××煤矿瓦斯发电方案论证

××矿务局××煤矿低浓度瓦斯发电项目方案论证前言××油田××动力机械集团有限公司是我国最大的专业化生产燃气发动机及其发电机组的企业，是瓦斯发电技术的创新者，是瓦斯发电安全生产行业技术标准的主要制定者，是国家相关产业政策制定的参与者和提倡者，在燃气发电行业中唯一获得“中国名牌”产品的企业。

2005年12月25日，低浓度瓦斯发电技术通过了由国家安全生产监督管理总局组织的鉴定。

2008年5月29日，低浓度瓦斯发电机组被国家发改委作为“重点节能新产品”进行推广。

2009年国家安全生产监督管理总局委托××油田××动力机械集团有限公司起草编制了低浓度瓦斯综合利用领域的4项安全生产行业标准。

2009年12月11日国家安全生产监督管理总局2009第21号公告，公布低浓度瓦斯综合利用安全生产行业标准：此次颁布的标准已于2010年7月1日正式实施，依据标准，CH4浓度在30%以下的瓦斯可以被安全的输送和利用。

低浓度瓦斯发电的主要技术难题是如何解决好瓦斯的地面正压输送的安全问题、发电设备的安全性及对瓦斯的适应性问题。

××集团是这样解决上述技术难题的：一、解决输送安全问题----多级阻火（被动阻火）与细水雾混合输送（主动阻火）技术1 多级阻火技术（被动阻火）所谓被动阻火是指当瓦斯输送过程中产生爆炸火焰时，阻火装置安全的将爆炸火焰阻在前端，不向后面传播，从而保证矿井的安全。

系统包括：水位自控式水封阻火器、瓦斯管道专用阻火器、溢流脱水水封阻火器等共三级阻火装置。

2 细水雾混合输送技术（主动阻火）我公司自行研发的煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置已经取得发明专利，细水雾输送技术又称主动阻火技术，主要包括：细水雾灭火技术及脱水技术。

细水雾灭火机理为：一是冷却，细水雾颗粒容易气化，大量吸热，迅速降温，终止燃烧；二是稀释，细水雾迅速蒸发，由液相变为气相，瓦斯气体被水汽稀释，抑制火焰。

脱水技术是通过脱水器将瓦斯中水分脱离。

脱水器由旋风脱水和重力脱水串联实现，设置在低浓度瓦斯设备前，达到机组进气要求，每台发电机组分别对应一套脱水器。

我公司的煤矿瓦斯细水雾输送及安全发电技术已经于2005年12月25日经过国家安全生产监督管理总局的鉴定，鉴定委员会认为：“该项目构思新颖，在煤矿抽放瓦斯利用方面提供了新的思路，其成果达到国际先进水平，同意通过技术鉴定。

”二、确保发电设备的安全及适应瓦斯浓度变化1、发电设备的安全措施----瓦斯管道专用阻火器。

我公司生产的低浓度瓦斯发电机组装有4道阻火器，能有效阻止火焰向后传播。

阻火器已于2005年6月26日通过公安部天津消防研究所鉴定。

2、适应瓦斯浓度变化----快速混合技术。

因为煤矿抽排瓦斯过程中浓度和压力不稳定,瓦斯发电机组采用电控混合技术对发动机的空燃比进行实时控制，发动机自动实时监控燃烧状况，实时执行器调整燃气通道，从而改变燃气进气量，达到自动调节混合比的目的，使发动机空燃比始终保持在理想状态。

低浓度瓦斯浓度只要达到9%以上就可以用来稳定发电。

我公司低浓度瓦斯发电机组持续功率达到600kW，发电效率达到38%以上,在永城煤电集团、平煤集团、盘江煤电集团、××矿务局、水城矿务局、六枝工矿集团、鹤壁矿务局、焦煤集团矿务局、淮北矿务局、淮南矿务局、丰城矿务局、徐州矿务局、沈煤集团、阜新矿务局、邯郸矿务局、神华集团、皖北煤电集团等全国大中型煤矿均有我公司低浓度瓦斯发电设备。

我公司能提供完备的燃气发电工程完整的解决方案，包括设备的提供，工程的设计、施工和后期运用管理等。

我公司真诚希望与贵公司再次合作，继续将瓦斯发电产业发展壮大。

××油田××动力机械集团有限公司一、项目概述1、企业简介××矿务局××矿业有限公司由××矿务局、××煤业集团有限公司、××发电有限公司共同出资组建，主要负责××煤矿的建设工作。

××煤矿于2002年7月28日开工建设，设计能力45万吨/年，××煤矿预计投资15490万元（其中：××矿务局51％、××煤业集团有限公司40％、××发电有限公司9％）。

矿井位于××县十字乡，距××县城14km，距××电厂85km，距新××火车站17km，距××火车站24km，行政区划属××县十字乡管辖。

二、电站设计原则及电站规模1、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：1.1 统一规划、以气定电和适度规模的原则，以最大限度的利用××煤矿抽排瓦斯为主要任务。

1.2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。

1.3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。

1.4低浓度瓦斯发电站设计体现现代化、规范化、自动化。

2、建设规模确定2.1 燃料供应××煤矿现有高负压和低负压两套抽放系统情况如下：A、高负压抽放系统：两台最大抽速：110m3∕min，电机功率：132KW的抽放泵，一用一备。

B、低负压抽放系统：两台最大抽速：250m3∕min，电机功率：280KW的抽放泵，一用一备。

根据抽放数据记录计算，目前××煤矿抽排瓦斯纯流量为6 m3∕min，抽放浓度5—8%，可以满足2台600千瓦机组的运行要求。

2.2 建设规模的确定按照“以气定电，适度规模”的原则确定电站规模，以充分利用××煤矿抽排瓦斯为主要原则。

××集团研制的单台600GF1-1PWWD低浓度瓦斯发电机组耗气量为2.76方/min，单台500GF1-3PWWD低浓度瓦斯发电机组耗气量为2.4方/min。

根据矿方瓦斯利用规划及预计瓦斯抽排情况，结合500千瓦、600千瓦机组的运行、发电情况，××煤矿瓦斯发电规模初步定为规划2台600GF1-1PWWD型低浓度瓦斯发电机组。

3、节约能源及原材料本工程采用2台600GF1-1PWWD低浓度瓦斯发电机组充分利用××煤矿排空的瓦斯发电实现能源综合利用。

此举不仅可以为企业创造经济效益，还可以减少温室气体排放，改善当地的大气环境，保护人类的生态环境。

本项目利用矿井抽排的瓦斯发电，按 1N m3纯瓦斯可发电3.6kW•h 计算，则××煤矿目前抽排瓦斯每小时可供发电1200kW，按照300天计算，年发电量为864万kW•h。

4、600千瓦机组优势分析600kW燃气发电机组是××集团集二十多年燃气机研究制造经验经过创新推出的又一系列新产品，具有更高的燃气适用性、动力性、经济性、排放性、可靠性和安全性，达到了国内领先水平。

产品性价比高，是用户首选的燃气发电设备。

600kW燃气发电机组技术特点：●优化燃烧室结构，燃烧更迅捷，热效率更高●优化配气系统，充气效率高，混合气充量大，做功能力强●优化增压器结构，增压器匹配更合理，提高了增压器工作效率和工作寿命，发动机输出功率更高●新气门驱动机构，提高了气门磨损均匀性，改善了气门的密封性，优选了气门与座圈配对材料，增加了使用寿命，提高了气缸盖的维修周期●具有专利的空气/燃气混合控制技术，空燃比适应范围广●采用TEM全电子监控系统，直观显示发动机运行参数，并可实现自动运行与保护●具有防回火、发动机保护、电力保护等齐全的安全保护措施，运行更安全●具有热交换器冷却和多风扇水箱冷却方式，满足用户不同使用环境●产品品种齐全，可适应天然气、沼气、高浓度瓦斯和低浓度瓦斯发电需要●并网运行持续功率达到600kW●发电效率超过38%●机油消耗率不超过1.0g/kWh●排放指标达到国III排放标准●产品大修期：30000h三、投资效益分析1、投资估算表2年总运行成本机组连续运行功率按600kW，年运行时间为300天。

年发电量：2台×600kW/台/h×24h×300天＝864万kWh。

年运行成本：包括机油消耗、人员工资、设备维护、设备折旧等。

发电成本按0.10元/kWh测算:总成本＝发电成本×年发电量＝0.10元/kWh×864万kWh＝86.4万元3年收益a、发电收益电价按0.5元/kWh计算年发电量：864万kWh年发电收益＝年发电量×电价＝864万kWh×0.5元/kWh＝432万元b、余热收入标煤按照400元/吨计算。

1kg标煤热值为29260kJ，每台机组可回收余热96.4万kJ/h，煤的热效率按60%计算，每小时节约标煤量为：964000÷（29260×60%）=0.0549吨/每小时，则年余热收入为：400×0.0549×7200×2＝31.62万元4效益分析年收益：发电收益+余热收入=432+31.62=463.62万元年总运行成本费用为：86.4万元年收益＝年发电收益-年总成本费用＝463.62万元－86.4万元＝377.22万元投资回收＝项目总投资÷年收益＝586.5万元÷377.22万元≈1.6年5、电站定员测算四、工程设想1、电站总平面布置结合电站选址的实际情况，根据生产流程、使用要求、自然条件、建筑材料和建筑技术等因素，结合工艺设计，满足2台燃气发电机组正常运行和维护保养需要，留有足够的操作间距、维修场所和设备安装进出运输通道以及符合国标安全防火规范间距的前提下，尽量做到生产流程、工艺流向合理；尽量减少管线长度，避免交叉，减少弯曲；注意噪声控制和隔震；尽量做到电站布局整齐、美观，创造良好的使用条件和操作环境。

发电机房内2台发电机组单列布置，综合泵房在发电机房西侧，高低压配电室、变压器安装区布置在发电机房北侧，间距12米，雾化水池安装区布置在发电机房东侧。

2、建构筑物电站主要建构筑物有发电机房、高低压配电室、变压器安装区、雾化水池安装区、综合泵房、配件维修室、办公室、休息室等。

发电机房为彩钢板轻钢结构门式钢架房屋，高低压配电室、配件维修室、办公室、休息室、综合泵房等为砖混结构房屋，变压器安装区为砖混围墙结构，雾化水池安装区为半敞开式砖混结构房屋，冷却水池采用钢筋混凝土结构。