20章瓦斯綜合利用

1、第二十章瓦斯綜合利用第一節(jié)礦井瓦斯綜合利用方案一、瓦斯利用的必要性1 .充分利用礦山資源，保護(hù)環(huán)境瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)和衛(wèi)生的能源，它的主要成分是甲烷（ CH4, 1m3純甲烷（濃度 100%勺瓦斯）發(fā)熱量約35.19MJ,可折合1.2kg的標(biāo)準(zhǔn)煤。如果礦井把抽出的瓦斯加 以利用而不直接排空，能大大降低礦井對(duì)社會(huì)能源（電力等）的需求，減少礦井的資 金投入，增加礦井的經(jīng)濟(jì)效益。目前瓦斯氣利用主要方式：作為工業(yè)或民用燃料直接 燃燒、作為化工原料和發(fā)電等。同時(shí)，瓦斯中的甲烷是一種僅次于氟利昂占第二位的重要溫室氣體，會(huì)破壞大氣的臭氧層，根據(jù)氣候變遷國際委員會(huì)研究報(bào)告，其溫室效應(yīng)是CO2的21倍。如果大量的瓦

2、斯排入大氣，使地球表面余熱通過大氣層向宇宙空間散發(fā)的“熱阻”增大，從 而增強(qiáng)地球表面的溫室效應(yīng)，將導(dǎo)致全球變暖，破壞地球的生態(tài)環(huán)境。1997年12月，通過了限制發(fā)達(dá)國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的京都議 定書，京都議定書規(guī)定，到2010年，所有發(fā)達(dá)國家排放的二氧化碳等 6種溫室 氣體的數(shù)量，要比1990年減少5.2%,發(fā)展中國家沒有減排義務(wù)。2005年京都議定 書正式生效。2 .優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴煤、石油、天然氣等化石能源，目前仍屬于人類使用能源的主要形式，但化石能 源屬不可再生資源，一但使用將不可再生。且中國化石燃料人均儲(chǔ)量不足， 尤其是石 油，遠(yuǎn)低于世界平均值。2005年

3、，中國人均石油可采儲(chǔ)量只有1.7t,僅為世界平均值 的6.6%;人均天然氣可采儲(chǔ)量為1797立方米，僅為世界平均值的6.5%;人均煤炭 可采儲(chǔ)量為145t,僅為世界平均值的95.4%。人均化石燃料儲(chǔ)量的國際比較見 表 18-1-1 。瓦斯氣資源的開發(fā)利用將會(huì)為社會(huì)創(chuàng)造巨額財(cái)富。我國具有豐富的瓦斯氣資源， 其開發(fā)潛力巨大。按照目前我國石油天然氣資源發(fā)現(xiàn)率計(jì)算（10%）, 31.46萬億立方米的瓦斯氣資源可獲得3萬億立方米的天然氣，參照目前天然氣的中等價(jià)格（即每 立方米天然氣約1.0元（城市門站價(jià)）計(jì)算），將會(huì)為社會(huì)創(chuàng)造3萬億元的財(cái)富。事 實(shí)上，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，資源發(fā)現(xiàn)率將會(huì)大幅度上升，經(jīng)

4、濟(jì)價(jià)值將不可估量。開發(fā)瓦斯氣，形成瓦斯氣產(chǎn)業(yè)將對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。開發(fā)瓦斯氣是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，建設(shè)一個(gè)瓦斯氣生產(chǎn)基地將帶動(dòng)道路、管道、鋼鐵、水泥、 化工、電力、生活服務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。瓦 斯作為一種優(yōu)質(zhì)潔凈的能源，如加以合理的利用，可以變害為寶，對(duì)以煤等化石燃料 為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)可以得到改善和優(yōu)化，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。表18-1-1 人均化石燃料儲(chǔ)量的國際比較表（2005年）名稱中國美國歐盟日本OECD印度世界煤口米儲(chǔ)量（t/人）145833862.832084152石油口米儲(chǔ)量（t/人）1.6812.164.870.069.080.7

5、325.31天然氣引米儲(chǔ)量（t/人）1797184125624313128001002278173.貫徹國家相關(guān)政策國家為充分利用礦山資源，保護(hù)環(huán)境，滿足國家發(fā)展對(duì)能源的需求，2005年由國家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、財(cái)政部、勞動(dòng)和社會(huì)保障部、國土資源部、國 家環(huán)境保護(hù)總局、國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、國家煤礦安全監(jiān)察局共同印發(fā)了 關(guān) 于印發(fā)煤礦瓦斯治理與利用實(shí)施意見的通知（特急 發(fā)改能源20051119號(hào)）；由國 家發(fā)展和改革委員會(huì)印發(fā)了關(guān)于印發(fā)煤礦瓦斯治理與利用總體方案的通知（發(fā)改能源20051137號(hào)）。2006年由國務(wù)院印發(fā)了國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定 （國發(fā)200628號(hào)）；由國

6、務(wù)院辦公廳印發(fā)了關(guān)于加快煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利 用的若干意見（國辦發(fā)200647號(hào)）。2007年由國務(wù)院印發(fā)了國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié) 能減排綜合性工作方案的通知（國辦發(fā)200647號(hào)）。根據(jù)這些政策，瓦斯抽放和利用屬于資源的合理利用，除優(yōu)先享受可再生資源 法及其它配套法律法規(guī)規(guī)定的鼓勵(lì)政策外，并能在稅收、采礦權(quán)使用費(fèi)、上網(wǎng)配套 費(fèi)、上網(wǎng)電價(jià)等方面享受國家有關(guān)優(yōu)惠政策。對(duì)企業(yè)的發(fā)展等將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。4 .礦井安全生產(chǎn)的需求隨著我國礦井開采深度的增加和開采能力的擴(kuò)大， 瓦斯涌出量已相應(yīng)增加，煤與 瓦斯突出的危險(xiǎn)性增高。礦井瓦斯抽放和瓦斯治理將投入大量的人力和物力， 增加了 礦井的經(jīng)濟(jì)付出，而為了保證

7、礦井安全，這部分投入又是必須的，如果抽出的瓦斯不 加以利用而直接排空，瓦斯抽放和治理方面的投資只僅僅受安全生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在利用 瓦斯發(fā)電，在治理礦井瓦斯災(zāi)害的同時(shí)，將原煤生產(chǎn)的“廢物”變?yōu)橘Y源綜合利用的“寶”，利用瓦斯發(fā)電可以使抽放瓦斯成為盈利工程，抽放的瓦斯越多，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì) 效益越好，可以形成良性循環(huán)。有了經(jīng)濟(jì)效益，就能進(jìn)一步促進(jìn)抽放瓦斯的積極性， 促進(jìn)煤礦安全生產(chǎn)。綜上所述，瓦斯綜合利用，不但充分利用礦山資源，保護(hù)環(huán)境，有效減少甲烷等 溫室氣體排放，而且還能改善礦井環(huán)境及增加社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益， 對(duì)礦井安全生產(chǎn)增加了 內(nèi)因。二、瓦斯利用途徑分析1 .概述礦井瓦斯，是在煤炭形成過程中，在高壓和厭氧條

8、件下產(chǎn)生大量氣體， 具成分主 要為甲烷，吸附在煤炭上，在煤炭開采過程中，由于壓力降低，瓦斯氣從煤炭上釋放 出來。作為一種非常規(guī)天然氣，其成分、用途、加工利用的下游產(chǎn)品和市場均同天然 氣基本一致。所以，天然氣開發(fā)、利用已開拓出的廣闊領(lǐng)域和已成功實(shí)施，并發(fā)揮出 良好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的眾多工業(yè)化范例， 均可作為瓦斯氣開發(fā)利用的借鑒。 瓦 斯氣既是高熱值的清潔能源，更是寶貴的合成化工原料，具加工利用前景極為廣闊， 是近二十年在世界上崛起的新型能源， 其資源總量與常規(guī)天然氣相當(dāng)。下面就瓦斯氣 作為化工原料、燃料和發(fā)電幾個(gè)方面來作介紹。2 .瓦斯作為化工原料瓦斯氣與天然氣的利用途徑基本相同，大多用在民

9、用和燃?xì)獍l(fā)電，而瓦斯氣的化 工利用途徑也和天然氣相仿，用作化工原料開發(fā)系列化工產(chǎn)品（見 圖18-1-1 ）,如甲 醇、炭黑、生產(chǎn)乙烘等。但不管是熱解生成炭黑、乙烘；氨氧化生成丙烯烷、有機(jī)玻璃單體；硝化生成三 氯硝基甲烷；氯化生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷；氧化生成甲醛， 還是轉(zhuǎn)化合成油、氨等，都需要一整套繁雜的化工程序，一般的小企業(yè)不但難以掌握， 且效率不高，浪費(fèi)資源，容易造成二次污染，而本礦井的瓦斯遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足建立一個(gè) 大的化工廠的要求。如果把幾個(gè)礦井的瓦斯集中起來建立化工廠， 但由于礦井瓦斯氣 甲烷的含量一般都在60犯下，長距離管道輸送、液化壓縮都需要提純，這無形中增 加了礦井

10、的運(yùn)行成本。3 .瓦斯作為民用燃料瓦斯是一種優(yōu)質(zhì)和衛(wèi)生的能源，它的主要成分是甲烷（ CH4, 1n3純甲烷（濃度 100%勺瓦斯）發(fā)熱量約35.19MJ,可折合1.2kg的標(biāo)準(zhǔn)煤。作為燃料直接為民用、燃?xì)忮仩t和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃料是一個(gè)很好的選擇。 作為民用燃料直接用管路供給礦井用 燃料鍋爐、職工和附近城鎮(zhèn)居民之用，可以替代其它燃料消耗，這是最好的方法，不 但利用效率高，而且近距離輸送瓦斯氣，不用提純和液化，減少了輸送費(fèi)用。圖18-1-1瓦斯加工利用方向圖4 .瓦斯發(fā)電就目前科技發(fā)展的現(xiàn)狀，瓦斯氣發(fā)電采用的主機(jī)設(shè)備主要有以下四種形式可供選 擇：a、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組；b、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組；c、燃?xì)鈨?nèi)

11、燃機(jī)發(fā)電機(jī)組；d、燃 料電池發(fā)電。燃料電池發(fā)電與轉(zhuǎn)換燃料熱做功最終產(chǎn)生電力的傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)不同，燃料電池像一般電池那樣利用電化學(xué)生產(chǎn)電力。 與從儲(chǔ)備化學(xué)制品中提取電力的蓄電池 不同，燃料電池生產(chǎn)電力是用氫燃料通人電池的陰極以及空氣中氧氣通到陽極的放電過程，是一種將氫和氧的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。這種裝置的最“卡諾循環(huán)”的限23倍。但因其此種方式作為礦大特點(diǎn)是由于反應(yīng)過程中不涉及到燃燒，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受 制，其能量轉(zhuǎn)換率高達(dá)60%-80%實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的 容量小，只適于小型燃?xì)獍l(fā)電的應(yīng)用。礦井的瓦斯氣一般都比較大, 井瓦斯發(fā)電不合適，不予考慮。(1)蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)

12、組此種發(fā)電形式多用于傳統(tǒng)的火電機(jī)組形式，工藝技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，但燃?xì)忮仩t采用瓦斯氣為燃料，目前僅局限在小型的工業(yè)鍋爐，由于受到瓦斯抽采波動(dòng)性強(qiáng)的 影響，大型電站瓦斯鍋爐的應(yīng)用也受到限制，個(gè)別電站鍋爐采用煤與瓦斯混燒技術(shù), 但輔助系統(tǒng)龐大、復(fù)雜，占地面積大。這種裝機(jī)形式發(fā)電效率也較低，啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間 長，不靈活，所以目前規(guī)劃的瓦斯氣電站基本不采用這種裝機(jī)形式。(2)燃?xì)鈿廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組利用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，具有系統(tǒng)簡單，運(yùn)行靈活，單機(jī)功率大，占地面積小的優(yōu)點(diǎn)。 系統(tǒng)可加余熱鍋爐帶蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電， 雖然比較復(fù)雜，占地面積大，但可大大 提高發(fā)電效率。目前，在以天然氣為燃料的燃?xì)怆娬局休^多采用。對(duì)于瓦

13、斯氣電站，則只有甲烷含量大于50%,氣量較大的而且氣源穩(wěn)定的情況下， 才適于采用燃?xì)廨啓C(jī)為主機(jī)發(fā)電設(shè)備。 這是由于燃?xì)廨啓C(jī)要求的進(jìn)氣壓力高， 當(dāng)井下 抽排的瓦斯氣加壓到燃?xì)廨啓C(jī)要求的 0.9MPa時(shí)，溫度可升至160C,根據(jù)美國礦山 局制定的瓦斯氣中甲烷濃度爆炸極限的公式計(jì)算表明，此時(shí)要求瓦斯氣的安全界限應(yīng)為甲烷濃度大于39%并且要求濃度穩(wěn)定、連續(xù)。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，僅限制在抽采瓦斯?jié)舛雀叩牡V井，由于井下瓦斯抽采系統(tǒng)抽采的 瓦斯?jié)舛茸兓秶?，?huì)隨著工作面的推進(jìn)，煤層的不同和出煤量的變化而變化， 但 這些機(jī)組受瓦斯抽采濃度波動(dòng)的影響， 會(huì)經(jīng)常因?yàn)橥咚節(jié)舛冗_(dá)不到安全要求， 而不得 不時(shí)開時(shí)停。因此，

14、近年來這種裝機(jī)形式較多的應(yīng)用在具有一定規(guī)模，抽采效果較好，氣量和濃度比較穩(wěn)定的礦區(qū)。(3)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電具有系統(tǒng)簡單， 運(yùn)行靈活，發(fā)電效率高的特點(diǎn)，可加余熱鍋爐帶 蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，雖使系統(tǒng)復(fù)雜，但可大大提高發(fā)電效率。尤其是這種機(jī)組要 求進(jìn)氣壓力低，僅為535kPa,適用瓦斯?jié)舛确秶鷱V，濃度6%Z上均可利用，這使 得燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組在瓦斯氣發(fā)電方面獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。在過去幾十年中，特別是在近 10年中，容量為1002000kW£圍內(nèi)的燃?xì)鈨?nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)在應(yīng)用方面，有了很大的增長。隨著產(chǎn)品技術(shù)的不斷成熟和日趨嚴(yán)格的環(huán)境控 制要求，往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)必將繼續(xù)作為一種

15、低成本的發(fā)電產(chǎn)品，在瓦斯發(fā)電市場占據(jù)重要地位。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的用戶增長是由于它在成本、 效率、可靠性和廢氣排放方面 有了長足的進(jìn)步，主要表現(xiàn)在輸出功率的提高、污染物排放的降低。在輸出功率提高方面，由于提高了相對(duì)輸出功率，因此減少了與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在輸 出功率及相對(duì)價(jià)格之間的差距。在污染物控制方面，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)采用兩種基本的廢氣 排放控制方法，分別應(yīng)用于化學(xué)計(jì)量比運(yùn)行和稀薄燃燒運(yùn)行。 用化學(xué)計(jì)量比控制燃燒 的發(fā)動(dòng)機(jī)使用三元催化污染控制系統(tǒng)來同時(shí)降低 NOx COW未燃碳?xì)浠衔?。例如?穩(wěn)態(tài)工況下運(yùn)行，若進(jìn)行嚴(yán)格控制，可以使NOx CO和未燃碳?xì)浠衔锱欧趴刂圃?.20.42g/kWh。另一控制燃?xì)獍l(fā)

16、動(dòng)機(jī)污染的主要方法是稀薄燃燒（目前大部分發(fā)動(dòng)機(jī)采用這種技術(shù)），使用大量過剩的空氣系統(tǒng)（超過50%- 100%勺理論空氣量）,通過 高過?？諝馐筃Ox排放顯著減少，同時(shí)使循環(huán)效率增加。例如大型燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 常使用超高能量點(diǎn)火、預(yù)燃室、小火點(diǎn)火系統(tǒng) （使用1噓長量）等，稀薄燃燒燃?xì)獍l(fā)動(dòng) 機(jī)的NOx排放在0.40.94g/kWh。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過嚴(yán)格維護(hù)，完全可以實(shí)現(xiàn)熱 電聯(lián)產(chǎn)。從使用的經(jīng)驗(yàn)來看，功率范圍在 5002000 kW的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)特別適合氣源 不穩(wěn)定的煤礦瓦斯使用。（4）瓦斯氣發(fā)電方式比較綜上所述，下面就礦井瓦斯氣發(fā)電最可能的三種方式的主要參數(shù)作一下比較，見表 18-1-2。比較來說作

17、為熱電聯(lián)產(chǎn)的一種原動(dòng)機(jī)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)是一種經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的、非常 成熟的設(shè)備，成套模塊化的機(jī)組使系統(tǒng)效率優(yōu)化、設(shè)計(jì)安裝簡單、運(yùn)行管理自動(dòng)化程度高。與其他兩種發(fā)電形式相比，燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組具有啟動(dòng)時(shí)間短、燃?xì)夤鈮毫Φ?、?duì)燃?xì)鉂舛冗m應(yīng)范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，尤其是能夠更為靈活的適應(yīng)瓦斯氣濃度波動(dòng)的情 況。表18-1-2瓦斯氣發(fā)電方式比較機(jī)組方式燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組+余熱鍋 爐（+蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組+余熱鍋 爐+蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組燃?xì)忮仩t+蒸汽 輪機(jī)發(fā)電機(jī)組輔助系統(tǒng)較簡單較簡單復(fù)雜簡單循環(huán)發(fā)電效率（%）34 4325 3825 30全廠綜合效 率（%）45 9040 9030 70啟動(dòng)時(shí)間10s21m

18、in 1h13h以上燃料供應(yīng)壓 力低壓中壓低壓對(duì)瓦斯?jié)舛?要求6%以上K 40%大于30%千瓦造價(jià)（元）5500左右6000左右5000左右、礦井瓦斯利用方案結(jié)上對(duì)瓦斯利用綜合分析可知， 瓦斯是很理想的民用燃料、化工和發(fā)電原料。瓦 斯作為化工原料需要一定的規(guī)模，雖然瓦斯作為民用燃料和發(fā)電都是利用瓦斯高燃燒 熱值特性，從利用效率角度考慮，作為民用燃料的熱效率要遠(yuǎn)大于瓦斯發(fā)電。 但本礦 并不抽采瓦斯均不具備作為民用和化工原料利用條件，暫時(shí)按發(fā)電利用考慮。第二節(jié) 瓦斯發(fā)電一、發(fā)電機(jī)組選擇1、設(shè)計(jì)依據(jù)礦井瓦斯抽放純量：Q= 107m3/min ,（其中：高負(fù)壓45m3/min,低負(fù)壓62m3/min）

19、； 抽放瓦斯?jié)舛龋焊哓?fù)壓40%、低負(fù)壓20%;2、發(fā)電機(jī)組選擇計(jì)算高濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組燃?xì)獾南穆拾窗?9.8MJ/（kW h）考慮，低濃度瓦斯發(fā)電機(jī) 組燃?xì)獾南穆拾窗?0.5MJ/（kW h）考慮，每立方米純瓦斯完全燃燒發(fā)熱量 35.19MJ/Nm3。預(yù)計(jì)高低負(fù)壓抽放的高低濃度瓦斯可發(fā)電功率為：P 高=45 X 60 X 35.19+ 9.8=9048kWP 低=62 X 60 X 35.19+ 10.5=12467kW3、發(fā)電機(jī)組選擇根據(jù)計(jì)算的瓦斯可發(fā)電量，考慮到礦井瓦斯抽放的不均衡性，設(shè)計(jì)考慮在工業(yè)場 地建瓦斯發(fā)電站，前期裝700kW低濃度燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組6臺(tái)；后期裝700kW低濃度燃 氣內(nèi)

20、燃機(jī)組6臺(tái)，裝1000kW高濃度燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組6臺(tái)。二、進(jìn)氣系統(tǒng)（一）進(jìn)氣系統(tǒng)概述1、瓦斯發(fā)電站前期低濃度發(fā)電系統(tǒng)前期從瓦斯抽放站到瓦斯發(fā)電站的瓦斯輸送管主管選用管徑DN500的焊接鋼管，在瓦斯輸送管線上安裝水位自控式水封阻火器、絲網(wǎng)過濾器、瓦斯管道專用阻火器、低溫濕式放散閥、防爆電動(dòng)蝶閥等設(shè)備，并通過瓦斯與細(xì)水霧混合輸送系統(tǒng)，將 低濃度瓦斯輸送到發(fā)電站。設(shè)霧化水池、霧化水泵，為瓦斯輸送管線上的水霧發(fā)生器 供給高壓水，再通過水霧發(fā)生器往瓦斯管道內(nèi)噴射水霧，瓦斯通過水霧發(fā)生器后含有水霧，避免了火焰的產(chǎn)生（靜電或其它產(chǎn)生的火焰），并起到阻火的作用，保證了瓦斯 管道輸送的安全性。在瓦斯輸送管路上每隔2

21、0米設(shè)置一個(gè)水霧發(fā)生器。選用DL30-16X11型水泵二臺(tái)作為霧化系統(tǒng)的動(dòng)力泵（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用）；配電機(jī)YB200L1-4 （30kW、380V）,二臺(tái)（一臺(tái)水泵配一臺(tái)電機(jī)）。2、瓦斯發(fā)電站后期高濃度發(fā)電系統(tǒng)后期從瓦斯抽放站到瓦斯發(fā)電站的瓦斯輸送管主管，選用管徑DN500的焊接鋼 管，在瓦斯輸送管線上安裝水位自控式水封阻火器、 絲網(wǎng)過濾器、瓦斯管道專用阻火 器、防爆電動(dòng)蝶閥等設(shè)備，將高濃度瓦斯輸送到發(fā)電站。3、瓦斯發(fā)電站前期低濃度發(fā)電系統(tǒng)后期再從瓦斯抽放站到瓦斯發(fā)電站的瓦斯輸送管主管選用管徑DN500的焊接鋼管，在瓦斯輸送管線上安裝水位自控式水封阻火器、 絲網(wǎng)過濾器、瓦斯管道專用阻火 器、

22、低溫濕式放散閥、防爆電動(dòng)蝶閥等設(shè)備，并通過瓦斯與細(xì)水霧混合輸送系統(tǒng)，將 低濃度瓦斯輸送到發(fā)電站。設(shè)霧化水池、霧化水泵，為瓦斯輸送管線上的水霧發(fā)生器 供給高壓水，再通過水霧發(fā)生器往瓦斯管道內(nèi)噴射水霧， 瓦斯通過水霧發(fā)生器后含有 水霧，避免了火焰的產(chǎn)生（靜電或其它產(chǎn)生的火焰），并起到阻火的作用，保證了瓦斯 管道輸送的安全性。在瓦斯輸送管路上每隔 20米設(shè)置一個(gè)水霧發(fā)生器。選用DL30-16X11型水泵二臺(tái)作為霧化系統(tǒng)的動(dòng)力泵（一臺(tái)工作，一臺(tái)備用）；配電機(jī)YB200L1-4 （30kW、380V）,二臺(tái)（一臺(tái)水泵配一臺(tái)電機(jī)）。（二）主要設(shè)備工作原理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

23、理主要是當(dāng)火焰通過水氣混合層時(shí)，火焰與水接觸，能量被水蒸發(fā)吸收，化學(xué)反應(yīng)的自由基減少并消除，同時(shí)，水的瞬間氣化也降低 了瓦斯中的甲烷濃度，使火焰熄滅。水位自控式水封阻火器采用雷達(dá)水位監(jiān)測（雷達(dá)液位計(jì)是德國E+H公司生產(chǎn)）和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，當(dāng)水位低于設(shè)定下限水位時(shí)自動(dòng)補(bǔ) 水，當(dāng)水位高于設(shè)定上限水位時(shí)自動(dòng)放水， 從而維持水位的恒定，保證阻火器可靠工 作。此套系統(tǒng)同時(shí)帶有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳和無限傳輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。2、絲網(wǎng)過濾器絲網(wǎng)過濾器是用于過濾由瓦斯帶來的水汽和灰塵， 防止瓦斯管道專阻火器堵塞， 延長其清洗周期的裝置。具過濾材料采用不銹鋼絲絨，利用攔截、碰撞機(jī)理過濾瓦斯 中的粉塵顆粒和水分。3

24、、瓦斯管道專用阻火器瓦斯管道專用阻火器的原理主要是基于火焰通過狹窄通道時(shí)的熄滅現(xiàn)象研究?；鹧嬖讵M縫中淬熄主要是由于火焰表面的化學(xué)反應(yīng)放熱與散熱條件不匹配引起的。火焰以一定速度進(jìn)入狹縫時(shí)，火焰面內(nèi)靠近狹縫冷壁處，作為化學(xué)反應(yīng)活化中心的自由基 和自由原子與冷壁相碰撞放出其能量， 這相當(dāng)于反應(yīng)區(qū)的熱量流向冷壁邊界， 從而當(dāng) 火焰面達(dá)到一定距離時(shí)，開始形成熄火層，隨著火焰面的運(yùn)動(dòng)，熄火層厚度不斷增大， 以至由于自由基進(jìn)入熄火層內(nèi)就復(fù)合成分子并放出能量，自由基越來越少直到?jīng)]有，火焰熄滅。4、低溫濕式放散閥當(dāng)系統(tǒng)用氣量突然減少時(shí)（如瓦斯發(fā)電機(jī)組突然減少開機(jī)臺(tái)數(shù)或突然降低負(fù) 荷），為保證水環(huán)真空泵的安全運(yùn)行

25、和整個(gè)輸送系統(tǒng)工作在設(shè)定的壓力范圍內(nèi)，在輸 送系統(tǒng)的輸氣主管道上設(shè)置低溫濕式放散閥。當(dāng)輸送系統(tǒng)管道壓力增高時(shí)，瓦斯便通過水溢出排空。放散壓力可通過改變放散閥內(nèi)的水量或水面來調(diào)整或設(shè)定。通過液位變送器可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控 制。瓦斯的排空是通過水而放散到空中的，因此該放散 閥能夠?qū)⑼獠靠赡?產(chǎn)生的火源與系統(tǒng)內(nèi)瓦斯隔離，實(shí)現(xiàn)安全放散。三、冷卻循環(huán)系統(tǒng)高溫冷卻內(nèi)循環(huán)主要是冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、 氣缸蓋等部件，低溫內(nèi)循環(huán)主要是冷卻 機(jī)油和空氣。內(nèi)循環(huán)使用軟化水，每天每臺(tái)的消耗量約為5kg/do外循環(huán)也使用軟化水，通過多風(fēng)扇水箱冷卻循環(huán)冷卻外循環(huán)冷卻水， 高、低溫冷 卻水量每臺(tái)均按40 m3/h考慮。前期低濃度瓦

26、斯發(fā)電選用與機(jī)組配套的多風(fēng)扇水箱 6臺(tái)，一臺(tái)機(jī)組配一臺(tái)，形成 密閉循環(huán)。后期高濃度瓦斯發(fā)電選用與機(jī)組配套的多風(fēng)扇水箱 6臺(tái)，一臺(tái)機(jī)組配一臺(tái)， 形成密閉循環(huán)。后期低濃度瓦斯發(fā)電選用與機(jī)組配套的多風(fēng)扇水箱 6臺(tái)，一臺(tái)機(jī)組配 一臺(tái)，形成密閉循環(huán)。發(fā)電站的外冷卻密閉循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)約冷卻水。四、余熱利用系統(tǒng)目前瓦斯發(fā)電大都采用熱聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)， 這樣可以大大提高瓦斯氣的利用率， 本礦 的高濃度也考慮使用熱聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)，余熱利用裝置收集來的熱量直接為礦井供暖和加 熱洗浴水之用。具體為利用余熱利用裝置（余熱鍋爐）產(chǎn)生高溫汽水混合體，然后再 通過汽水分離器，把高溫蒸汽輸送到蒸汽用戶或在浴室用氣水換熱器加熱洗浴水。余熱

27、回收系統(tǒng)主要是由余熱利用裝置（余熱鍋爐）、汽水分離器、多級(jí)立式離心泵、軟 化水箱、全自動(dòng)軟水器等組成。前期低濃度瓦斯發(fā)電選用 REQ-70型余熱利用裝置（含汽水分離器）6臺(tái)。后期 高濃度瓦斯發(fā)電選用REQ-100型余熱利用裝置（含汽水分離器）6臺(tái)，低濃度瓦斯發(fā) 電選用REQ-70型余熱利用裝置（含汽水分離器）6臺(tái)第四節(jié)電氣系統(tǒng)1、電力系統(tǒng)主接線瓦斯發(fā)電站前期安裝6臺(tái)700kW發(fā)電機(jī)組，6臺(tái)機(jī)組所發(fā)電量經(jīng)過2臺(tái)3150kVA 升壓變壓器升壓到10kV,經(jīng)一回高壓電纜線路接入到礦井10kV變電所10kV母線上， 為煤礦的生產(chǎn)提供電力。瓦斯發(fā)電站后期安裝6臺(tái)1000kW發(fā)電機(jī)組，6臺(tái)機(jī)組所發(fā)電量經(jīng)過

28、2臺(tái)4000kVA 升壓變壓器升壓到10kV,經(jīng)一回高壓電纜線路接入到礦井10kV變電所10kV母線上； 瓦斯發(fā)電站后期安裝6臺(tái)700kW發(fā)電機(jī)組，6臺(tái)機(jī)組所發(fā)電量經(jīng)過2臺(tái)3150kVA升 壓變壓器升壓到10kV,經(jīng)一回高壓電纜線路接入到礦井 10kV變電所10kV母線上2、站內(nèi)動(dòng)力配電設(shè)計(jì)各廠配電電壓為220V/380V,配電方式采用放射式。動(dòng)力配電箱電源引自低壓配電室配電柜，進(jìn)線電源采用雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。 霧化泵房內(nèi)的設(shè)備均采用交流接 觸器在現(xiàn)場或低壓配電室控制。線路敷設(shè)方式采用直埋或沿電纜溝敷設(shè)。3、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)采用24V直流電源啟動(dòng)，在發(fā)電機(jī)房內(nèi)設(shè)置 2臺(tái)硅整流啟動(dòng)電源， 電

29、源來自低壓配電室內(nèi)的站用電配電柜。 硅整流啟動(dòng)電源供前后期發(fā)電機(jī)組不同時(shí)啟 動(dòng)使用。4、10kV配電裝置10kV高壓開關(guān)柜設(shè)在工業(yè)場地瓦斯發(fā)電站配電間內(nèi)：高壓開關(guān)柜選用具有五防 功能的KYN28A-12型鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜，配真空斷路器、彈簧操作機(jī) 構(gòu)。5、升壓變壓器兩個(gè)發(fā)電站升壓變壓器都采用 S11-M型低損耗全封閉電力變壓器。室外布置， 高壓側(cè)電纜引出，低壓側(cè)由銅排引入。6、繼電保護(hù)升壓變壓器保護(hù)配置升壓變壓器設(shè)速斷保護(hù)、過流保護(hù)、高壓零序、瓦斯、溫度保護(hù)等，采用微機(jī)綜 合保護(hù)，保護(hù)裝置安裝在高壓開關(guān)柜上。電廠、變電所進(jìn)出線保護(hù)電廠10kV出線開關(guān)柜采用微機(jī)保護(hù)，設(shè)置速斷、過流保

30、護(hù)。保護(hù)裝置分散安裝在各自的開關(guān)柜上。發(fā)電機(jī)保護(hù)0.4kV發(fā)電機(jī)保護(hù)為：短路保護(hù)、過電流保護(hù)、欠壓保護(hù)、逆功率保護(hù)及發(fā)電機(jī) 熱保護(hù)。其保護(hù)由發(fā)電機(jī)組配套的控制屏實(shí)現(xiàn)，不需另外采購保護(hù)裝置。7、直流系統(tǒng)各廠配置直流220V、38Ah直流屏為微機(jī)控保和開關(guān)設(shè)備等的控制、 操作提供電 源。蓄電池形式采用鉛酸免維護(hù)蓄電池。充電裝置選用智能高頻開關(guān)電源型充電裝置， 通過充電模塊并聯(lián)方式對(duì)蓄電池充電或浮充電功能。蓄電池，直流屏和充電設(shè)備集中布置在低壓配電室內(nèi)。8、過電壓保護(hù)及防雷、接地建構(gòu)筑物防雷根據(jù)建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，電廠建筑物應(yīng)按三類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)兩根25米高避雷針對(duì)各分廠主廠房進(jìn)行保

31、護(hù)；控制室采用屋面避雷帶保護(hù)。將發(fā)電機(jī)房、低壓配電室及發(fā)電機(jī)組、控制屏、低壓配電柜、變壓器進(jìn)線柜、升 壓變壓器所有金屬外殼正常不帶電設(shè)備與引下線可靠連接，引下線沿筑物四周均勻布 置，間距不大于25米，每根引下線的沖擊接地電阻不大于 10Q。過電壓保擴(kuò)10kV配電裝置采用金屬氧化鋅避雷器，以防止外部雷電過電壓入侵和內(nèi)部操作 過電壓。接地廠內(nèi)設(shè)聯(lián)合接地網(wǎng)，接地裝置采用鍍鋅角鋼 L30X5X2500作為垂直接地體，采 用熱鍍鋅扁鋼30X5作為水平接地體，接地電阻不大于 1Q。9、站內(nèi)照明、檢修部分依據(jù)工業(yè)企業(yè)照明設(shè)計(jì)規(guī)范，發(fā)電機(jī)房和霧化水池安裝區(qū)內(nèi)照明采用防爆燈 具，其余場所采用普通照明。其中發(fā)電機(jī)

32、房、配電間設(shè)置應(yīng)急照明，全站停電時(shí)，由 應(yīng)急照明燈照明，供電時(shí)間不小于 30min。9、電纜設(shè)施電纜構(gòu)筑物本工程電纜構(gòu)筑物考慮采用如下幾種類型：a、電纜敷設(shè)采用直埋或電纜溝敷設(shè)。b、機(jī)房及配電室一般采用電纜溝。電纜選型根據(jù)電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范 GB5021794有關(guān)條款的規(guī)定，本工程 電 纜選型如下：a、10kV動(dòng)力電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜：b、低壓動(dòng)力電纜采用聚氯乙烯絕緣銅芯電力電纜；c、控制電纜采用聚氯乙烯絕緣屏蔽銅芯控制電纜。電纜防火措施為防止火災(zāi)蔓延造成損失，本工程采用以下防火措施：在電纜溝穿墻處設(shè)置防火堵料，采用有效的防火材料對(duì)電纜構(gòu)筑物分區(qū)封堵。 設(shè) 置必要消防設(shè)備。10、廠內(nèi)通信各瓦斯發(fā)電站低壓配電室內(nèi)設(shè)電話一部。因煤礦已有完善的通訊系統(tǒng)，本工程不再新上通訊調(diào)度系統(tǒng)，外線從原調(diào)度中心分線箱處引出。11、控制瓦斯發(fā)電機(jī)組每臺(tái)發(fā)電機(jī)