阳煤寺家庄公司新建低浓度瓦斯发电方案(修改).doc

阳煤寺家庄公司新建低浓度瓦斯发电方案一、项目概述利用瓦斯发电既符合国家节能环保政策，又是集资源合理配置、矿井安全生产为一体的效益工程，属于矿井瓦斯综合利用项目，具有良好的节能效果，环境、经济和社会效益可观。寺家庄公司每年排空的低浓度纯瓦斯量约2000万m3，瓦斯浓度在2-5%之间。基于国家节能减排要求，为了合理利用这部分低浓度瓦斯，并且考虑利用瓦斯电厂尾气余热解决矿井冬季井口加温问题，部分或全部替代现有的燃煤热风炉，从而实现节能减排、资源综合利用的目的。为此，拟在寺家庄矿中央风井工业广场西部现有土地建设10MW余热利用瓦斯发电机组。二、低浓度瓦斯发电方案可行性分析1、瓦斯气源分析寺家庄矿抽采瓦斯来源主要来自井下（地面抽采瓦斯计划下一步开始实施）；井下抽采瓦斯分本煤层和邻近层两部分，现本煤层抽采瓦斯全部排空，邻近层抽采瓦斯是瑞阳CNG项目的主供气源，同时保障矿井供暖及生活民用。2014年寺家庄公司本煤层抽采瓦斯纯量为1467万m3，浓度为24%，最高为4.6%；2015年本煤层抽采瓦斯纯量1832万m3，浓度为35%。随着煤矿瓦斯治理力度的加大、抽采工艺改进以及采掘工作面有序衔接，本煤层瓦斯抽采量将逐年增加，瓦斯浓度也将逐步提高，预计2016年本煤层抽采瓦斯量在2500万m3以上。在正常生产条件下，寺家庄公司邻近层瓦斯（35%以上）抽采量每年都在6000万m3以上。随着矿井开采强度和瓦斯抽采工程的加大，瓦斯抽采量将逐年增加，预计2016年瓦斯抽采量在5000万m3以上（生产8个月计算）。鉴于寺家庄本煤层抽采瓦斯浓度低的现状，建议采取：一是规范本煤层抽采工艺、完善抽采管网提高瓦斯浓度达8%以上，二是考虑掺混10001500万m3邻近层高浓度瓦斯，形成瓦斯浓度为9%左右的稳定气源。2、瓦斯供气方式及输送寺家庄矿瓦斯抽放站目前有6台水环式真空泵抽采本煤层瓦斯，抽采能力为3200m3/min；有2台水环式真空泵抽采邻近层瓦斯，抽采能力为1240m3/min。低浓度瓦斯输送系统须设置泄爆、阻爆、抑爆三种不同原理的阻火防爆装置。本方案阻火泄爆装置采用水封阻火器，阻爆装置采用自动阻爆装置，抑爆装置采用细水雾装置。各种装置型号与管道尺寸及敷设方式具体在设计阶段考虑。如果低深度瓦斯达不到8-9%的要求，需掺混邻近层瓦斯时，由为煤层气牵头与矿方协调配合，制定配、输方案。3、电力网络系统保障 （1）寺家庄矿电网现状寺家庄矿现有一座35kV变电站（寺矿35/10kV变电站），站内设有2台SFZ10-31500/35的主变，35kV母线接线方式为双母线接线、10kV母线接线方式为单母线分段。矿井的35kV电源分别引自昔阳220kV变电站35kV的不同母线段，输电距离4.6km，架空导线的型号为2LGJ-240，任一回路均能保证矿井全部负荷用电。中央风井10kV配电室为双回RZ-YJV-8.7/15 31300-100mLGJ-240-805mRZ-YJV-8.7/15 31300-280m进线，线路长1.2km，双回路电源分别引自寺矿35 kV变电站10kV的不同母线段，中央风井10kV母线接线方式为单母线分段，任一回路均能保证新建瓦斯发电全部负荷。新建瓦斯发电20500kW(或101000kW)项目，拟以一回RZ-YJV-8.7/15 31300线路接入中央风井10kV配电室母812备用回路。（2）电力负荷及电力平衡根据寺家庄公司的负荷统计资料，现在全矿井有功功率计算负荷为15000kW。本期工程拟建20台500kW（或10台1000kW）低浓瓦斯发电机组，发电站总装机容量为10000kW。工程建成后发出电力10000kW，年发电量为6000104kWh（机组满负荷年运行6000小时）。扣除厂用电（厂用电率按4%计）外，尚余9600kW电力和576104kWh。瓦斯电厂所发电力送入中央风井10kV母供矿井使用，富余电量返回寺矿35kV变电站供矿井使用，不足部分仍需从系统取电。因此利用矿区丰富的煤层气资源，建设瓦斯发电工程，不仅使生态环境得到改善，同时可补充矿区不断增长的电力需求。（3）电厂接入系统瓦斯电站位于距寺家庄公司中央风井10kV变电站约200米，发电机组发出的电力主要用于满足矿井用电需求，故瓦斯电站接入系统拟采用10kV电压等级接入中央风井10kV变电站母812备用回路；瓦斯电站接入系统方式以接入系统设计为准。（4）电气主接线考虑瓦斯电站装机容量为10000kW低浓瓦斯发电机组。发电机出口电压为10.5kV。电气主接线为：20台瓦斯发电机组10kV母线，再经1回RZ-YJV-8.7/15 31300线路接入中央风井配电室10kV母812备用回路。（5）系统继电保护及安全自动装置瓦斯电站以一回10kV线路接入中央风井10KV母线，采用光纤纵差保护为主保护，装设过流、过频过压等后备保护装置，具体配置以接入系统设计要求为准。（6）系统调度自动化及通讯瓦斯电站建设一路光缆至中央风井10 kV配电室再至寺矿35kV变电站，实现瓦斯电站与寺家庄矿变电站的电力通信。瓦斯电站调度自动化及远动通讯最终以接入系统设计为准。（7）余热利用系统根据供暖需求量及余热量进行设计。4、国家环保规定要求现中央风井热风炉为燃煤设备，排放污染物达不到国家排放标准，按照锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014规定，2016年7月1日起，不达标的将被环境保护主管部门责令改正或者限制生产、停产整治，并处10 -100万元罚款。为此，低瓦斯发电项目还可作为燃煤热风炉改造的新途径。三、低浓度瓦斯发电规模方案按现有国产机组参数估算，每1 m3纯瓦斯发电2.6kWh，同时按寺家庄现抽采瓦斯情况综合分析考虑：使用邻近层增量气源（浓度35%计算）1500万m3纯量，与低浓度瓦斯（平均浓度4.5%）1200万m3纯量掺混，可安装国产500kW机组20台或者国产1000kW机组10台。四、方案比较与效益分析1、投资估算方案一：寺家庄瓦斯电厂拟安装20台500kW机组，采用钢结构厂房对排对面大空间布置，余热锅炉采用五对一室内布置，通风方式采用侧下进上出（强进自然出）余热锅炉布置在厂房外平台上。因电能直接输入中央风井10kV段母线，不需要安装主变压器。按照目前设备、材料及工时费估算，每kW造价按4200元估算，项目总投资约4200万元。方案二：寺家庄瓦斯电厂拟安装10台1000kW集中箱式机组，配置余热利用系统，整个工程造价按4000万元估算。2、投资回收年发电量6000万kWh，上网5760万kWh，自发自用电价按35kV等级平段电价计算，每kWh0.509元（含税），实现营业收入2500万元。年消耗纯瓦斯6000/2.6=2308万立方米，为集团公司提供气源费231万元。因为自备机组，集团公司每年可获得财政补贴923万元。按照目前的运营水平，年运营成本为0.12元/kWh，提取折旧0.08元/kWh，度电利润0.235元/kWh，年实现营业利润542万元。按照目前利息水平计算，财务费用每年200万元。年估算管理费用100万元。年现金流合计=现金流入-现金流出=气源费+补贴收入+营业利润+折旧-财务费用-管理费用-所得税=231+923+542+461-200-100-73=1784万元投资回收期=4200/1784=2.35年。因建设期设备部分进项税可以在生产期抵扣，国家有增值税先征后退政策，增值税费未考虑。3、节能降耗（1）如装机容量初期按1万kW计算，考虑发电设备的实际效率及备用、检修，全年保有发电量可达5000万kWh。按2015年公司全年用电量1.05亿kWh计算，可实现自用电近50%，按每度电