【導(dǎo)讀】井下抽放瓦斯氣壓力、溫度與甲烷濃度爆炸極限關(guān)系的論述...............20

　　

【正文】 案，就一個(gè)方案分為三個(gè)功能區(qū)，即主廠房區(qū)、變配電區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)（包括行政設(shè)施區(qū)）。 發(fā)電工藝熱力系統(tǒng) 工藝流程 根據(jù)推薦的裝機(jī)方案，本項(xiàng)目選用 8 臺(tái) 500KW 的燃?xì)?38 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組，其發(fā)電工藝如下： 由瓦斯輸配系統(tǒng)來的燃 氣通過壓力調(diào)節(jié)閥進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，燃?xì)馀c空氣在氣缸內(nèi)混合點(diǎn)火爆燃，通過往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸將動(dòng)力傳 給交流發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)將動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電能輸出。 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)組的主要設(shè)備是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，為了保障這兩大主機(jī) 的正常運(yùn)行，燃機(jī)必須配備進(jìn)氣與燃?xì)庀到y(tǒng)、 循環(huán) 冷卻系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、 點(diǎn)火系統(tǒng)及相應(yīng)控制系統(tǒng)等輔助裝置。 主要技術(shù)能數(shù) 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)。 機(jī)組型式 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組 發(fā)動(dòng)機(jī)型 式 四沖程、電子控制點(diǎn)火，獨(dú)立循環(huán)中 冷 內(nèi)燃機(jī)數(shù)量 10 臺(tái) （ 8 臺(tái)運(yùn)行 2臺(tái)備用） 標(biāo) 定 功率 500KW 發(fā)電機(jī)輸出電壓 功率因數(shù) 額定頻率 50Hz 額定轉(zhuǎn)速 1500r/min 排 氣 溫度 470℃ 簡單循環(huán)發(fā)電 效 率 32% 39 燃?xì)鈮毫? 520Kpa 熱耗率 ≤潤滑油耗量 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組輔助系統(tǒng) ○ 1 進(jìn)氣與燃?xì)庀到y(tǒng) 空氣進(jìn)入燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)前，需要經(jīng)過過濾，濾掉其中的 粉塵 、毛削等雜質(zhì)，燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在空氣入口處采用雙濾單級(jí)空氣濾清器，在瓦斯氣與空氣混合后的入口管道 上安裝有過濾器 、阻 火 器、隔離閥、速斷閥、調(diào)節(jié)閥等?？焖訇P(guān)斷閥在各種事故中起快速關(guān)斷作用。燃?xì)膺M(jìn)氣系統(tǒng)采用帶空燃比控制的電子點(diǎn)火系統(tǒng)。 ○ 2 循環(huán)冷卻系統(tǒng) 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)分為發(fā)動(dòng)機(jī)缸套冷卻系統(tǒng)和獨(dú)立循環(huán)的中冷卻器冷卻系統(tǒng)兩部分，兩個(gè)獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)都 配有各自的冷卻水泵和節(jié)溫器，發(fā)電機(jī)組自帶封閉式冷卻系統(tǒng)。獨(dú)立循環(huán)的中冷器冷卻系統(tǒng)可以以更低的冷卻進(jìn)氣溫度，增加進(jìn)氣的空氣 密 度，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 ○3潤滑油和系統(tǒng) 潤滑油系統(tǒng)為燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)提供具有合適溫度和經(jīng)過過濾的潤滑油，并使內(nèi)燃機(jī)主油泵進(jìn)油具有一定的預(yù)壓。 潤滑油系統(tǒng)由 20t 的油箱和油泵。 2021 升 廢油池和廢油泵，油位繼電器和開關(guān)組件，以及油箱和廢油池之間的充油 40 供回油管道組成。 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑油系統(tǒng)由油箱、循環(huán)泵、過濾器、冷卻器、回油指示器、進(jìn)回油溫度傳感器，以及管 道閥門等組成。 瓦斯氣輸配系統(tǒng) 瓦斯氣輸配系統(tǒng)擬定原則 根據(jù)項(xiàng)目單位提供的井下 瓦斯氣的成份分析如下： O2 % N2 % CH4 40% CO2 % 低位 熱值 3270Kcal/Nm3 瓦斯氣相對(duì)溫度 ≥100% 瓦斯氣含塵量 ＜ 30mg/Nm3 由于燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組對(duì)瓦斯氣的品質(zhì)有一定的要 求，瓦斯氣相對(duì) 濕 度＜ 80%。，固體粉塵 粒 度＜ 1181。m，固體顆粒物濃度＜ 5mg/Nm3，硫化 氫 濃度＜ ，進(jìn)氣壓力 520KPa，為確保燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組對(duì)燃料的品質(zhì)要求，必須對(duì)瓦斯氣進(jìn)行凈化處理，選擇合理的輸配系統(tǒng) ，以便滿足內(nèi)燃機(jī)的使用要求，保障機(jī)組的安全運(yùn)行。 根據(jù)上述要求，瓦斯氣輸配系統(tǒng)必須有脫水、除塵、冷 41 卻、加壓等功能（由于沒有檢測出含硫元素 等 成份，因此脫硫功能可以不設(shè)），并配備有相應(yīng)的控制、調(diào)節(jié)、安全、計(jì)量等組件。 瓦斯氣輸配系統(tǒng) **礦井屬于 生產(chǎn) 礦井，初抽放時(shí)瓦斯?jié)舛葧?huì)比 較高，但在煤礦投產(chǎn)后瓦斯?jié)舛?會(huì)呈 逐漸下降趨勢，因此瓦斯氣輸配系統(tǒng)設(shè)計(jì) CH4濃度按 40%考慮。則小時(shí)輸送混合汽量為 3600 Nm3 /h247。40%=9000 Nm3 /h，因此輸配系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸送能力按9000 Nm3 /h=10800m3 /h。 瓦斯氣來自本電廠附近的礦井地面抽放泵站，抽放泵站至電廠儲(chǔ)氣柜的管路直徑應(yīng)滿足電廠需求。 該管道直徑規(guī)格選用 DN650，長度暫定為 500m，在該條通道上設(shè)有三防裝置， 即 防回火、防回氣、防爆炸裝置，以不影響礦井 正常 抽放為目的。 電廠設(shè)有一座 1 萬 m3 的儲(chǔ)氣柜，井下瓦斯 氣通過DN650管道進(jìn)入儲(chǔ)氣柜后，由儲(chǔ)氣柜出口鋪設(shè)一條長約 50m，直徑為 DN530的管道進(jìn)入電廠的氣體預(yù)處理車間，在 DN530管道上設(shè)置有快速關(guān)斷閥、閘閥、阻火器和旁通 管 道，儲(chǔ)氣柜的兩個(gè)出口口徑均 按 φ800mm予留，以備用戶擴(kuò) 容 之需。 正常情況下，瓦斯氣的流向?yàn)椋? 地面抽放泵 DN650 管道 10000m3 儲(chǔ)氣柜 DN530 管道進(jìn)入電廠 。如果儲(chǔ)氣柜一旦出現(xiàn)故障或者需要檢 42 修，此時(shí)應(yīng)該怎么辦呢？這就需要在 DN650 管道上 加裝 2個(gè)閥門，即在 DN650 管道進(jìn)入氣柜前加裝一個(gè)閥門，同時(shí)在兩 側(cè)加裝 1 個(gè)閥門，一旦儲(chǔ)氣柜出現(xiàn)故障，將 DN650 管道 上進(jìn)入氣柜的閥門關(guān)閉，打開 另外 的閥門， 與 電廠的 DN530管道相連。 DN530 管道進(jìn)入氣體予處理 系統(tǒng) 前設(shè)置冷干機(jī)，將瓦斯氣經(jīng)冷卻干燥后，送至氣體予處理車間內(nèi)的羅茨鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行加壓， 升 壓至 20Kpa 后，瓦斯氣進(jìn)入過濾器進(jìn)行凈化處理，除去大部分固體粉塵，保證進(jìn)入終端過濾器前的固體粉塵粒度＜ 2181。m，濃度＜ 5mg/Nm3，以盡可能減少終端精過濾器檢修頻率。經(jīng)氣體予處理系統(tǒng)凈化處理后的瓦斯氣送至（通過管 路 ）發(fā)電機(jī)車間，發(fā)電機(jī)間燃?xì)獠捎?母 管制，燃?xì)馔ㄟ^各機(jī)組分支管路送至 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)膺M(jìn)氣組件，進(jìn)入燃燒室受控爆燃，推動(dòng)活塞作功。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣組件包括隔斷閥、調(diào)壓閥、阻火器、終端精過濾器（過濾精度為＜ 1um），快速關(guān)斷閥，計(jì)量裝置等。 管道采用直埋敷設(shè)，穿越廠內(nèi)道路時(shí)，采用加外套管進(jìn)行保護(hù)。 瓦斯氣輸配系統(tǒng)中的主要設(shè)備由燃機(jī)廠配套供應(yīng)。 電氣部分 電氣主接線 43 根據(jù)接入系統(tǒng)方案，廠內(nèi) 10 臺(tái)發(fā)電機(jī)組（其中 8 臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組 運(yùn)行 ， 2 臺(tái) 備用 ），發(fā)電電壓為 ，經(jīng) 1 臺(tái)6300KVA 容量的升壓變壓器升壓至 6KV，經(jīng) 1 回 6KV 架空線路接至 礦井 35KV/6KV變電 站 6kv側(cè) 與系統(tǒng)并網(wǎng)。電廠 設(shè)一座 ， 6KV 配 電裝置 采 用單母線接線 ，同時(shí) 配電裝置采用單 母 線 分段 接線 方式 。 廠用電系統(tǒng)及直流系統(tǒng) ① 廠用電系統(tǒng) 低壓廠用電采用動(dòng)力和照明公用網(wǎng)絡(luò)形式 ,電壓為380V/220V， 電源引自 母線段。 ○ 2 直流系統(tǒng) 根據(jù)《電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，本電廠裝設(shè)一套 2100Ah 直流系統(tǒng)。 直流系統(tǒng)采用單母分段接線，配置兩組 100Ah 免維護(hù)鉛酸蓄電池 。蓄電池組 以浮 充電方式運(yùn)行，電廠 UPS 電 源 統(tǒng)一 考慮，設(shè)置一塊在線式電力系統(tǒng)不間斷電 源 屏，其直流電源引自直流系統(tǒng)。 控制單元設(shè)備等主要直流用電設(shè)備等均采用雙回路供電方式。 ③ 控制、測量及保護(hù) 電廠電氣 部分 選用 電 廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。 發(fā)電機(jī)保護(hù)，測控及勵(lì)磁，同期等采用發(fā)電機(jī)組配套設(shè)備、分散布置。（根據(jù)《電力裝置的 繼 電保護(hù)和自動(dòng) 裝置設(shè) 44 計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，在發(fā)電機(jī)配套保護(hù)設(shè)備基礎(chǔ)上，增設(shè)發(fā)電機(jī)縱差 保護(hù)，保護(hù)裝置分散安裝在各發(fā)電機(jī)出口開關(guān)柜上）， 6KV 聯(lián)絡(luò)線， 主 變 、 母聯(lián)及廠用電源等重要設(shè)備的保護(hù)，測控單元在主控 室 的集中組屏。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)各保護(hù)測控單元相對(duì) 獨(dú)立，并且能獨(dú)立完成相應(yīng)保護(hù)控制功能，通過通訊接口向后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)傳遞采集的數(shù)據(jù)和有關(guān)信息。綜合自動(dòng) 化 系統(tǒng)具有技術(shù) 先 進(jìn)，功能齊全，維護(hù)方便，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。 廠用電動(dòng)機(jī)保護(hù)，按 照 廠用電技術(shù)規(guī)定要求，設(shè)置相應(yīng)保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的保護(hù)裝置，采用電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器。 廠內(nèi)通信 廠內(nèi)通信設(shè) 生產(chǎn)調(diào)度通信 。 管理通信納入到 **礦井行政通信系統(tǒng)。調(diào)度通信設(shè)置 3 對(duì)對(duì)講機(jī)即可。 主控 室 需至少設(shè)置一部與 礦井 電力調(diào)度能夠直通的電話。 熱工控制系統(tǒng) 熱控控制主要是 燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)。 燃機(jī)控制系統(tǒng)，是監(jiān)視燃?xì)?發(fā)電機(jī)組本體的熱工，電氣參數(shù)以及控制燃?xì)?內(nèi)燃 機(jī)的轉(zhuǎn)速，保護(hù)燃機(jī)以便機(jī)組安全穩(wěn)定地運(yùn)行。每臺(tái)燃機(jī)自 帶 一套檢測控制屏，可根據(jù)主控系統(tǒng)的控制指令實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開停 機(jī) 和并網(wǎng)控制，自動(dòng)檢測發(fā)電機(jī)輸 45 出的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)等電氣參數(shù)，自動(dòng)檢測內(nèi)燃機(jī)水溫、水壓、油溫、油壓、轉(zhuǎn)速等熱工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警和相應(yīng)的緊急停車功能。 土建部分 氣象條件 本瓦斯發(fā)電廠工程位于 **煤礦舊 6 噸鍋爐房 ，地處山西省陽泉市 境內(nèi) ，該地區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，空氣干燥，氣溫晝夜變化較大，四季分明，年平均氣溫 ℃ ，最低氣溫 ℃ ，最高氣溫 ℃ ，年平均降雨量 ，年平均蒸發(fā)量 ，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，每年 11 月至次年 4 月為冰凍期，最大凍土深度為 。 工程地質(zhì)及地基處理 根據(jù) 項(xiàng)目單位 意見，瓦斯發(fā)電廠建在 **煤礦 舊 6 噸鍋爐房 ，該塊平地開闊、平坦，有利于瓦斯發(fā)電廠的布局和建設(shè)。本可行性研究報(bào)告未對(duì)廠址工程地質(zhì)及場區(qū)地 質(zhì) 災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，建議在初步設(shè)計(jì)階段前，進(jìn)行上述工作。 地震設(shè)防 根據(jù)《中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》 ， **礦區(qū)動(dòng)峰值加速度為 ，地震烈度為 7 度區(qū)，因此 根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，瓦斯發(fā)電廠的主要建筑物按地震烈度 7 度設(shè)防。 土建工程 46 本工程本著 “適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、合理 ”的同時(shí)，盡可能地考慮生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合實(shí)際，并與周圍環(huán)境相適應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中積極采用新技術(shù)、新材料，做到廠房規(guī)范化、模塊化、提高建筑的工業(yè)化水平。 機(jī)組廠房 機(jī)組廠房為原有建筑，平面尺寸為 50m15m，采用砼地面基礎(chǔ)。兩層建筑，每層五臺(tái)機(jī)組，玻纖瓦屋頂。主廠房采用自然通風(fēng)方式。主廠房內(nèi)設(shè)置瓦斯泄露報(bào)警系統(tǒng)。 附屬設(shè)施 如低壓室、配件室、泵房等均按國 家標(biāo)準(zhǔn)需求建設(shè)。 辦公和生活設(shè)施 按國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)辦公和生活設(shè)施，其中生活設(shè)施包括更衣室、休息室、澡堂等福利建筑。 全站面積約 2021 m2。 供熱熱源由礦井提供，瓦斯發(fā)電廠不再設(shè)熱交換站。 47 第八章 環(huán)境保護(hù) 基本情況 本瓦斯電廠地處山西省陽泉市，位于 **礦井地面 舊 6噸鍋爐房 ，地勢開闊平坦，該地區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，空氣干燥，氣溫晝夜比較大，四季分明，年平均氣溫 ℃ ，最低氣溫 ℃ ，最高氣溫 ℃ ，年平均降雨量 ，年平均蒸發(fā)量 ，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲?北風(fēng)，每年 11 月至次年 4 月為冰凍期，最大凍土深度為 。 主要污染源及污染物 本瓦斯發(fā)電廠投入生產(chǎn)后，主要污染源及主要污染物為瓦斯氣在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃 燒 時(shí)所排放的 尾 氣，主要污染物為氮氧化物（ NOX）和 CO2，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的噪聲約 120dB（ A），以及設(shè)備冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水。 編制依據(jù)和采用標(biāo)準(zhǔn) 編制依據(jù) ① 《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》 ② 《中華人民共和國環(huán)境噪聲污染防治法》 ③ 《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》 ④ 《山西省建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》 48 設(shè)計(jì)采用的環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) ① 環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) A、大氣環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB30951996）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 B 、地表水環(huán)境執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB38382021）中的 Ⅲ 類標(biāo)準(zhǔn)。 C、地下水環(huán)境執(zhí)行《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （ GB/T1484893）中的 Ⅲ 類標(biāo)準(zhǔn)。 D、聲環(huán)境執(zhí)行《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（ GB309693）中的 3 類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。 ② 污染物排放標(biāo)準(zhǔn) A、內(nèi)燃機(jī)尾氣排放執(zhí)行《 火 電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB132232021）中的第三時(shí)段標(biāo)準(zhǔn) 和《鍋爐大氣污染物排放 標(biāo)準(zhǔn)》（ GB132712021） B、外排廢水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB89781996）表 4 中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 C 、廠界噪聲執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》（ GB1238490） II 類標(biāo)準(zhǔn)，建筑施工噪聲執(zhí)行《建筑施工場地噪聲限值》（ GB1252390）中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 D、固體廢物的處置執(zhí)行《一般工業(yè)固體廢物貯存，處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（ GB185992021）中的相關(guān)部分。 49 污染防治措施 大氣污染防治 本項(xiàng)目中大氣污染物主要為燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)組排放的尾氣，其主要污染物為和 CO2和 NOX。由于所選用的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組， 具有低排放，稀薄燃燒技術(shù)性能好，缸內(nèi)燃燒溫度控制在 1100℃ 左右，并且燃燒充分等特點(diǎn)，因此污染物排放 符合 歐 V 標(biāo)