障時發(fā)出信號，故障嚴(yán)重時跳開變壓器兩側(cè)開關(guān)或發(fā)出重瓦斯信號（由切換片位置決定）。復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)：保護(hù)變壓器外部短路，并作為線路的后備保護(hù)， 帶有一定的時限。過負(fù)荷保護(hù)：變壓器過負(fù)荷時發(fā)出信號。（3）線路保護(hù) 瞬時電流速斷保護(hù)：是線路的主保護(hù)。過電流保護(hù)：作為線路的后備保護(hù)。電纜選擇：選擇阻燃性電纜。 自動監(jiān)控系統(tǒng)項目整個生產(chǎn)過程都處于集中監(jiān)控管理系統(tǒng)管理之中，它由工控機(jī)、工程師站、操作 員站及相應(yīng)外圍設(shè)備組成。工控機(jī)以 RS485D 標(biāo)準(zhǔn)通訊接口方煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告式與瓦斯預(yù)處理及水處理控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)、火災(zāi)及瓦斯?jié)舛茸詣訄缶到y(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)連接，傳輸重要的控制信號，工控機(jī)通過現(xiàn)場控制的信息進(jìn)行處理，實現(xiàn)瓦斯預(yù)處理系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。操作員站用于控制系統(tǒng)的顯示操作，可直觀地顯示全站的各類重要工藝參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)，對全站重要設(shè)備進(jìn)行操作控制，對全站的重要信息進(jìn)行記錄、打印 報表等。并可通過通訊接口將相關(guān)信息上傳至上級調(diào)度管理系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)電源采用 DC24V，并考慮完全冗余 備用的工作方式。 電氣供應(yīng)系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)輸出的低壓電力，經(jīng)過變壓系統(tǒng)的升壓，并入國家電網(wǎng)。 設(shè)備選型表 43 主要設(shè)備選 型序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單位 數(shù)量 備注1 發(fā)電機(jī)組 500kw 臺 10煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告2 變壓器 2022kva 臺 13 冷卻塔 　 臺 24 預(yù)處理設(shè)施 　 套 15 余熱鍋爐 　 臺 26 水泵 800m3/小時 臺 27 開關(guān)柜 　 個 108 啟動柜 　 個 39 自動監(jiān)控設(shè)備 　 套 110 廠內(nèi)電纜 　 米 50011 高壓出線柜 　 臺 312 高壓線路 　 米 3000煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告第五章 原輔材料供應(yīng)項目主要原材料為瓦斯，輔助材料為機(jī)油，動力消耗包括水、電兩部分。材料的用量及來源如下表所示：表 51 主要原料能源消耗一 覽表名稱 每日消耗量 每年消耗量 來源煤層氣 萬 m3（純） 960 萬 m3（純） 某煤礦供給機(jī) 油 9375L 市場購買水 噸 1214 噸 某煤礦礦井水電 萬 kwh 216 萬 kwh 自給自足煤礦 5MW 瓦斯電站項目可行性研究報告第六章 總圖布置及工程設(shè)計方案 總圖布置 總圖布置的原則滿足生產(chǎn)工藝流程的要求，以求工藝流程順暢，檢修維護(hù)方便；充分考慮各建（構(gòu)）筑物的功能特點(diǎn)，使場區(qū)布置功能分區(qū)明確，使用方便；根據(jù)設(shè)計規(guī)范確定各建筑物、構(gòu)筑物間的距離，保證生產(chǎn)運(yùn)營和消防安全，盡力做到集中布置，節(jié)約用地；綠化布置應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定和企業(yè)性質(zhì)、環(huán)境保護(hù)