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煤层气发电设备的比较与选择

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煤层气发电设备的比较与选择白红彬　杨俊辉(中煤集团邯郸设计工程有限责任公司,河北邯郸　056031)

摘　要:针对煤层气供应的特殊性,本文对煤层气发电的几种装机形式进行了比较,对内燃发电机组做了重点分析,通过具体煤层气发电项目装机方案的分析,对煤层气发电主机设备选择的原则进行了归纳和总结。关键词:煤层气　发电机组　装机方案

ComparisonandSelectionofCMMPowerGeneratingEquipmentsBaiHongbinandYangJunhui(HandanDesignEngineeringCo.,Ltd.,ChinaNationalCoalGroup,Hebei056031)

Abstract:Inviewofthecharacteristicsofgassupply,comparisonsofseveralinstallationstogenerateelectric2itywithCBM/CMMaswellaskeyanalysisoninternalcombustiongensetsaremadeinthepaper.Theprinci2pleofselectingmaingeneratingequipmentswithCMMisconcludedandsummarizedthroughanalysisonspecif2icinstallationschemesofCMMgeneratingprojects.Keywords:CMM;gensets;installationscheme

在国家新的能源政策引导下,煤层气发电技术获得越来越广泛的应用。由于煤矿井下瓦斯抽采系统抽采的瓦斯浓度随着抽采地点和方式的不同而变化,这就要求煤层气电站的主机设备有较强的适应性,运行灵活,能够适合煤层气供应系统的特点。1　煤层气发电装机形式的选择煤层气发电采用的主机设备主要有以下三种形式可供选择:(1)蒸汽轮机发电机组;(2)燃气轮机发电机组;(3)燃气内燃机发电机组。111　蒸汽轮机发电机组此种发电形式多用于传统的火电机组形式,工艺技术成熟,运行可靠,但燃气锅炉采用煤层气为燃料,目前仅局限在小型的工业锅炉,由于受到瓦斯抽采波动性强的影响,大型电站瓦斯锅炉的应用也受到限制,个别电站锅炉采用煤与瓦斯混烧技术,但辅助系统庞大、复杂,需设置两套燃料系统,占地面积大。这种装机形式发电效率也较低,

启动运行时间长,不灵活,所以目前规划的煤层气电站基本不采用这种装机形式。112　燃气轮机发电机组利用燃气轮机发电,具有系统简单,运行灵活,单机功率大,占地面积小的优点。系统可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电,虽然比较复杂,

占地面积大,但可大大提高发电效率。目前,在以天然气为燃料的燃气电站中较多采用。

作者简介　白红彬,女,1967年生,中煤集团邯郸设计工程有限责任公司建筑热电所高级工程师。

第4卷第2期 中国煤层气 Vo114No12

2007年4月 CHINACOALBEDMETHANE

Apr.2007 对于煤层气电站,则只有甲烷含量大于50%,气量较大的而且气源稳定的情况下,才适于采用燃气轮机为主机发电设备。这是由于燃气轮机要求的进气压力高,当井下抽排的煤层气加压到燃气轮机要求的019MPa时,温度可升至160℃,根据美国矿山局制定的煤层气中甲烷浓度爆炸极限的公式计算表明,此时要求煤层气的安全界限应为甲烷浓度大于39%,并且要求浓度稳定、连续。2004年以前,以矿井瓦斯为燃料的电站主机,大都采用燃气轮机,仅限制在抽采瓦斯浓度高的矿井,由于井下瓦斯抽采系统抽采的瓦斯浓度变化范围大,会随着工作面的推进,煤层的不同和出煤量的变化而变化,但这些机组受瓦斯抽采浓度波动的影响,会经常因为瓦斯浓度达不到安全要求,而不得不时开时停。因此,近年来这种装机形式较多的应用在具有一定规模,抽采效果较好,气量和浓度比较稳定的矿区。113　燃气内燃机发电机组燃气内燃机发电具有系统简单,运行灵活,发电效率高的特点,可加余热锅炉带蒸汽轮机联合循环发电,虽使系统复杂,但可大大提高发电效率。尤其是这种机组要求进气压力低,仅为5～35kPa,

适用瓦斯浓度范围广,浓度6%以上均可利用,这使得燃气内燃机发电机组在煤层气发电方面获得了越来越广泛的应用。不同主机设备装机形式的特点比较见表1。

表1　装机形式比较表

机组型式燃气内燃发电机组+余热锅炉+蒸汽轮机发电机组燃气轮机发电机组+余热锅炉+蒸汽轮机发电机组

燃气锅炉

+蒸汽轮机发电机组

辅助系统较简单较简单复杂简单循环发电效率(%)34～4325～3025～30

全厂综合效率(%)45～9040～9030～70

启动时间10s6min～1h1～3h以上检修时间(kh)35～6030～5020～40

燃料供应压力低压中压低压对瓦斯浓度要求10%以上大于40%大于30%

千瓦造价(元)500052004600

比较来说作为热电联产的一种原动机,燃气内燃机是一种经过实践检验的、非常成熟的设备,成套模块化的机组使系统效率优化、设计安装简单、运行管理自动化程度高。与其他两种发电形式相比,燃气内燃发电机组具有启动时间短、燃气供气压力低、对燃气浓度适应范围宽的优点,尤其是能够更为灵活的适应煤层气浓度波动的情况。2　沙曲矿瓦斯发电站装机方案的研究华晋焦煤公司沙曲矿井为煤与瓦斯突出矿井,现有沙曲矿瓦斯抽采站设计能力为800m3/min。根据现瓦斯抽采站运行记录,抽出瓦斯混合量平均为400m3/min,瓦斯浓度平均在25%～40%之间,随着矿井生产能力的提高,瓦斯气量逐年增长。瓦斯气成分中,甲烷(CH4)占30104%、氮(N2)占56163%,氧(O2)占1214%,几乎不含硫份,测定其低热值为10825kJ/Nm3。属杂质少,无腐蚀的洁净能源,可进行简单预处理后直接供给内燃机发电。根据现阶段的瓦斯气量及浓度,拟定一期装机规模约为14MW,主机设备采用内燃发电机组,预留后期扩建条件。目前国内运行的煤层气内燃发电机组有进口机组和国产机组,都是由原来生产柴油发动机或天然气发动机的厂家经技术改造、创新而来的。国内的生产厂家主要有山东胜动集团、济南柴油机股份有限公司、常州柴油机股份有限公司等其他生产柴油机发动机的公司。国产机组技术较为成熟、运行可靠、单机容量较大的为500～700kW机组;虽然已有单机1000kW以上的瓦斯发电机组在运行,但性能都不稳定,其中胜动集团2500kW瓦斯发电机组也在工业性试验阶段。国外瓦斯发电设备的厂家主要有:美国卡特彼勒公司、奥地利颜巴赫公司、英国能源公司、德国道依茨公司、日本三菱重工等。进口机组较为成熟、可靠、单机容量较大的为

13第2期 煤层气发电设备的比较与选择1500～2000kW机组。根据国内瓦斯发电机组的市场现状和已投运瓦斯发电机组的运行情况,拟定以下三种装机方案进行比较,方案一采用700kW国产机组×20台,配余热锅炉;方案二采用1800kW进口机组×8台,配余热锅炉;方案三采用700kW国产机组×10台+1800kW进口机组×4台,配余热锅炉。三种装机方案的比较见表2。

表2　装机方案比较表方案一方案二方案三

装机容量700kW国产机组1800kW进口700kW国产机组×10台×20台机组×8台+1800kW进口机组×4台实际发电功率(kW/h)126001296012780

纯瓦斯消耗量(Nm

3

/kW・h)013101250128

简单循环发电效率(%)344037

机组出线电压(kV)014613014+613

燃料供应压力(kPa)15～2030～3530～35

对燃料品质要求不高高高对瓦斯浓度要求25%～以上30%～以上30%～以上占地面积大小较大年运行时间(h)5500～70007000～8000

机组千瓦投资(元/kW)～2500～4500～3500

与国产机组相比,进口机组单机容量大,发电效率高,年无故障运行时间长,占地面积小,但设备价格过高,初投资过大,因需从国外进口,手续繁杂,订货时间长。方案三选用两种机型,虽然可降低部分造价,平均发电效率也比较高,但由于国产机组出线电压为400V,进口机组出线电压为6kV,使电站主接线系统复杂,同时两种机组的运行方式和管理方式也有较大差别,使电站运行管理更为复杂。国产机组虽然发电效率不如进口机组,对燃气的品质,供气压力的要求都比进口机组低,对燃气供应系统的要求不高,更为适应瓦斯抽采量和浓度有波动的情况,而且造价大大低于进口机组,供货时间短。由于建设方要求本项目一期工程投资省、工期短、见效快,综合以上分析,本项目一期推荐采用方案一,即选用国产700kW机组,配置20台。同时建议,后期扩建时选用1800kW机组,以提高电站发电效率。随着国内煤层气发电技术日益进步,届时也许国产的大容量机组的发电效率及各项技术性能将会达到或超过进口机组的水平。3　总　结利用煤层气发电是一种有发展前景的新兴产业,目前设备和技术正在不断发展完善中。通过对目前国内煤层气发电市场的调研,将煤层气发电站主机设备选择的原则总结如下:

(1)利用煤层气发电应针对于不同的煤层气资

源,选择不同的主机设备,采用相应合理的工艺形式,以保障安全为前提,以最大限度利用煤层气资源为原则;

(2)煤层气发电的主机设备宜首选燃气内燃发

电机组,燃气内燃发电机组具有发电效率高、对不同的煤层气适应性好、能源综合利用率高的特点。(3)目前国内市场的燃气内燃发电机组不论进

口机组还是国产机组都运行稳定、可靠,技术已发展成熟,但有各自的特点,进口机组发电效率、性能稳定、无故障运行时间上占有优势,国产机组在对煤层气的适用范围、价格等方面占有优势。因此,设计中在主机设备选择时,应针对不同的资源供应情况和业主的资金状况综合考虑。

参　考　文　献[1]　国务院办公厅关于加快煤层气抽采利用的若干意见(国办发〔2006〕47号)[2]　国家发展和改革委员会1《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》,2006年[3]　严铭卿,廉乐明等1天然气输配工程1北京:中国建筑工业出版社(责任编辑　康丽华)

23中国煤层气

　 第2期

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煤矿机电设备选型分析

煤矿机电设备选型分析

煤矿机电设备选型分析摘要：随着我国整体经济的快速发展，煤矿能源需求也是在高速的增长。

提高煤矿工业生产效率，保障社会经济发展能源需求意义重大。

煤矿机电设备是煤矿生产活动的关键设备，是促进煤矿工业的生产效率，安全作业的关键因素。

我国煤矿工业机电设备的发展取得了长足的进步，但是相比煤矿工业发达国家还是有着不小的差距。

设备科技含量，管理运用技术等处于全面追赶状态，导致煤矿工业生产整体落后。

科学正确的煤矿机电设备选型是有效改善我国煤矿工业落后状况的有效途径。

关键词：煤矿机电；设备选型；管理近年来，随着经济的高速增长，导致了能源消耗大幅上升。

也使我国煤炭需求继续保持旺盛增长势头，一大批新建的大型煤矿项目纷纷立项建设。

我国矿井的生产特别是大中型矿井的生产基本实现了机械化、自动化，出现了百人千万吨级的煤矿。

机电设备是构成施工生产的重要因素，机械设备在使用过程中，由于材料、工艺、环境条件和人为因素的影响，其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等，随着零部件磨损程度的逐渐增大，设备的技术状态将会产生劣化，不可避免地将出现各种各样的故障，设备的功能和精度降低，甚至整机丧失使用价值。

一、煤矿机电设备选型的意义从目前煤矿行业应用的机电设备上来看，煤矿机电设备在进行选型工作的重要性可以从其应用功能进行分类分析：1.煤矿提升设备，提升设备的主要应用功能就是使得煤矿井下与地面联一起，其设备选型的正确与否直接关系着煤矿工作人员的人身安全以及煤矿工业生产活动的正常运行。

2.煤矿通风设备，在煤矿生产过程中，煤矿通风设备可以持续不断为环境恶劣的煤矿井下提供新鲜空气，并且还可以把矿井下的生产粉尘以及危险有毒气体从井下抽出，通风设备的选型直接关系着煤矿工人在矿井下的生产环境，保证工人在工作过程中有充足的氧气供应。

3.煤矿排水设备，在矿井开采过程中一旦遇到地下水泄露情况，对于整个煤矿工业的生产都有着严重影响，煤矿排水设备的选型工作可以确保排水设备的使用稳定性，一旦出现漏水现象，排水设备可以迅速的进行排水工作状态，使得矿井可以尽快进行生产活动，并且在漏水现象不发生时，排水设备还可以作为井下给水通道进行使用，保证矿井下方在生产过程中的用水。

燃气发电机介绍

燃气发电机介绍

目录一、国内外沼气发电技术现状 (2)二、燃气发电机组的介绍 (2)三、资金支持和专业化生产会吸引更多的投资主体 (13)四、我司在燃气机组的发展领域有这跟广阔的空间和优势 (14)UU1、国内燃气发电机组维护维修频繁 (14)2、国内发电机组的的自身保护设置不合理，易发生运行事故 (14)3、国内发电机组发电效率低 (14)4、国内发电机组寿命短 (15)5、国内机组的自动化水平低，开机与并网操作需要多次作业程序 (15)6、对于此项目与国外同类型机组比较，有一下几大优势 (15)五、燃气发电机的运行流程 (16)六、沼气发酵与沼气预处理 (16)七、高斯科尔燃气发电机组介绍 (21)八、对客户提出的几点要求 (25)1.燃气信息： (25)2.所需机组的信息 (25)3.机组安装地点信息 (26)4.机组所带负载信息 (26)九、锅炉部分介绍 (26)一、国内外沼气发电技术现状沼气技术即厌氧消化技术，主要用于处理畜禽粪便和高浓度工业有机废水。

我国经过几十年的研发应用，在全国兴建了大中型沼气工程2000多座；户用农村沼气池1060万户，数量位居世界第一。

沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广，如美国的能源农场、德国的可再生能源促进法的颁布、日本的阳光工程、荷兰的绿色能源等。

生物质能发电并网在西欧如德国、丹麦、奥地利、芬兰、法国、瑞典等一些国家的能源总量中所占的比例为10％左右，并一直在持续增加。

我国沼气发电研发工作有20多年的历史，特别是“九五”、“十五”期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发。

在这一领域中，逐渐建立起一支科研能力强、水平高的骨干队伍，并建立了相应的科研、生产基地，积累了较多的成功经验，为沼气发电技术的应用研究及沼气发电的设备质量再上台阶奠定了基础。

沼气发电设备方面，德国、丹麦、奥地利、美国的纯燃沼气发电机组比较先进，气耗率≤0.5m3/kWh（沼气热值≥25MJ/m3）。

选煤厂设备选型

选煤厂设备选型

第三章工艺设备的选型与计算设备选型与计算是选煤厂的重要步骤。

选型的好坏，不光体现设计人员和设计本身的水平，更重要的是关系到选煤厂投产后的生产效率。

近年来，我国选煤设备发展迅猛，设备的品种、规格每繁多，国产的、引进的、仿制的应有尽有；随着科学技术的发展和入选量增大，选煤设备向大型化、高效化方向发展；由于地方小煤矿的崛起，各种小型的、成套的选煤设备也随之发展起来。

这使设备选择的范围更宽，但难度也相应增大。

这就需要更好地了解各种设备的性能及适用条件，正确计算与选型。

第一节工艺设备选型与计算的原则和规定一、设备选型与计算的任务及原则设备选型与计算的任务是根据己经确定的工艺流程及各作业的数、质量，并考虑原煤特征和对产品的需求，选出适合生产工艺要求的设备型号与台数，从而使选煤厂投产后达到设计所要求的各项生产指标。

设备选型时应注意以下几项原则：①所选设备的型号与台数，应与所设计厂型相匹配，尽量采用大型设备，充分考虑机组间的配合，使设备与厂房布置紧凑，便于生产操作。

②所选设备的类型应适合原煤特征和产品质量要求。

③做到技术选进、性能可靠，应优先选用高效率、低能耗、成熟可靠的新产品。

④经济实用，综合考虑节能、使用寿命和务品备件等因素，尽可能选用同类型、同系列的设备产品，以便于检修和备件的更换。

优先选用具有“兼容性”的系列设备，便于新型设备对老型设备的更换，也便于更新和改扩建。

⑤在设备选用的过程中，要贯彻国家当前的技术经济政策，考虑长远规划。

设备招标应考虑性能价格比，切忌一味追求低价格。

⑥噪声小于85dB.二、设备生产能力与台数的确定原则1.设备的生产能力的确定原则在设计中常用的确定设备能力的方法有：单位负荷定额、产品目录保证值以及理论计算公式或经验公式。

①单位负荷定额单位负荷定额是根据现场相似设备在较长时期使用过程中，取得的经验统计数据。

它比较接近实际，多数情况下较为可靠。

在计算设备生产能力是，常用单位容积、单位面积、单位长度或单位时间等单位负荷指标进行计算。

煤层气

煤层气


• 3）膨胀制冷流程
• 膨胀机液化流程有：⑴天然气膨胀液化流程；⑵氮气 膨胀制冷液化流程。
• 这类流程的优点是：⑴流程简单、调节灵活、工作可 靠、易起动、易操作、维护方便；⑵投资适中，用天 然气本身作为工质时，省去了生产、运输、储存冷冻 剂的费用；⑶特别适用于液化能力较小的调峰型液化 装置。缺点是：⑴送入装置的气流需全部深度干燥； ⑵回流压力低，换热面积大，设备金属用量大；
煤层气简介
• 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷),与 煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规天然气， 热值是通用煤的2-5倍。1立方米纯煤层气的热值相当 于1.13kg汽油（一升多点）、1.21kg标准煤（国际标 准7000kacl），其热值与天然气相当，可以与天然气 混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气， 是上好的工业、化工、发电和居民生活燃料。 • 煤层气给大家带来好处同时它也带来了危害。煤层气 在空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，这是煤 矿瓦斯爆炸事故的根源。煤层气直接排放到大气中， 其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性 极强。在采煤之前如果先开采煤层气，（国家的政策 是先采气后挖煤）。煤矿瓦斯爆炸率将降低70%到85%。
煤层气的用途
• 煤层气用途非常广泛，可以用作民用燃料、 工业燃料、发电燃料、汽车燃料。
• 阳煤集团是中国较早的利用煤层气发电， 随后晋煤集团寺河煤矿12万千瓦煤层气发 电站，成为亚洲最大的煤层气发电项目。 目前，山西省瓦斯发电总装机容量达到 5．65万千瓦，发电量1．82亿千瓦时。
• 使用煤层气成本只有使用汽油成本的37.3%。 出租车改装为煤层气和汽油双燃料后，不 仅会大幅度降低运营成本，而且可实现尾 气零排放。晋城市已建成煤层气汽车改装 厂2个，煤层气加气站4座，改装煤层气汽 车2000多辆。在管网输送方面，国家和山 西省在瓦斯富区晋城市境内规划了6条输送 管网。