黄陵矿区瓦斯发电技术研究与应用.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除黄陵矿区瓦斯发电技术研究与应用陕西陕煤黄陵矿业有限公司二一五年十月目 录1 矿区概况11.1位置与范围11.2 交通条件21.3 自然地理31.4 地震41.5 地形地貌72 项目建设的必要性72.1 矿区生产建设概况72.2 煤层气研究利用是环境保护的要求82.3 煤层气利用的经济价值与发展前景92.4 利用瓦斯发电得到国家政策的支持103 研究工作报告113.1 瓦斯发电的可行性分析113.1.1 内燃机对煤矿瓦斯的适应性113.1.2低浓度瓦斯发电技术介绍123.1.3低浓度瓦斯输送安全133.1.4空燃比自动调节技术163.1.5低压进气技术163.1.6稀燃技术173.1.7燃烧自动控制技术173.1.8数字点火技术173.1.9增压中冷技术183.1.10电子调速技术183.1.11TEM全电子控制技术183.1.12防回火技术193.2 发电站建设整体规划193.2.1 建设规模193.2.2电站选址203.2.3 发电机组选型203.3 燃料输送223.3.1 低浓度瓦斯输送系统概述223.3.2 低浓度瓦斯细水雾输送技术233.4 电站总平面布置253.4.1 电站总平面布置253.4.2 总布置指标263.5 交通运输263.5.1 电站外道路263.5.2 电站内道路263.6 管线及沟道布置273.6.1 电站管沟布置原则273.6.2 电站管沟敷设方式274 主要技术经济指标284.1设计性能指标284.2 总布置指标284.3 项目投资指标285 经济与社会效益295.1经济效益295.1.1年总运行成本295.1.2年发电收益295.1.3效益分析305.2社会效益305.2.1社会效益显著305.2.2瓦斯利用符合CDM项目要求316 主要结论321 矿区概况1.1位置与范围黄陵矿区位于黄陇煤田北部，北起葫芦河，南至建庄，东起店头镇、张村驿以东，西至陕、甘交界，行政区划属黄陵、富县管辖，地理坐标为东经1084234-1090758，北纬353030-355036，面积1374km2。矿区目前包括一号矿井和二号矿井，其具体位置如图1-1所示。矿区地处陕北高原南部，西高东低，西部山峦起伏、沟壑纵横为林区，属侵蚀构造地，西南洪善寺梁为本区制高点，标高1845.6m；沮水河最低，在店头镇附近标高为920m，相对高差为925.6m。1.2 交通条件西安至延安铁路支线秦家川店头之煤炭运输专线已经竣工，并交付使用。黄畛(黄陵上畛子)公路东西向从本井田中部穿过。其主干公路有210国道和铜黄高速，铜黄高速东达黄陵县城，南达铜川、西安等地。上畛子槐树庄公路从本井田西部经过，北达直罗镇、富县、延安，西可达甘肃庆阳等地。井田中部索罗湾村距延安约220km，距铜川104km，距西安210km。井田内林区简易公路遍布，交通方便。1.3 自然地理本区属大陆性半干旱暖温带季风气侯。据黄陵气象站1973-1995年资料，年最大降水量为977.7mm，最小降水量为539mm，年平均降水量为691mm。年最大蒸发量为1300mm。雨季多集中在8-10月份，日最大降水量82.1mm。冰雹多集中在6-8月份。年平均气温9.31，一月份平均气温为-5，最低为-20，七月份平均气温22.5，最高气温为35。无霜期191天，冰冻期为11月至次年3月份。最大积雪厚度240mm，冻土层厚度为650mm。恒温带深度25m左右，温度9.5。常年主导风向为西北风和东南风，夏季多为东南风，冬季多为西北风；年平均风速3.3m/s，最大风速为25m/s。区内水系属洛河水系，常年流水的有沮水河，郑家河，其余均为间歇性流水，沮水河为区内最大水系，流经井田西南缘，在黄陵县东注入洛河，全长100km，平均流量2.07m3/秒。郑家河由北西向东南流经一号煤矿井田中部，全长27km，注入洛河，流量0.1920.298m3/秒。由于受大陆性季风气候影响，流量随季节变化较大。1.4 地震根据陕西地震局统计资料，本区历史上未发生过强震。根据中华人民共和国建筑抗震设计规范（GB500112010），本区抗震设防烈度为6度区，设计基本地震动峰值加速度值为0.05g。1.5 地形地貌黄陵矿业一号煤矿和二号煤矿地处陕北黄土高原南部。地势西高东低，具典型的黄土高原地貌特征。东北部以黄土塬地形为主，沟谷纵横，塬面支离破碎，切割深度100200m，沟底标高9201000m，塬面标高一般为1200m，最高1463.80m。西南部山峦起伏，沟壑纵横，地形复杂。区内植被茂密。属中低山森林区。综上所述，黄陵矿区方便的交通运输条件为瓦斯发电技术研究与瓦斯发电项目建设提供了较为便利的基础条件。2 项目建设的必要性2.1 矿区生产建设概况黄陵矿区目前包括一号矿井和二号矿井，一号矿井于1991年12月23日开工建设，矿井核定生产能力为5.0Mt/a， 2001年11月，陕西省计委以陕计项目20011109号文批准了一号煤矿阶段建设竣工验收鉴定书，一号煤矿按阶段建设完成并正式投产，投产时矿井生产能力为1.0Mt/a。2006年，一号煤矿矿井生产原煤达5.0Mt/a，2007年核准矿井生产能力为5.0Mt/a，矿井设计采区回采率为80%。2011年核准矿井生产能力为8.0Mt/a。按照矿井初步设计和优化设计方案，一号矿井采用平硐开拓，盘区式开采布置方式，全井田共分为十四个盘区。矿井为单水平（+880水平）开采2号煤层，目前开采最大深度350m，主要大巷沿煤层布置，采煤工艺为综合机械化长壁采煤法，直接冒落式顶板管理法。矿井采用混合抽出式通风，矿井绝对瓦斯涌出量为160m3/min左右，抽放瓦斯全部排空。二号矿井生产能力为8.0Mt/a，在煤层变厚，条件允许下留有发展到10.0Mt/a的能力，计划2个4.0Mt/a的工作面。本井田为单一近水平煤层，赋存稳定，无大的构造破坏，水文地质条件简单，全井田划分为八个盘区。采用斜井开拓方式，单水平开拓全井田，采用大采高一次采全高综合机械化开采，全部垮落法管理工作面顶板。矿井采用混合抽出式通风，矿井绝对瓦斯涌出量为80m3/min左右，抽放瓦斯全部排空。2.2 煤层气研究利用是环境保护的要求瓦斯中的甲烷是一种仅次于氟利昂占第二位的重要温室气体，能破坏大气的臭氧层，根据气候变迁跨国委员会研究报告，其温室效应是CO2的21倍。大量的瓦斯排入大气，会增强地球表面的温室效应，导致全球变暖，破坏地球的生态环境。国务院（国发201126号）关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知指出，各企业要充分认识做好“十二五”节能减排工作的重要性、紧迫性和艰巨性。严格落实节能减排目标责任，进一步形成政府为主导、企业为主体、市场有效驱动、全社会共同参与的推进节能减排工作格局。到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤（按2005年价格计算），比2010年的1.034吨标准煤下降16%，比2005年的1.276吨标准煤下降32%；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。因此，加大矿井瓦斯综合利用，是保护环境的必然选择。2.3 煤层气利用的经济价值与发展前景随着国民经济的快速发展，我国对能源的需求越来越大。而资源赋存条件决定国内油气产量无法大幅增长，油气供应缺口急剧增大。据国家发展改革委能源所预测，我国油气缺口2020年将达到2.2亿吨和1000亿立方米。在这样的能源背景下，需要寻找新的可替代能源，而瓦斯的主要成份是甲烷(CH4)，是很好的燃料，对瓦斯进行充分利用更具有重要意义。我国煤层气资源十分丰富，是世界上继俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国，占世界排名前12位国家资源总量的13。根据最新一轮资源评估结果，我国埋深2000米以浅的煤层气资源量达31.46万亿立方米，相当于450亿吨标煤，350亿吨标油，与陆上常规天然气资源量相当。 我国的煤层气资源不仅在总量上占有一定的优势，而且在区域分布、埋藏深度等方面也有利于规划开发。煤层气资源在我国境内分布广泛，基本可以划分为中部、西部和东部三大资源区。其中中部地区约占资源量的64。西部地区的沁水盆地和鄂尔多斯盆地资源量最大，超过10万亿立方米，为集中开发提供了资源条件。 据统计，我国煤层气埋藏于3001000米之间的资源量约占总资源量的29.05，10001500米之间的煤层气占总量的31.7，15002000米之间的煤层气占总量的39.35,埋深1500米以浅的适于开发的约占总资源量的60。不少专家都提出，21世纪是煤层气大发展的时代，煤层气是我国常规天然气最现实可靠的替代能源。黄陵煤矿富含瓦斯，抽排低浓度瓦斯若直接排空而不利用，既浪费大量洁净能源，又污染大气环境，十分可惜。低浓度瓦斯发电技术研究和开发利用，不但可以有效利用煤矿抽排的洁净能源，而且具有良好的经济效益和环境效益。2.4 利用瓦斯发电得到国家政策的支持根据国务院办公厅关于进一步加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的意见（国办发201393号）和发改能源2007721号文关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见，以及财税200716号文件，为做好煤层气（煤矿瓦斯）综合利用工作，变害为宝，保障煤矿安全，节约利用能源，保护生态环境，特制定如下意见：1.国家鼓励各类企业利用各种方式开发利用煤层气。2.各级政府部门应当督促煤矿企业结合本矿区实际情况制定煤层气综合利用规划，引导企业合理利用能源资源，制定鼓励煤层气发电的配套政策和措施，为煤层气综合利用工作创造有利条件。发电可以作为煤层气综合利用规划的一项内容。3.鼓励煤层气发电企业通过技术进步和加强与国内外瓦斯发电机组制造企业合作，提高能源利用效率和电站的安全稳定运行水平。4.煤层气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。煤层气电厂不参与市场竞价，不承担电网调峰任务。5.煤层气电厂上网电价，比照国家发展改革委制定的可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法（发改价格20067号）中生物质发电项目上网电价执行，即当地2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加每千瓦时0.25元补贴电价组成。6.对煤层气抽采企业的增值税一般纳税人抽采销售煤层气实行增值税先征后退政策。先征后退税款由企业专项用于煤层气技术的研究和扩大再生产，不征收企业所得税。3 研究工作报告3.1 瓦斯发电的可行性分析3.1.1 内燃机对煤矿瓦斯的适应性胜利油田胜利动力机械集团有限公司是全国唯一的系列化、专业化燃气机生产企业，燃气机的生产已经有20多年的历史。近几年在瓦斯气、天然气、石油炼化尾气、焦炉尾气的利用上取得了突破，产品已经在全国各地得到广泛应用。公司生产的瓦斯发电机组已经在贵州六盘水、毕节、黔西南州，重庆，山西晋城、阳泉，河南鹤壁、焦作、平顶山、义马，安徽淮南、淮北，辽宁阜新、抚顺等地煤矿成功应用。瓦斯发电机组针对煤矿瓦斯抽放的具体特点设计，采用了瓦斯和细水雾混合输送、数字点火、电控技术、增压中冷、稀燃技术等多项国家专利技术和实用新技术，很好地解决了燃烧控制和浓度变化等问题。3.1.2低浓度瓦斯发电技术介绍低浓度瓦斯发电是指利用CH4浓度小于25的瓦斯发电。如何安全、高效的进行发电必须解决两方面的问题：一是安全问题（防爆问题）。采用何种技术措施来保证安全，是否得到国家安全部门的认可，并已应用。二是机组对瓦斯的适应性问题。采用何种技术，保证机组适应低浓度瓦斯的特点，并能高效运行。胜利油田胜利动力机械集团有限公司经过多年研究，已成功解决了低浓度瓦斯输送及安全发电的问题，只需瓦斯浓度达到6以上，就可以用来发电。2005年12月25日，国家发改委煤矿瓦斯治理与利用总体方案组织实施的煤矿低浓瓦斯细水雾输送及安全发电技术研究项目，在淮南谢一矿通过了由国家安全生产监督管理总局组织的鉴定。鉴定意见认为，细水雾与煤矿抽放瓦斯混合输送等阻火技术，为抽放瓦斯的安全输送创造了条件，其成果达到了国际先进水平。3.1.3低浓度瓦斯输送安全低浓度瓦斯输送工艺流程为抽放瓦斯与细水雾混合，在输送管路上设置湿式水位自控阻火器和金属波纹带瓦斯管道专用阻火器，瓦斯脱水后进入瓦斯发电机组。全部过程由计算机监控运行，并确保输送系统压力正常，实现安全放散。主要技术措施如下：u 湿式水位自控式水封阻火器阻火器由雷达液位计、水封阻火罐、水位自动监控系统、PC机、GPRS等部分组成，实现水封阻火罐水面的全自动监控和数据无线上传（通过GPRS），阻止火焰通过瓦斯输送管道。u 金属波纹带瓦斯管道专用阻火器采用金属波纹带瓦斯管道专用阻火器，利用该阻火器灭火机理，达到熄灭火焰的目的，实现低浓度瓦斯的安全输送。u 细水雾灭火技术细水雾灭火技术采用冷却、稀释机理，特点是利用细水雾与瓦斯均匀混合，并以一定的速度流动，形成长期的、连续的细水雾。u 循环脱水技术 脱水器由旋风脱水和重力脱水串联实现，设置在利用瓦斯发电机组跟前，每台发电机组分别配备一套脱水器。 脱水器脱出来的水由水泵加压循环使用。u 瓦斯细水雾输送监控技术通过采集细水雾输送的相关参数，实现运行参数实时显示，对超限参数进行报警，并自动控制输送系统执行相关操作，有效地保证输送系统的安全可靠性，同时具有历史数据存储、查询和打印功能。详细参数区系统显示区输送系统运行主界面数据查询界面历史再现界面参数设定界面u 瓦斯输送系统压力控制技术为保证煤矿水环真空泵的安全运行和整个输送系统工作在设定的压力范围内，在输送系统的主管道上设置一个瓦斯安全放散器。当输送系统管道压力增高时，内套水面下降，外套水面上升；当内套水面下降到露出内套下沿时，瓦斯便通过水溢出排空。系统压力可通过改变放散器内的水量来调整。通过液位变送器可实现计算机远程控制。瓦斯的排空是通过水而放散到空中的，因此放散器能够将外部可能存在的火源与系统内瓦斯隔离，实现安全放散。3.1.4空燃比自动调节技术煤矿抽排瓦斯过程中浓度和压力不稳定,该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，由中央控制单元发出指令，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，整个调整过程自动实现。瓦斯发电机组采用电子控制技术，通过闭环自动调节混合气空燃比，显著提高对燃气浓度变化的适应能力，瓦斯浓度在6%100之间变动时，机组都能适应。3.1.5低压进气技术针对一些瓦斯压力低的特点，该发电机组采用先混合后增压技术设计使机组对燃气的压力要求较低，只需要燃气进气压力达到300mmH2O以上即可达到机组的使用条件，不需要增加加压装置，减少投资。未采用此技术的国内其他厂家的发电机组需要增加加压装置，这样不仅增加了投资，同时也增加了机组故障点、安全隐患，并消耗了电力。3.1.6稀燃技术机组通过合理匹配配气系统，调低空燃比,利用自主知识产权的新概念燃烧室技术在局部形成点火能量相对优势，尔后实现多点点火，增大了点火能量，提高燃气燃烧速度，实现了稀薄燃烧，降低了机组热负荷，提高了机组对燃气的适应性和机组的热效率，其动力性和可靠性大大提高。未采用此技术的机组，对燃气的潮湿性较为敏感，表现为点火困难或点火不连续。3.1.7燃烧自动控制技术通过此项技术，可将机组的排气温度控制在550以下，显著降低热负荷，明显提高机组运行可靠性，特别是具有避免爆震发生的作用。未采用此技术的机组一般是凭人的感官和经验来调整机组运行状况，机组运行时排气温度会超过650，其关键部件的寿命大大降低，不能满足机组长期运行的要求。3.1.8数字点火技术该技术为胜利动力机械集团有限公司专利技术，点火系统由ECU、火花塞、高压线、高压点火线圈等部分构成。该技术由ECU根据不同类型的燃气机，或燃气机的不同工况，从软件上调整点火能量和点火时间，保证燃气燃烧充分，机组可靠运行。此点火系统尤其适合多缸机型，使每个气缸都能在最佳状态工作，发挥机器的最佳性能。3.1.9增压中冷技术发动机针对瓦斯的特性合理匹配增压器和中冷器，增加了燃气进气量，提高了发动机功率。与稀燃技术结合，实现燃气稀薄燃烧，减少燃气后燃与爆震倾向，降低热负荷，改善排放，提高了燃气机的动力性、经济性。3.1.10电子调速技术选用美国WOODWARD电调系统，该系统是当前世界最先进的大功率调速系统，经过20多年燃气机研发经验和国内外机组的使用验证，该调速系统的使用性能优越，具有高稳定性和反应快速等优点，适合多台机组并车或并网时使用，可达到精确的速度控制，使机组调速率稳定。3.1.11TEM全电子控制技术利用TEM（全电子控制技术）系统对瓦斯浓度、发动机缸温、排温、混合器转角、监控仪测量参数、电量参数进行采集记录与故障报警，并能自动调节混合器控制阀开度，使机组始终处于最佳工作状态。进气总管装甲烷传感器，符合煤矿防爆要求。TEM系统还可以根据用户的需要实现信息远传和远程监控。3.1.12防回火技术胜利动力机械集团有限公司针对瓦斯的特点，研制了专用的干式阻火器，用于发动机的三处阻火点，防止发动机回火。此专用阻火器通过了国家消防总局的批准。从机组技术上分析及实际运行情况来看，利用胜利油田胜利动力机械集团有限公司生产的瓦斯发电机组，以现有黄陵矿区一、二号煤矿排空瓦斯为燃料发电，是可行的。3.2 发电站建设整体规划3.2.1 建设规模本项目以一号煤矿二号风井为例系统规划发电站建设。按照“总体考虑、统一规划、效益优先、留有余地、适度规模”的原则确定电站规模，以充分利用黄陵矿业有限公司一号煤矿二号风井抽排瓦斯为主要原则。1Nm3纯瓦斯热值为35.8MJ，700GJZ-PWWD-TEM2-4型燃气发电机组热耗率为9.5MJ/kWh，1Nm3纯瓦斯可发电3.768kWh。目前二号风井瓦斯抽采泵站两套抽放系统瓦斯抽放纯量约为2225Nm/min，浓度为10%左右，理论发电量为4974kW。考虑到一号煤矿二号风井抽排泵站的抽采能力并结合一号煤矿采掘接续实际情况，根据“总体考虑、统一规划、效益优先、留有余地、适度规模”的原则确定电站规模，以充分利用一号煤矿二号风井瓦斯抽采泵站的抽排瓦斯为主要原则，规划共安装5台700GJZ-PWWD-TEM2-4型燃气发电机组，项目总装机容量3500kW。3.2.2电站选址根据安全生产行业标准AQ 1077-2009煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求的相关规定并结合现场实际情况，本电站厂址的选择原则为：考虑瓦斯电站与并网变电所的位置及瓦斯发电站与现有系统的功能协调，做到工艺流程布局合理、有利于生产；综合考虑输送管网距离和输送电路距离；场地地形和项目地质条件良好，交通运输便利；要做到投资小、工期短、见效快。根据以上选址原则，电站选址拟定于一号煤矿二号风井瓦斯抽排泵站东侧附近的空地上，该选址距离瓦斯抽排泵站较近，瓦斯输送距离短，交通便利，且能满足安全间距要求。在电站选址位置北侧距离15米处有锅炉房，根据燃气内燃机电站设计规范Q/SDL 32009.2-2012的要求，燃气发电机组集装箱与燃气锅炉房间距需大于4米，该项目满足此安全间距要求。拟建项目用地为煤矿工业广场已有土地，不需要征地，本工程总占地面积约1048.96m2。3.2.3 发电机组选型国内外燃气发电机组比选相对国外燃气发电机组的知名企业，国内企业产品在性能方面和质量方面已缩小了与国外先进机组的差距，各项性能已经接近国外先进机组的技术指标。目前尚无利用低浓瓦斯发电的进口内燃式发电机组，所以本项目选用国内燃气发电机组。国内燃气发电机组的选择根据调查，国内有胜动油田胜动动力机械集团有限公司、济南柴油机股份有限公司、潍柴动力股份有限公司有瓦斯发电机组在运行，主要机型有500kW、700kW、1000kW等机型。其中700kW瓦斯发电机组应用比较普遍，每千瓦投资低，较为成熟可靠。故本工程选用700kW瓦斯发电机组为发电主机设备。在低浓度瓦斯发电领域，胜动燃气内燃发电机组占有市场90%份额，业绩较多、积累的制造和运行经验更为丰富。同时胜动集团是国家燃气综合利用相关行业标准的制定者，其低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送符合AQ 1078-2009煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范要求，瓦斯通过水雾发生器后含有水雾，避免了火焰的产生（静电或其它产生的火焰），并起到阻火的作用，保证了瓦斯管道输送的安全性。从技术先进性来看胜动和济柴两个发电厂家均可以实现一键式启动，但胜动燃气发电机组符合AQ 1075-2009煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件要求，在发电站机组本体设置7个防火防爆阻火器，保证机组安全运行。从对比表并结合实际的建站情况，胜动在全国建立并在运行的瓦斯电站最多，建站经验最为丰富，发电效率最高，进气压力适应范围大，在瓦斯发电方面技术实力最雄厚，胜动在瓦斯发电机组制造领域拥有50多项自主知识产权的专利技术和应用专利新技术，是国家燃气综合利用相关行业标准的制订者，其低浓度瓦斯发电机组和低浓度瓦斯输送系统均满足国家安防标准。因此本项目中建议采用胜动集团700kW高压自动化机组。700kW低浓度瓦斯发电机组根据冷却方式的不同分为开式机组700GJZ1-1RWD-TEM2-4和闭式机组700GJZ1-PWWD-TEM2-4两种。开式瓦斯发电机组采用开式循环、玻璃钢冷却塔冷却，适用于现场水源充足的瓦斯电站，冷却效果较好；闭式瓦斯发电机组采用闭式循环、卧式多风扇水箱冷却，适用于现场水源紧缺的瓦斯电站。根据电站现场水源的实际情况，本工程采用700GJZ1-PWWD-TEM2-4低浓度瓦斯发电机组。3.3 燃料输送3.3.1 低浓度瓦斯输送系统概述本项目安装5台 700GJZ-PWWD-TEM2-4型低浓度瓦斯发电机组，利用瓦斯浓度为10%，本项目燃气输送采用低浓度瓦斯细水雾输送系统，敷设一条DN500瓦斯输气管线为5台发电机组供气。进气工艺系统流程低浓度瓦斯输送系统工艺系统如下：抽放站放散管接口 橡胶接头 水位自控式水封阻火器 丝网过滤器 瓦斯管道专用阻火器 低温湿式放散阀 防爆电动蝶阀 水雾输送系统 溢流水封阻火器 电动放散装置 进气支管 手柄蝶阀 撬装式燃气处理模块 发电机组3.3.2 低浓度瓦斯细水雾输送技术低浓度瓦斯细水雾输送技术概述低浓度瓦斯自瓦斯抽排泵站1号放散管接口引出后，经输气总管上的钢制同心大小头和可曲挠橡胶接头（可实现输送系统与抽放系统电气隔离），首先进入水位自控式水封阻火器，经丝网过滤器（使用整体式丝网滤芯）、瓦斯管道专用阻火器 、防爆电动蝶阀等设备，并在防爆电动蝶阀前的输气总管设置一路具有自控水位功能的湿式放散阀，用于超压放散，保护抽放泵。燃气经过防爆电动蝶阀后通往细水雾输送管路（每隔20米左右设置一细水雾发生器）。在细水雾输送管路段，瓦斯与水雾发生器喷出的雾滴充分混合，进入输送管路末端溢流水封阻火器，然后在其后旁通一路至自控电动调节阀的放散口（放散口串联瓦斯管道专用阻火器），作为输送管线内瓦斯压力的调整放散。瓦斯经过安装有压力传感器、压力表等检测组件的输送主管，最后经过进气支管上的手柄蝶阀、撬装式燃气处理模块、波纹膨胀节等接入机组进气管，驱动燃气发电机组发电。该输送系统主要应用了水封阻火器技术、波纹带式瓦斯管道专用阻火器技术、细水雾与煤矿瓦斯混合输送技术及气水分离循环使用技术等，主要组件包括水封阻火器、丝网过滤器、瓦斯管道专用阻火器、放散阀（湿式、电动）、燃气管线、供回水管线、水雾发生器、溢流水封阻火器、循环水泵、撬装式燃气处理模块、附属检测仪表（如压力表、温度计）及其它附件（如手动阀门、Y型过滤器）等等。低浓度瓦斯水雾输送系统的水循环使用本项目设置一个雾化水池安装区，雾化水池安装区布置在集装箱发电机组安装区西侧，雾化水池安装区内设置2台雾化水泵，一开一备，用雾化水泵（卧式多级离心泵）将雾化水池的水加压后，利用水雾发生器给水总管输送到每一个水雾发生器中，从而实现细水雾与瓦斯混合输送。水雾输送总管的冷凝水汇集到细水雾输送系统末端的溢流水封阻火器内，通过溢流水封阻火器溢水管回流到雾化水池内。每台机组前的撬装式燃气处理模块的放水管汇总至DN200回水总管内，最终流到雾化水池内，从而实现低浓度瓦斯水雾输送系统的水循环使用。低浓度瓦斯输送管道安全保障系统设计时遵循“阻火泄爆、抑爆阻爆、多级防护、确保安全”的基本原则。管道输送应设置阻火泄爆、抑爆、阻爆三种不同原理的阻火防爆装置。阻火泄爆装置选择水封阻火泄爆装置，抑爆装置选择细水雾输送抑爆装置，阻爆装置选择自动阻爆装置。基于以上思想，本系统设计为：低浓度瓦斯输送采用低浓度瓦斯细水雾输送系统，首先进入水位自控式水封阻火器，经丝网过滤器（使用整体式丝网滤芯）、瓦斯管道专用阻火器、防爆电动蝶阀进入输送总管线，并在防爆电动蝶阀前进气主管线上设置一路具有自控水位功能的低温湿式放散阀，用于超压放散，保护抽放泵。燃气经过防爆电动蝶阀后通往细水雾输送管路（每隔20米设置一细水雾发生器）。在细水雾输送管路段，瓦斯与水雾发生器喷出的雾滴充分混合，进入输送管路末端溢流水封阻火器，然后在其后设置电动放散装置（放散口串联干式阻火器），作为输送管线内瓦斯压力的调整放散。瓦斯经过安装有压力传感器、压力表等检测组件的输送总管，最后经过进气支管上的降温脱水模块、进气蝶阀、波纹膨胀节等接入机组进气管，驱动燃气发电机组发电。3.4 电站总平面布置3.4.1 电站总平面布置根据上述原则，结合场地条件，满足电站的工艺流程，按功能分区叙述如下：（1）集装箱式发电机组的布置站内设置5座集装箱式发电机组，700GJZ1-PWWD-TEM2-4型集装箱式低浓度瓦斯发电机组单排布置，编号从西至东依次为1#5#。（2）雾化水池安装区的布置根据低浓度瓦斯输气管线走向，本项目需要设置1处雾化水池安装区，布置在集装箱式发电机组西侧。（3）高集装箱式高、低压配电室统一设置在集装箱式发电机组的西侧。（4）电站大门及主要出入口该项目利用矿区已有道路作为消防通道，为便于管理在电站周围设置围栏，在电站西南角设置大门便于人员出入。电站总体规划力求工艺流程顺畅，工艺管线短捷，节约投资；符合防火、防爆、安全、卫生、环保等要求；结合风向，因地制宜进行布置；在满足生产、运输需要的前提下节约用地。3.4.2 总布置指标项目占地面积 1048.96建构筑物占地面积 241.7容积率 23.03%3.5 交通运输3.5.1 电站外道路黄陵一号煤矿是黄陵矿业集团的骨干矿井，地处陕西省黄陇侏罗纪煤田黄陵矿区东北部，位于陕西省黄陵县西北，距县城约40km，主工业场地位于黄陵县店头镇北1.6km处，行政区划属黄陵县店头镇、双龙乡、隆坊镇、仓村乡及富县寺仙乡、张村驿乡管辖。地理坐标为东经10855331090758，北纬353925355036。一号煤矿采矿许可范围面积为209.85km2。井田内公路交通方便。矿区东部的西安延安铁路至该井田约32km，其支线秦家川店头之煤炭运输专线穿越矿区，交通条件较为便利。3.5.2 电站内道路厂内道路采用矿区已有道路，道路宽约4.0m，同时满足了运输和防火要求。3.6 管线及沟道布置3.6.1 电站管沟布置原则3.6.1.1管沟平面布置力求顺捷，尽量减少管线之间、管线与道路之间的交叉，主要管沟平行于道路布置，尽量不在主要道路下面布置管沟。3.6.1.2在满足施工及检修的前提下，尽量采用规范要求的最小水平间距，使管沟集中布置。3.6.1.3在管沟交叉时，遵循以下原则，即：小的让大的，软的让硬的，有压的让无压的，项目量小的让项目量大的，临时的让永久的。3.6.1.4便于管线安装及维修；满足管线间距及其对建筑结构，道路的水平及垂直净距要求，满足安全可靠的要求。3.6.2 电站管沟敷设方式采用地下敷设方式，地下敷设包括地下沟道敷设及直埋敷设方式。地下沟道包括电缆沟、排水沟，管沟间距应满足规范要求，管沟底部设2%的横坡和不小于3的纵坡，并在较低点设积水坑，用移动泵排除积水。直埋管道包括消防管道、工业水管等。4 主要技术经济指标4.1设计性能指标总装机容量 3500（kW）发电持续功率 3500（kW）年运行时间 7200（h）综合站用电率 9.69%发电年均热耗 9.5（MJ/kWh）年发电量 2520（万kWh/a）年供电量 2275.81（万kWh/a）年消耗低浓度瓦斯纯量 668.7万Nm3/a年供电节约标煤量 7510（t/a）4.2 总布置指标项目占地面积 1048.96建构筑物占地面积 241.7容积率 23.03%4.3 项目投资指标项目的总投资: 1957.11万元。建筑工程： 113.89万元设备购置： 1236.31万元安装工程： 361.65万元其它费用： 170.29万元基本预备费： 55.17万元流动资金： 20万元5 经济与社会效益5.1经济效益5.1.1年总运行成本机组连续运行功率按700kW，年运行时间为300天。年发电量：5台700kW/台/h24h300天2520万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0.12元/kWh测算:总成本发电成本年发电量0.12元/kWh2520万kWh303万元5.1.2年发电收益电价按0.5元/kWh计算（含国家补助）年发电量：2520万kWh年发电收益年发电量电价2520万kWh0.5元/kWh1260万元5.1.3效益分析年发电收益：1260万元年总运行成本费用为303万元年收益年发电收益-年总成本费用1260万元303万元957万元投资回收项目总投资年收益1957万元957万元2年5.2社会效益5.2.1社会效益显著煤矿富含瓦斯，瓦斯被白白排放到大气中，既浪费了大量洁净能源，又污染了大气，十分可惜。瓦斯发电技术的开发与利用，不但可以有效利用各煤矿的洁净能源，而且为瓦斯利用开辟了一条新的途径，经济效益和环境效益是巨大的。为了解决矿井排空瓦斯造成的浪费和对环境污染问题，在治理矿井瓦斯灾害的同时，将原煤