XX瓦斯发电有限公司煤层气发电站建设项目可行性研究报告

沁水兰金瓦斯发电项目 第 1 页 目 录 第一章第一章 总总 论论1 1.1 项目概况.1 1.2 申请报告的主要内容.1 1.3 编制依据.1 1.4 建设规模及内容.2 1.5 投资估算及资金筹措.3 1.6 研究结论.3 1.7 主要技术经济指标表3 第二章第二章 项目建设的背景及必要性项目建设的背景及必要性.6 2.1 XX 村概况 .6 2.2 项目提出的背景7 2.3 建设的必要性.8 第三章第三章 开发优势与总体规划开发优势与总体规划12 3.1 区位优势分析.12 3.2 规划设计定位.12 3.3 规划理念.13 3.4 规划指导思想.13 3.5 规划原则14 沁水兰金瓦斯发电项目 第 2 页 3.6 总体规划14 第四章第四章 建设规模与内容建设规模与内容.16 4.1 项目总建设规模.16 4.2 土地利用.21 4.3 一期工程.21 第五章第五章 项目选址与建设条件项目选址与建设条件22 5.1 建设地址.22 5.2 场地气象条件.22 5.3 工程地质条件.23 5.4 地震烈度.23 5.5 公用工程条件.23 第六章第六章 工程建设方案工程建设方案.25 6.1 设计理念.25 6.2 总图布局.25 6.3 建筑设计方案.27 6.4 结构设计方案.29 6.5 给排水设计方案.30 6.6 采暖、空调及通风设计.32 6.7 防排烟系统.33 6.8 燃气设计.34 沁水兰金瓦斯发电项目 第 3 页 6.9 强电设计.34 6.10 弱电设计.36 第七章第七章 环境保护环境保护38 7.1 编制依据.38 7.2 建设项目对环境可能造成影响38 7.3 主要治理措施40 7.4 生态环境影响43 第八章第八章 建筑消防设计建筑消防设计.45 8.1 设计依据.45 8.2 建筑防火设计.45 8.3 消防给水系统.45 8.4 消防排水.47 8.5 消防电气.47 8.6 防排烟系统.48 第九章第九章 劳动安全和卫生防疫劳动安全和卫生防疫49 9.1 劳动安全.49 9.2 卫生防疫.50 第十章第十章 建筑节能建筑节能51 10.1 建筑节能.51 10.2 工艺节能设计.51 沁水兰金瓦斯发电项目 第 4 页 第十一章第十一章 项目组织管理项目组织管理.52 11.1 项目组织管理.52 11.2 项目监理.53 11.3 项目招投标54 第十二章第十二章 项目实施计划项目实施计划.57 12.1 项目实施计划.57 12.2 一期工程进度安排.57 第十三章第十三章 物业管理及劳动定员物业管理及劳动定员59 13.1 物业管理.59 13.2 劳动定员59 第十四章第十四章 投资估算及资金来源投资估算及资金来源60 14.1 投资估算编制依据.60 14.2 工程投资估算.60 14.3 其他费用估算.61 14.4 投资估算结果.62 14.5 资金筹措.62 第十五章第十五章 项目综合评价项目综合评价.64 15.1 项目综合评价.64 15.2 结论.64 沁水兰金瓦斯发电项目 第 5 页 15.3 建议65 附附图图： ： 1、项目地理位置图 2、XX 市 XX 村规划总平面图 附件：附件： 1、XX 省 XX 市经济技术开发区管理委员会文件 XX 市开管200717 号 XX 省经济技术开发区管委会关于 XX 村实施旧村改造的报告 2、XX 省国土资源厅 XX 经济技术开发区土地分局文件 XX 国土资 XX 开字2007第 34 号关于 XX 村旧村改造用地规模审核的批复 沁水兰金瓦斯发电项目 第 1 页 第一章第一章 总总 论论 1.1 项项目目概况概况 项目名称：XX县XX瓦斯发电有限公司煤层气发电站建设项目 项目性质：新建工程 建设单位：XX 县 XX 瓦斯发电有限公司 法人代表： 项目地址：XX 县 XX 镇 XX 村 XX 公司煤层气发电站由 XX 县 XX 瓦斯发电有限公司投资建 设，该发电站利用沁秀集团 XX 煤矿抽放出的煤层气作为燃料，利 用煤矿矿井水作为燃气发电机组冷却用水，所发电量经专线并入区 域电网。项目建成后总装机容量 27MW，年发电量 14400 万 KWH， 年消耗煤层气 10080 万 m3，该项目实施对改善项目区周围大气环境、 降低煤矿安全风险、提高能源综合利用率均有积极意义。 1.2 可研可研编编制依据制依据 1、项目可研报告编制委托书 2、 中华人民共和国经济和社会发展第十一个五年规划纲要 3、 煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十一五”规划 4、国家八部委煤矿瓦斯治理与利用实施意见 5、国家发改委煤矿瓦斯治理与利用总体方案 6、国家发改委关于利用煤层气发电工作的实施意见 沁水兰金瓦斯发电项目 第 2 页 （发改能源2007721 号） 7、XX 省清洁发展机制领导组办公室 XX 清洁办发20061 号 文 8、 XX 市国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 9、 火电工程可行性研究报告书内容深度要求（试行） 10、 小型火力发电站设计规范（GB5004994） 11、国家、省、市有关政策、法规、规范、标准 12、建设单位提供的基础资料 1.3 研究原研究原则则 认真贯彻国家有关的方针政策，严格执行国家的编制规范、规 程和规定，全面落实各厂址条件，准确进行技术经济比较。优选出最 佳厂址方案。结合本工程实际，精心设计，优化方案，力求工艺系统 先进合理。特别注重节约能源、节约用水、节约用地、保护环境、节 约工程投资。把 XX 公司煤层气发电站建设成一个洁净生产环保型、 效益型的新型电站。 电站建设本着节能减排、持续发展的原则，进行电站综合规划， 主要设计原则确定如下： 1、电站规模按 27MW 燃气发电机组规划，以燃气方案论证， 将瓦斯气体全部燃烧,排气燃尽达标后对空排放。 2、辅机选型本着高效、经济、合理原则通过技术经济论证确定。 3、发电机出线电压 400V，发出电通过开关直接并入厂内 400 沁水兰金瓦斯发电项目 第 3 页 母线侧。 4、电站厂址：厂址就近资源点，做到坑口发电，资源综合利用。 5、主机布置采用零米布置形式。 6、机组运行按每年九个月计算。 8、厂址地震烈度按 7 度考虑设防。 9、场地类别按类。 10、机组选型根据煤矿瓦斯气体的分析资料，结合国内外燃气 轮机的技术特点，燃气动力机组以选用进口设备为主。 11、出线电压与回路：出线电压按 400V 出线考虑。因机组容量 较小，考虑一回出线。 12、热工控制推荐采用机、电集中控制方式。辅助系统采用单独 的仪表和控制系统。 13、机组年利用小时按九个月考虑。 14、投资估算和经济分析按现行的定额标准及有关规定执行。 15、充分利用清洁发展机制进行项目合作。 1.4 主要研究内容主要研究内容 本报告对项目建设的背景、必要性及可行性、建设条件、工艺及 工程技术方案、节能节水措施、环境影响评价、劳动安全卫生、投资 估算、经济效益、项目风险等进行了研究分析。 1.5 主要研究主要研究结论结论 项目建设符合我国煤层气综合利用的基本政策，项目年发电量 14400 万 KWH，回收利用煤层气 10080 万 m3。该项目气源供应充 沁水兰金瓦斯发电项目 第 4 页 足，工艺技术成熟，通过 CDM 项目合作，具有良好的经济效益、社 会效益和环境效益，项目可行。 1.6 主要技主要技术经济术经济指指标标 表表 1-1 主要技主要技术经济术经济指指标标表表 序号名 称单位数量备注 一总用地面积亩87.1 二规模（总装机容量）KW271000 三总发电量万 KWH/年14400 四总建筑面积m29418 五绿地率%20 六年工作日天300 七劳动定员人98 八原辅材料用量 1煤层气万 m310080 2机油升33136 3水吨3456 4电万 KWH290.3 九工程总投资万元5075.05 1固定资产投资万元5044.2 2铺底流动资金万元30.85 十年销售收入万元2771.37 十一年总成本费用万元1342.61第四年 十二年均利润总额万元1107.12达产年 十三年销售税金及附加万元430.89达产年 十四财务评价指标 1投资利润率%21.5% 2投资利税率%29.9% 3财务内部收益率%23.26%税前 4财务净现值（Ic=12%）万元2654.17税前 5投资回收期A5.5税前（含建设期） 6财务内部收益率%18.87%税后 7财务净现值（Ic=12%）万元1528.19 税后 8投资回收期A6.09税后（含建设期） 沁水兰金瓦斯发电项目 第 5 页 9盈亏平衡点%49.8 10贷款偿还期A4.45 沁水兰金瓦斯发电项目 第 6 页 第二章第二章 项目建设背景及必要性项目建设背景及必要性 2.1 项项目目单单位位简简介介 XX 县 XX 瓦斯发电有限公司位于 XX 县加丰镇境内，公司成 立于 年 日，注册资金 万元，现有员工 人。公司利用沁秀煤 业 XX 瓦斯抽放井抽放的瓦斯气用于发电。 沁秀煤业 XX 煤矿位于 XX 县 XX 镇 XX 村北，矿井采 3#煤层， 井田面积 1.5958km2，地质储量 1220.8 万吨，生产规模 30 万吨/年， 服务年限为 15 年，井田内地质构造简单，煤层气赋存丰富（仅在巷 道掘进过程中瓦斯绝对涌出量就达 163.92m3/min），是典型的高瓦 斯矿井，并经煤炭科学总院抚顺分院预测 2#煤层具有与瓦斯突出危 险性，对矿井安全生产已构成威胁，为确保安全生产，该矿建立了地 面永久性瓦斯抽放系统，每年抽放瓦斯气量为 2.4 亿立方，瓦斯浓 度在 40%以上，瓦斯低位发热量为 3900 千卡立方米。 2.2 项项目建目建设设背景背景 一一、 、XX 矿矿区区是是全全国国勘勘探探程程度度最最高高、 、煤煤层层气气储储量量条条件件稳稳定定、 、开开 发发潜潜力力最最好好的的煤煤层层气气气气田田 XX 市位于 XX 省东南部，是 1985 年经国务院批准成立的 地级市，辖城区、泽州、高平、阳城、陵川和 XX 六县(市、区)，总 面积 9490 平方公里，总人口 220 万，其中市区人口 30 万。该市 是在改革开放中蓬勃兴起的一座新型城市，经济实力居中西部 前列，2008 年，全市生产总值完成 527.5 亿元，比上年增长 10.1%， 沁水兰金瓦斯发电项目 第 7 页 增幅高于全国平均水平 1.1 个百分点，高于全省平均水平 1.8 个百 分点；财政总收入突破 100 亿元大关，达到 113.2 亿元，增长 17.2%，在全省 11 个地级市排第二位。并被国家授予创建全国文明 城市先进市、全国优秀旅游城市和国家级园林城市的称号，是 XX 省首批环保先进市。 XX 市是全国重要的煤炭基地，全市含煤面积 4654 平方公里， 已探明储量 2712 亿吨，占全省的 55%，占全国的 26%，年产量 7000 万吨以上。但由于 XX 煤田瓦斯含量高，长期以来一直成为制约煤 炭工业发展的第一杀手。为了解决这一难题，加快新型能源与煤化 工基地的建设，市委、市政府下大力气加强瓦斯综合治理，保障煤矿 安全生产的研究与开发工作。从上世纪 90 年代就对煤层气治理与 利用开始调研、勘探，并于 2003 年与煤科院抚顺分院、重庆分院、 河南理工大学瓦斯地质研究所，太原理工大学安全技术和工程研究 所、阳煤集团瓦斯研究所、阳泉三矿等科研单位、集团公司合作，完 成了XX 省 XX 市阳城矿区瓦斯综合防治技术研究、 XXXX 市阳 城、XX 矿区采空区瓦斯爆炸（燃烧）机理及综合防治研究、 XX 市 地方煤矿瓦斯抽放可行性研究，探索出了适合 XX 市煤矿瓦斯治 理与利用的有效办法。通过调查勘察，已探明全市煤层气储量达 6.85 万亿立方米，是全国勘探程度最高，储量条件最稳定，开发潜力 最好的煤层气田之一。宝贵的资源优势，成为 XX 市煤层气产业发 展最坚实的基础。至 2006 年 9 月，全市已建成地面抽采钻井 300 余 口，占全国的 1/2。地面煤层气抽采能力达 2.5 亿立方米，并已形成 沁水兰金瓦斯发电项目 第 8 页 商品化采销用体系。有 18 个煤矿建成了瓦斯发电站，总装机容量 达 4.3 万千瓦，是全国矿区中瓦斯发电规模最大的地区，年发电量 已经达到 2.58 亿度，年利用矿井瓦斯气约 1 亿立方米。市委、市政 府提出，在“十一五”期间，将以建设全国重要的煤层气基地为目标， 加大煤层气开发利用力度，到 2010 年，全市地面抽采煤层气达到 30 亿立方米，井下抽采达到 16 亿立方米。基本形成规划科学、布局 合理，勘探开发与综合利用相结合，经济效益、社会效益和环境效益 相统一的产业格局。 二、煤二、煤层层气是煤气是煤矿矿安全生安全生产产的最大威的最大威胁胁，抽采后直接排空会，抽采后直接排空会对对 环环境造成重大影响，同境造成重大影响，同时时造成造成资资源浪源浪费费 煤层气是矿难事故的罪魁祸首，国内煤矿矿难 7080都是 由瓦斯爆炸引起的，给人民群众生命财产造成了重大损失，先采气 后采煤可以大大降低煤矿事故，有利于煤矿安全生产。为进一步加 大煤层气抽采利用力度，国务院办公厅出台了关于加快煤层气（煤 矿瓦斯）抽采利用的若干意见（以下简称意见），提出瓦斯“必须 坚持先抽后采、治理与利用并举的方针”，规定“煤层中吨煤瓦斯含 量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采”。 相对于全国来讲，XX 市是一个煤矿瓦斯危险程度较严重的地 区，有高瓦斯矿井 138 座，占全市矿井总数的四分之一以上，集中分 布在“三河”流域（沁河、芦苇河、长河），是瓦斯治理的重点区域。现 主采的 3#煤层，由于其变质程度高，封储盖条件好，开采时瓦斯涌 出量大，XX 县永红煤矿和中美合作大宁煤矿的绝对瓦斯涌出量已 沁水兰金瓦斯发电项目 第 9 页 超过 200m3/min，XX 嘉丰镇五里庙煤矿的相对瓦斯涌出量达 248 m3 /t。多年来，瓦斯灾害一直困扰着全市的煤矿安全生产，是煤矿安 全的第一杀手。瓦斯灾害的形式主要是瓦斯爆炸和瓦斯燃烧，近两 年又出现了新的灾害形式煤与瓦斯突出，给煤矿瓦斯综合治理 增加了新的难题。 目前煤层气抽采量大但利用量小的矛盾较为突出，除少量作为 煤矿的生活用气外，大部分煤层气燃烧后直接排空，不但造成了巨 大的环境压力，而且浪费了宝贵的资源。为防止煤层气大量排放到 空气中产生对环境的污染，鼓励煤层气综合利用， 意见提出限制企 业直接向大气中排放煤层气，要求环保总局研究制订煤层气对大气 污染物排放的具体标准，对超标准排放煤层气的企业依法实施处罚， 同时对利用煤层气发电等项目进行鼓励和扶持。 三、国家政策保障三、国家政策保障为为煤煤层层气气产业产业化化发发展迎来了利好的展迎来了利好的发发展契机展契机 国家八部委下发的煤矿瓦斯治理与利用实施意见，鼓励大力 发展瓦斯民用、发电、化工等。 煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五” 规划提出 2006-2010 年的煤层气开发目标是：2006 年，全国矿井 瓦斯利用总量 8 亿立方米以上；2010 年，利用总量 50 亿立方米以上， 利用率 50%以上。其中，民用和工业燃气利用量 20 亿立方米以上， 发电利用量 30 亿立方米以上，瓦斯发电装机容量 150 万千瓦以上。 2007 年 4 月，国家发改委下发了关于利用煤层气发电工作的 实施意见指出：全部燃用煤层气（煤矿瓦斯）发电并网项目由省级人 民政府投资主管部门核准；煤矿企业全部燃用自采煤层气（煤矿瓦斯） 沁水兰金瓦斯发电项目 第 10 页 发电项目，报地方人民政府投资主管部门备案。电力产业政策鼓励 煤矿坑口煤层气（煤矿瓦斯）发电项目建设。鼓励采用单机容量 千瓦及以上煤层气（煤矿瓦斯）发电机组，开发单机容量千瓦 及以上的内燃机组，以及大功率、高参数和高效率的煤层气燃气轮 机（煤矿瓦斯）发电机组。煤层气（煤矿瓦斯）电站所发电量原则上应 优先在本矿区内自发自用，需要上网的富余电量，电网企业应当予 以收购，并按照有关规定及时结算电费。煤层气（煤矿瓦斯）电站不 参与市场竞价，不承担电网调峰任务。发改委要求电网企业应当为 煤层气（煤矿瓦斯）电站接入系统，提供各种便利条件。电网企业要 按照国家标准、行业标准和规程规定验收电站投资建设的接入系统 工程，并及时签订并网调度协议，确保电网的稳定和电站的正常运 行。政策保障为煤层气产业化发展迎来了利好的发展契机。 五、项项目充分利用清目充分利用清洁发洁发展机制展机制获获得得资资金金补偿补偿，既可用于企，既可用于企业业 的可持的可持续发续发展，也能展，也能为为本国的本国的环环境治理作出境治理作出贡贡献，做到献，做到经济经济效益、社效益、社 会效益和会效益和环环保效益双保效益双赢赢 清洁发展机制，简称 CDM，是京都议定书中引入的灵活履约 机制之一，发达国家缔约方为实现其温室气体减排义务与发展中国 家缔约方进行项目合作的机制，其目的是协助发展中国家缔约方实 现可持续发展和促进公约最终目标的实现，并协助发达国家缔约 方实现其量化限制和减少温室气体排放的承诺。开发和利用煤层气， 获得由项目产生的“核证的温室气体减排量”，可无偿获得发达国家 的资金补偿，促进企业的可持续发展。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 11 页 2.3 项项目建目建设设的必要性的必要性 一一、 、项项目建目建设设是减少温室气体排放，保是减少温室气体排放，保护护大气大气环环境的需要境的需要 煤层气的主要成分甲烷（CH4）直接排空会造成环境污染。研究 表明，煤层气的温室效应是CO2的2024倍，在全球气候变暖中的份 额为15%，仅次于CO2，对臭氧层的破坏力是二氧化碳的78倍。XX 市是产煤大市，每年因采煤产生大量的甲烷气体，如果不对其进行 处理直接排空对环境影响很不利，目前有些煤矿用燃烧后排空的办 法来减少煤层气的排放，却又造成了资源的严重浪费。研究表明，对 煤层气进行充分燃烧，其燃烧热值与天然气相当，而且洁净，几乎不 产生任何废气，利用煤层气发电是充分利用这种清洁能源，减少环 境污染的有效途径之一。XX公司煤层气发电站每年利用煤层气约 9072万m3，具有良好的环境效益。 二、二、项项目建目建设设是改善煤是改善煤矿矿安全生安全生产产，提高煤，提高煤矿矿效益的需要效益的需要 我国高瓦斯矿井和瓦斯突出矿井占46%，因瓦斯事故而死亡的 人数约占煤炭行业工伤事故死亡人数的3040%，占重大事故的 7080%。瓦斯治理坚持“以抽保用、以用促抽”的原则，采煤之前先 采出煤层气，防止煤矿瓦斯事故，改善煤矿的安全生产条件。开发和 利用煤层气，其一可以解决了煤层气的利用问题，为煤矿减少了处 理排出气体的费用开支，进而促进煤层气的开发和利用，从根源上 防止瓦斯事故，形成了良性循环；其二能减少了煤矿向空气中排放 的温室气体量，减少或避免了煤矿因大气污染物排放超标而受的处 罚，降低煤矿的生产成本，为其改善生产条件创造了可能。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 12 页 三、三、项项目建目建设设是解决我国油气是解决我国油气资资源短缺源短缺现现状的需要状的需要 首先，中国的常规石油、天然气资源相对缺乏，是贫油、贫气国。 一次能源产量以煤为主，而煤炭消费约一半用于发电。二十多年来， 中国经济迅速发展，对能源的需求也越来越大，近年来，中国对国际 能源市场的依赖程度日渐加大，已经成为石油、液化天然气的纯进 口国。中国要想保持经济持续快速的增长，有必要开发新的能源，取 代原有的不合理的能源结构。 其次，采煤的伴生气体煤层气，作为一种非常规天然气，是 最现实的天然气接替资源。不但是清洁、无污染的新型能源，而且是 优质能源和化工原料，随着开采和利用技术的不断成熟，越来越受 到人们的重视。煤层气开发具有可观的效益收益。现阶段国内外市 场原油、天然气、煤炭等常规能源的价格不断攀升，而开发煤层气可 以伴随着煤矿开采的先期工程进行，节约工程成本。 综上所述，该项目属于利用新型能源发电的政策鼓励发展的项 目，实施后对减少温室气体排放，通过利用 CDM 项目合作，不仅能 获得资金补偿，对促进煤矿安全生产和缓解当地电力紧张均有积极 意义。项目建设是必要的，也是可行的。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 13 页 第三章第三章 市场预测和规模确定市场预测和规模确定 3.1 供供电现电现状状 XX 电网从北到南已形成覆盖全省的 500KV 双回路（北部为双 回路、中南部为单环网）为主干的全省性电力网络。按照行政区的划 分，XX 省电力公司包括十一个供电分公司；按照电网结构和送受电 关系，划分为大同、忻朔、中部、南部四大供电区，其中忻朔电网包 括忻州市和朔州市电网，中部电网包括太原市、阳泉市、吕梁市、 XX 中市电网，南部电网包括临汾市、运城市、长治市、XX 市电网。 据统计，2008 年，XX 省发电装机达到 3635 万千瓦、发电量 1797 亿千瓦时，全社会用电量 1314 亿千瓦时，外送电量 514 亿千 瓦时；建成 1000 千伏特高压变电站 1 座，容量 300 万千伏安；500 千 伏变电站容量 2100 万千伏安；220 千伏变电站容量 3244 万千伏安； 110 千伏变电站 362 座。 2008 年，XX 省电力装机占全国的 4.58%（其中火电占 6%），居 全国第 8 位，发电量居全国第 7 位，外送电量居全国第 3 位。全省人 均装机达 1.07 千瓦，人均发电量达 5280 千瓦时，均高于全国平均 水平。 3.2 XX 省省电电力力电电量平衡量平衡预测预测 “十一五”期间，考虑了在建、核准、待核准、国家发改委备选开 工项目，2010 年全省自用总装机容量 27830MW，2010 年 XX 省短 沁水兰金瓦斯发电项目 第 14 页 缺装机 4620MW，南部电力短缺额度 12902750MW。 XX 省省电电力力电电量平衡表量平衡表 表 3.2-1 单位：108kWh、MW 项 目 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年 1 系统需发电量 1045 1152 12741411 15641733 1.1 XX 省自用946105011741311 1464 1633 1.2 外送电量 99 100100100100100 其中:北京31 3232323232 河北63 6363636363 陕西 5 55555 2 需要发电负荷 153441701018900210202341026080 2.1 XX 省自用137641543017320194402183024500 2.2 外送电力 158015801580158015801580 其中：北京500500500500500500 河北960960960960960960 陕西 120120120120120120 3 备用容量(18%)276230623402378442144694 4 系统需要装机 容量 181102007022300248002762030770 5 年末装机容量 (自用) 175302122024455266202814027830 其中：水电 782782782782782982 火电164782043823373246382615825648 抽水蓄能 300120012001200 6 当年新增 2899.0 53690354527952220550 其中：水电 300900200 火电 2898336028102790100100 7 当年退役 310630700860 8 受阻容量841841931108111411141 其中 ：供热减 出力660660750900960960 小水电 181181181181181181 沁水兰金瓦斯发电项目 第 15 页 受阻 9 系统可参加平 衡容量 164891827021488238782562526150 10 装机盈亏-1621-1800-813-923-1995-4620 3.3 发电发电站建站建设设的的意意义义 根据 XX 省预测的中方案负荷水平进行电力平衡。其结果表明， 考虑已核准在建的电源项目，2010 年 XX 电网仍缺少装机容量 7670MW，2012 年缺少装机容量 9930MW。XX 公司煤层气发发电 站位于 XX 省 XX 县境内，属于清洁型能源综合利用项目，装机容 量为 2MW，作为 XX 省自用发电站，在“十一五”期间和“十二五” 初期有一定的市场空间，同时对促进 XX 地区经济发展具有重要意 义。 3.4 规模确定规模确定 根据沁秀集团 XX 煤矿煤层气涌出量分析及市场分析，确定 XX 公司煤层气发电站项目总装机容量 2MW，燃气机组台（ 台备用）。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 16 页 第四章第四章 项目选址与建设条件项目选址与建设条件 4.1 发电发电站建站条件站建站条件 一、建立有瓦斯抽放站，瓦斯抽放站抽出的瓦斯浓度和瓦斯抽 出量能满足瓦斯气煤层气燃气机发电机组使用 项目主要气源来自沁秀煤业XX煤矿，年耗煤层气10080万m3。 该煤矿位于XX县XX镇XX村北，属于高瓦斯矿井，根据煤矿安全 规程中规定：矿井绝对瓦斯涌出量达到40m3/min以上时，必须建立 地面永久或井下临时抽放瓦斯系统。XX煤矿已经建立了地面永久 抽放瓦斯系统量，年抽放在2.4亿Nm3以上，瓦斯浓度在40%以上，可 满足燃气式发电机使用。因此使用该气源发电是可行的。 二、冷却水源 项目选址位于沁河东岸，地表水和地下水常年丰沛，生活、生产 用水为厂区自备水井，水量充足。燃气发电机的冷却补充水源来自 煤矿矿井水。 4.2 站址站址选择选择的原的原则则 、贯彻国家的基本建设方针、政策； 、讲求经济效益、社会效益，节约能源，节省工程投资，节约原 材料，缩短建设周期； 、因地制宜地利用瓦斯资源，实行综合利用，节约用地、用水， 保护环境； 、执行劳动安全和工业卫生等现行国家标准的规定，做到符合 沁水兰金瓦斯发电项目 第 17 页 国情，技术先进、经济合理、运行安全可靠。 4.3 站址站址选择选择的条件的条件 1、靠近瓦斯抽放站。瓦斯气发电站紧邻瓦斯抽放站布置，这样 可以节省送气管道的铺设，节省材料投资费用，便于煤层气管道的 维护。 2、远离办公区和居民区 由于燃气机发电机组运转时有一定的噪音，会影响到工作及周 围居民的生活，因此发电站选址在矿山上远离办公区和居民区。 4.4 站址位置站址位置 XX 瓦斯发电有限公司发电站选址位于 XX 县 XX 镇 XX 村， 紧邻 XX 煤矿瓦斯气抽放站，距离端润一级路约 1000 米，占地面积 5.8125 公顷，所占用的土地已办理土地征用手续。详见附件 2：地 理位置图。 4.5 建建设设条件条件 4.5.1 自然条件 该项目区属暖温带大陆性季风气候，具体气象指标如下： 年平均气温 12.012.4 年极端最低温度 -19.9 年极端最高温度 37.8 年平均相对湿度 63% 频率最多风向 西北风 年平均风速 2.6m/s 沁水兰金瓦斯发电项目 第 18 页 最高风速 23.0m/s 年平均降雨量 635.9mm 最大冻土深度 43cm 最大积雪深度 21cm 基本风压 0.45KN/m2 基本雪压 0.30KN/m2 设计时应综合考虑以上气象条件，使项目建设和使用能够适应 上述气候特点。 4.5.2 地形地质 项目站址周围地形较为平坦，但为了保证项目的顺利实施和安 全性，建议项目初设前进行地质勘察，取得详细、准确的地质资料为 工程建设提供详实的依据。 4.5.3 地震烈度 根据建设部发布的建筑抗震设计规范（GB50011-2001）：XX 县抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g，设计地震 分组为第一组。 4.5.4 气源供应条件 项目发电所用煤层气由沁秀集团 XX 煤矿供给（已签订供气协 议，详见附件），发电站煤层气使用量为 233.33m3/min，小于抽采 量 400m3/min，气源供应有保证。 4.5.5 供电入网条件 沁水兰金瓦斯发电项目 第 19 页 项目年总发电量为 14400 万 KWH，经六台 2500KVA 和四台 4000KVA 变压器升压为 10KV 后经专线并入最近的变电站，所发电 力除发电站自用外全部上网。已与供电公司签订供电上网意向书 （详见附件），可保证电力正常上网。 4.5.6 供水条件 项目生活用水水源为自备井，生产用水水源为煤矿矿井水，经 矿井水处理设施处理后可满足生产使用要求。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 20 页 第五章第五章 物料供应物料供应 5.1 主要原材料特性主要原材料特性 项目主要利用煤层气发电，煤层气来源为沁秀集团 XX 煤矿。 根据国家煤及煤化工产品质量监督检验中心对该矿瓦斯气的检验报 告，该矿抽放瓦斯气的主要化学成分如下表： XX 煤矿瓦斯气化学成分一览表 组分CH4H2OCO2O2N2C2H6COH2S尘合计 平均 含量 V% 38.87 0.590.54 13.18 46.80.01未检出 未检出 未检出 100 % 瓦斯气物理性质一览表 热值密度高热值爆炸极限运动粘度华白指数 18.84MJ/Nm30.99kg/Nm3 20.90MJ/N m3 下限：5.2% 上限：16.8% 22.8m2/s22.8MJ/Nm3 5.2 原原辅辅材料消耗材料消耗 项目原材料、辅料消耗主要有瓦斯、机油、水、电消耗，消耗定 额表如下： 项目主要原、辅材料消耗一览表项目主要原、辅材料消耗一览表 序号名称年消耗量来源 1瓦斯10080 万 m3沁城煤矿 2机油33136L当地购买 3水4408.2T煤矿矿井水 4 电 356.28 万 KWH自给 沁水兰金瓦斯发电项目 第 21 页 第六章第六章 工程方案工程方案 6.1 工工艺艺方案方案 6.1.1 工艺方案拟定 1、单循环发电工艺：即利用管道将瓦斯输送至燃气发电机组进 行发电，燃气机的废气经排气管排到机房外。 2、单循环发电+余热利用热电冷联产工艺：利用管道将瓦斯输 送至燃气发电机组进行发电，同时以机组废气的热量为能源，烟气 通过特制的热交换系统加热介质水，使水温达到规定温度，通过溴 化锂冷水机组制冷或制热，通过风机盘管空调器给房间制冷或供热。 图图 6-1 余余热热利用利用热电热电冷冷联产联产工工艺艺流程流程图图 方案方案选择选择：综合考虑公司资金、技术、效益、规模等情况，项目 选择工艺二。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 22 页 6.1.2 工艺方案综述 整个瓦斯发电系统分为：瓦斯收集系统、净化加压系统、燃气机 发电系统、电气并网系统、余热利用系统。整个工艺流程如图 6-2 所 示： 工艺流程简述： （1）瓦斯收集系统：井下的瓦斯通过管道，经防爆装置、防回火 装置，然后经瓦斯抽放泵泵入储气罐，再由储气罐进入输气管道内， 最后送气到发电站内的瓦斯预处理模块（净化回压系统）。 瓦斯收集系统 净化加压系统 电气并网系统 燃 气 机 发 电 系 统 图图 6-2 项项目工目工艺艺流程流程图图 （2）净化回压系统：瓦斯预处理模块露天布置，首先经过气液分 离器初步过滤，除去大液滴和细粒，再将瓦斯引至加压风机，压力提 升后，最后经冷却器和凝聚过滤处理，送至机房。 储气罐 瓦斯抽放站冷凝分离器 加压风机 输气管道 过滤处理器燃气发电机 电气并网系统 区域电网 玻璃钢冷却塔余热利用 沁水兰金瓦斯发电项目 第 23 页 为保证供气压力的稳定性，在系统中设置水封。在紧急状况下 瓦斯通过排空管排空。 井下瓦斯抽放管路 AB监 过 滤 处 理 器 泵排气 水封瓦斯发电机组 注： A防爆装置B 后 勤 财 务 防回火装置 电力生产 监 抽放监控 气 汽水分离器 销售价格 排空管排 图图 6-3 瓦斯抽放及瓦斯抽放及输输气工气工艺艺流程流程 （3）燃气机发电系统：经处理过的瓦斯送入燃气机，电子点火燃 烧膨胀推动活塞做功，带动曲轴转动，通过发电机输出电能。燃气机 的废气经排气管排到机房外。整个过程由可编程序控制器控制。 其中的冷却系统采用带冷却塔的循环供水系统。燃气发电机组 循环水分为内循环冷却系统和外循环冷却系统。内循环系统为机内 闭式循环，采用软化水，软化水由项目区内水处理装置（加药装置） 处理后，送入静压水箱，由静压水箱补给；外循环水系统采用冷却塔 循环二次供水方式，外循环水由发电机配套的水泵将循环水池内的 水泵入发电机，用于吸收内循环系统中循环水的热量，然后在水压 力下，吸收了热量的冷却水通过喷淋，实现放热，最后重新回到循环 水池内备用。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 24 页 废气 过滤 处理 器 电 能 后勤 财务 空 气 电力 生产 发电机组 销 收入（万 元） 不确定因素 变化率（%） 经营成本 输气管道 销售收入 冷凝分离器 加压风机 输气系统 销售销售价 经营成本 基本方案内部 收益率14.25% 价格 固定资产投 资 销售价格 固定资产投 资 销售价 经营成本 基本方案内部 收益率14.25% 排 空 销售价销 售价格 固定资产 投资 格 销售价格 销售价格 固定资产 投资 燃气内燃机 销售价格 销售价格 冷却系统 图图 6-4 燃气机燃气机发电发电系系统统工工艺艺流程流程图图 喷水冷却 厂区内生活用水 软化补水加药装置 生产能力利用 率% 基本方 盈利区 销售收入(万 元) 4.25% 井下矿井水 中冷换热器 100 高冷换热器 固定成本 燃气机组 总成本 高温 冷却水 盈利区 静压水箱 销 售收入 低温 冷却水 蒸发、飘逸、 排污 矿井水处理系统 图图 6-5 项目水系统工艺流程项目水系统工艺流程 根据沁城煤矿瓦斯抽放量，确定项目总装机容量为 271000KW（二十五用两备），发电机组功率因数按 80考虑，每小 时发电量为 20000KWH，项目年发电量为： 200002430014400 万 KWH 20000每小时发电量为 20000KWH 24每天发电时间为 24 小时 沁水兰金瓦斯发电项目 第 25 页 300每年工作日为 300 天 耗煤层气量为： 200000.72430010080 万 m3 20000每小时发电量为 20000KWH 0.7每 0.7 立方米高浓度 CH4发电量为 1KWH 24每天发电时间为 24 小时 300每年工作日为 300 天 （4）电气并网系统：燃气发电机输出的低压电力，经过变压系统 的升压，通过并网专线输送至最近的变电站。 6.1.3 电气部分 主机微机监控系统 1、主机微机监控系统 该系统为分层分布式结构，分为上位机系统和现地单元。 上位机系统包括工控机，UPS 电源，彩色显示器、调制解调器及 打印机等，用以完成电站的监视、管理、设置、控制、调节、打印、与 系统调度通讯、系统对时等功能。 现地单元分为机组现地单元和公用现地单元：每台机设一套机 组 LCU，装于机旁和站中，主要包括机组保护测控装置、PLC、温度 巡检仪等，用以完成机组的数据采集、处理、状态监视、控制、调节、 通讯等功能；电站设一套公用 LCU，装于站内，主要包括主变保护 测控装置、线路保护测控装置、PLC、微机同期装置等，用以完成主 编及线路的保护、测量控制等功能和主变线路上各同期点的通气功 沁水兰金瓦斯发电项目 第 26 页 能及公用设备的数据采集、状态监视、控制调节及通讯等功能。 电气主接线 考虑到发电机机组容量小，因此发电机电压采用 400V，发电机 出口母线经闭缩开关直接并入 400V 母线引接。方案详见附件电气 主接线图。 电气设备布置 站用配电间设低压盘布置及 400V 电器柜布置在 A 列前的低压 配电间，全站设主控制室，采用主控制室的控制方式。方案详见电气 设备布置图。 直流系统 采用硅整流系统，电压采用 220V，采用单母线或单母线分段的 接线方式，其容量满足机组的控制负荷和事故照明负荷的需要。 电气元件的控制、测量和信号采用强电接线。 主要电气设备的选择 发电机的出线电压采用 400V。 400V 开关柜采用普通 GGD 固定柜 GGD 固定柜。 380/220V 低压开关柜采用 GGD 固定柜。 继电保护 1、发电机保护 简易差动保护：作为定子绕组的三相短路的基本保护，动作使 发电机与系统解列，并灭磁停车。 过流保护：本保护装置带有时限，用来保护由于外部短路而引 起的定子绕组过电流，并作为内部短路时的后备保护。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 27 页 过电压保护：当发电机突然甩负荷或在系统解列情况下单独供 电而调速失灵时，转速突然增加引起过电压，为了防止过电压击穿 定子绕组绝缘，特装设本保护装置，本保护装置经 0.5S 使发电机与 系统解列并灭磁。 过负荷保护：本保护装置用来保护由于过负荷而引起励磁消失 时，立即联动跳开发电机出线开关，以保证机组安全运行。 2、主变压器保护 差动保护：保护变压器线圈内部短路。当变压器线圈或两侧差 动电流互感器内的引线，电缆发生多相短路时跳开变压器两侧断路 器。 瓦斯保护：为变压器内部故障之基本保护，利用变压器内部故 障时产生气体而冲动瓦斯继电器达到发信号和跳闸的目的，当油面 降低或轻微故障时发出信号，故障严重时跳开变压器两侧开关或发 出重瓦斯信号（用切换片位置决定）。 复合电压闭锁过电流保护：保护变压器外部短路，并作为线路 的后备保护，带有一定的时限。 过负荷保护：变压器过负荷时发出信号。 3、线路保护 瞬时电流速断保护：是线路的主保护。 过电流保护：作为线路的后备保护。 4、站用电系统的保护 站用变高压侧装跌落式熔断器，保护变压器内部短路，低压侧 沁水兰金瓦斯发电项目 第 28 页 空气开关有过流脱扣装置，未装断电保护装置。 其它低压电气设备都用低压保险保护短路故障，站用电消失或 电压过低装有信号装置。 6.1.4 余热利用 项目余热利用的方式是在满足机组发电的同时，利用冷却水及 排气的热量进行制冷和制热，即冷、热、电三联供。制热是将燃气发 动机排出的热量充分利用起来，用于冬季取暖以及日常洗浴等生活 之用。设计时考虑的因素包括热水量的调节、热水系统的压力、热水 系统与热源设备的配套连接、多余热水部分的旁通及紧急情况下热 水的切断等。采用这种方式时，生活用洗浴热水取自发动机冷却水 热交换器，这部分水的温度一般在 4050，完全能够满足使用要 求；生活区取暖用热水取自排气部分，燃气发动机的排气温度一般 在 450550，加热后的热水温度可达到 80110（压力在 0.2MPa 左右），这样可以保证取暖所需的热量；制冷部分使用较成熟 的吸收式溴化锂制冷机，其结构由高发部分和主体部分组成。 考虑到四季变化的因素，在春秋二季很可能不用制冷取暖的功 能，因此在机组排气出口处加装一自动温度控制阀，以决定机组排 气的走向。同时保留生活洗浴，并在夏季利用冷却塔的水调配。 6.1. 设备选型及设备清单 综合考虑项目的资金、人员、运行成本及工作进度，主要设备选 型采用国产和进口设备相结合。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 29 页 表表 6-1 主要生产设备一览表主要生产设备一览表 单位：万元 名称规格单位数量备注 发电机500KW台12含并网柜、监控及电缆、安装 发电机1000KW台21含并网柜、监控及电缆、安装 2500KVA台5 变压器 4000 KVA台5 含铜排、电缆、安装 冷却塔400m3台2 水泵台6含电机、安装（ 4用2备） 真空开关台1含电缆、安装 高压计量套1含表箱、表计 余热锅炉2.3MW台4 烟气热交换器台4 冷凝机台4热水型溴化锂 自动温度控制 阀 个27 储气罐1 万 m3座1 水处理设备套2 6.2 工程方案工程方案 6.2.1 土建工程 根据建设部发布的建筑抗震设计规范（GB50011-2001）XX 县 抗震设防烈度为 7 度，地震分组第一组，设计基本地震加速度 0.10g。项目建筑物抗震设防类别为丙类建筑，站内建筑物结构的设 计使用年限为 50 年，设计安全等级为二级。 表表 6-2 主要建构筑物特征表主要建构筑物特征表 沁水兰金瓦斯发电项目 第 30 页 序号名 称建筑面积（m2）层高（m）结构备注 1发电机机房300010.0轻钢布置 33 台发电机组 2控制室4003.3砖混 包括高压室、低压 室、配件室等 3循环水池1200m3深 3.0m钢筋砼2 个 4锅炉房6485砖混 5综合办公楼30003.3框架包括培训中心，3 层 6 职工食堂、 宿舍 8004砖混 7辅助用房15003.3框架 包括车库、材料库及 修配车间、水处理室 8门卫室203.3砖混2 个 9厕所203.3砖混 10泵房30砖混 11生活水塔一座 12围墙及大门长 2500m，高 2.2m砖砌电动大门 6.2.2 公用工程 1、采暖、通风系统 项目区内建筑物采暖及制冷利用项目余热负供给，采暖系统采 用散热器，制冷系统采用吸收式溴化锂制冷机。 选用八台大风量低压头的轴流风机（6 进 6 出），风机风量为 56880m3/h，全压 304pa，电机功能 7.5KW。 2、给排水系统 项目区生活用水水源为厂区内深井，用水量 294 m3/d；项目工艺 用水为 XX 煤矿矿井水，采用加软化剂水处理装置处理，补水量按 0.3t/万 kwh 计算，年补水量为 4320t。项目年耗水量为 4408.2t。 沁水兰金瓦斯发电项目 第 31 页 热水供应系统充分利用项目工艺余热。 生活污水排放量为 235.2 m3/d，生活污水经污水处理系统处理 后达标排放；场地雨水及站内建筑物排水充分利用地面坡度及建筑 物的有组织排水排出站外。 3、照明系统 发电站的照明，有正常照明和事故照明分开的供电网络，电压 为 220V。正常照明的电源，由动力和照明网络共用的中性点直接接 地的低压变电器供电。事故照明由蓄电池组供电。 发电机组机房的通道以及远离机房的重要工作场所要求的事故 照明采用应急灯。 4、防雷接地系统 发电站采用高杆避雷针保护全站建筑物，接地电阻不大于 10，站内机电设备、管线及金属构架均进行保护性接地，接地电阻 不大于 4。 6.2 总总平面布置方案平面布置方案 站区占地 5.8125 公顷，建筑面积 9418 m2。主要出入口设在场 地北部及东部，绿地率 20%，绿地面积考虑为 12000 m2，硬化考虑 为 20000 m2。 站区中部边控制室、发电机机房（22 台发电机组）和循环水池由 西向东一字排开，靠近出入口处设置门卫室，发电机房南北侧分别 布置四台变压器（详见沁城煤矿瓦斯发电站平面布置示意图）。 为了减少噪声和进一步美化站内整体环境，在站区四周，特别