低瓦斯发电在斯派尔煤矿的应用

低瓦斯发电在斯派尔煤矿的应用1概况斯派尔煤矿斯派尔煤矿位于富源县城西南，墨红镇东2KM，行政区划隶属墨红镇九河村委会，距富源县城直线距离约40KM，公路里程为57KM。本矿井位于恩洪矿区中段南西部，东与恩洪矿区老书桌井田相邻，南接清水沟井田。矿区有简易公路经墨红镇北通富源县城，公路里程57KM；西经墨红镇达曲靖麒麟区，直线距离为50KM，公路里程为61KM；东经营上、富村达南昆铁路威舍站。矿区内有乡村公路相通，交通较为方便。斯派尔煤矿于2007年1月26日正式动工，2008年7月1日实现了主要生产系统试运行，其后，通过落实系统完善的后续工作，2009年6月1日投入联合试生产，通过运行，到达设计要求，2010年12月矿井通过省发改委整体验收，取得合法证件。随着煤矿生产规模的快速发展，每天由井下抽出的大量瓦斯被排放到大气中，即浪费了瓦斯资源，又对环境造成了严重污染。煤矿具有地域优越、采气便捷、造价低廉等优势，是建设中小型瓦斯发电项目的理想地区。煤矿井下开采过程中涌出的瓦斯作为发电燃料，使废气资源就地转换增值，即有利于环境的保护，又能显著降低燃料成本；同时减轻整个工业区的供电紧张问题，实现资源利用、节能、环保多重作用，符合国家鼓励资源综合利用的政策导向。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，将原煤生产的“废物”变为综合利用的资源“宝”，利用瓦斯发电可以使抽放瓦斯成为盈利工程，抽放的瓦斯越多，产生的经济效益也就越好，可以形成良性循环。有了经济杠杆的作用，就能进一步调动抽放瓦斯的主动性，促进煤矿安全生产，少发生或不发生瓦斯爆炸事故。因此最大限度地利用资源，开发瓦斯发电项目。在利用瓦斯能源的同时，将进一步加强煤矿瓦斯综合治理力度，有效减少甲烷等温室气体排放，减少环境污染，增加企业环境经济及社会效益。2瓦斯发电站建设的技术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，本工程在将体现以下技术原则统一规划、以气定电和适度规模的原则，以最大限度的利用瓦斯为主要任务。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。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。借鉴和参考国内外先进技术和经验，坚持从实际出发，选择成熟的技术，使瓦斯发电工程运行效果稳定可靠。电站设计体现现代化、规范化、自动化。3装机规模确定31瓦斯抽放系统311瓦斯抽放管路情况矿井采用地面集中抽放系统进行抽放瓦斯。抽放瓦斯管路系统布置如下综采工作面抽放点工作面回风巷集中回风石门回风斜井地面抽放站。掘进工作面抽放点回风斜井地面抽放站。管路全部接到迎头。抽放管路的敷设为风井井筒敷设一路瓦斯抽放管通向地面瓦斯抽放站，主管道材质为一机厂生产的PE聚乙烯管（规格为280165MM），风井井筒内敷设方式为沿巷道右侧设砖砌支座，上方固定可缩木支垫，架空敷设；敷设高度距地面03M,并设管卡固定管路法兰接头；回风石门内管路使用PE聚乙烯管，规格为280165MM，采取管卡沿巷道右帮悬空吊挂，其高度不小于15M。与小流量抽放泵配套正在使用的抽放主管路全部为规格为280165MM的PE聚乙烯管，分支管路为规格为225MM的PE聚乙烯管。发电二期工程安装敷设的第二路与大流量抽放泵相匹配的抽放主管路为450M，984米，敷设在风井井筒经回风石门集中回风下山上平巷内，采取巷帮悬空吊挂。分支管路为280MM，共900M；从集中回风下山上平巷至7101工作面回风巷内300M，至集中回风下山600M。为便于抽放管理、维护和更换、管路安设闸阀、放水器及流量计和各类监测传感器等。312瓦斯抽放情况已经建立永久抽放泵站，瓦斯抽放泵站采用开启式循环冷却系统，水泵供水方式，即冷却水由水泵直接向真空泵供给冷却水，冷却真空泵之热水，排于室外循环水池中，由热水池流入冷却池，再用水泵将冷却水供给真空泵，形成循环冷却系统。1）斯派尔煤矿安装大流量2BEC60瓦斯抽放泵2台，各配一台电动机和减速机，电机功率为280KW，最大抽速为210M3/MIN，一台工作，一台备用检修。主要对工作面采空区实施抽放。工作流量为85M3/MIN，管道浓度为32，则每分钟抽出纯瓦斯量为272M3。2）斯派尔煤矿低流量瓦斯抽放泵选用2BEY40型水环真空泵两台，各配一台YB2280M4电动机90KW，380/660V，一台工作，一台备用检修，选用IS8065160B型密封水泵两台，各配一台YB28024型电动机075KW，380V,平时一台工作，一台备用检修，主要对钻场内的钻孔和回采工作面回风隅角。工作流量为45M3/MIN，管道浓度为8，则每分钟抽出纯瓦斯量为36M3。通过以上计算，现1台大流量泵（2BEC60）和1台低流量泵（2BEY40）同时运行，则每分钟抽出的纯瓦斯量为308M3。考虑到后期瓦斯浓度有下降的可能性,本工程瓦斯浓度按15考虑。313装机规模确定本工程按照“以气定电，适度规模”的原则确定电站规模，以充分利用斯派尔煤矿抽排瓦斯为主要原则。按1NM3纯瓦斯可发电318KWH计算，则斯派尔矿业有限责任公司煤矿抽排瓦斯每小时可发电2576KW。结合斯派尔煤矿的实际情况，本工程装机规模拟定为2000KW。4机组选型41装机方案选用低浓度瓦斯发电机组。低浓度瓦斯发电机组采用电控技术，实现了空燃比闭环自动调节，提高了机组对可燃气浓度变化的适应能力，使可燃成份浓度在9以上变动都能被有效利用，适应低压力的燃气，不必增压，减少投资和提高有效发电量；对煤矿抽排瓦斯浓度变化及抽排量变化适应性强，热效率高，热效率可达3035。由于单机容量小，电站的调节能力强，提高了供电的稳定性。机组安装环境要求不高，机房结构简单，配套设施少，故工程建设周期短，占地面积小。42机组型号斯派尔矿业有限责任公司煤矿瓦斯抽排浓度为1525,考虑到后期电站投产后瓦斯浓度会下降,本工程瓦斯浓度按15考虑，目前已有能够满足低浓度瓦斯发电的低浓度瓦斯发电机组。胜动集团生产的500GF1型低浓度瓦斯发电机组，实际发电功率为420KW，500GF1型低浓度瓦斯发电机组产品性能可靠，运行稳定，2005年12月经过了国家科学技术委员会的鉴定，可以应用于浓度在9以上的瓦斯。因此本工程燃气发电机组选用胜动集团生产的500GF1型低浓度瓦斯发电机组。500GF1型低浓度瓦斯发电机组根据冷却方式的不同分为500GF13RW和500GF13PWW两种，500GF13RW低浓度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；500GF13PWW低浓度瓦斯发电机组采用卧式多风扇水箱闭式冷却，适用于现场水源紧缺的瓦斯电站。根据斯派尔矿业有限责任公司煤矿现场水源的实际情况，本工程采用4台500GF13PWW型低浓度瓦斯发电机组，组建一座装机容量为2000KW的低浓度瓦斯电站。43瓦斯发电机组的系统组成500GF13PWW型低浓度瓦斯发电机组由润滑系统；空气过滤系统；点火系统；冷却系统；排气系统；发电机组控制系统组成。全套装置包括燃气发动机、发电机、空气过滤器、排气消音器、机组辅助系统，燃气调压装置、机组系统同期控制盘等装置。燃气电站的性质常用电站控制和操作方式集中控制系统发动机工作循环四冲程进气方式增压式气缸布置方式双列V型44主要技术经济指标序号项目单位指标值1总装机容量KW20002发电持续功率KW16803年运行时间H72004综合厂用电率365发电年均热耗MJ/KWH11256年发电量万KWH/A120967年供电量万KWH/A116618年消耗纯瓦斯量万M3/A38029发电年节约标煤（折合）T/A42336注发电节煤量按发1KWH电需标煤350G计算。5电力系统斯派尔矿业有限责任公司煤矿两回35KV煤矿专用电源分别取至墨红35/10KV变电站和老书桌煤矿35/10KV变电站，均为35KV引进，线路长均约6KM，导线规格为LGJ370。斯派尔煤矿目前最小负荷1100KW，最大负荷2500KW，平均负荷1500KW。本工程为瓦斯综合利用工程，考虑其装机容量、供电性质及矿井已形成的供电现状，本工程以10KV电压等级接入系统，接入点为斯派尔矿变电所10KV母线。电站所发电能供矿区自用，富裕部分并入国家电网。6厂址选择电站厂址的选择原则尽量减少建设项目新征用土地，充分利用斯派尔矿业有限责任公司煤矿地面广场现有的空地，并考虑瓦斯抽放站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；尽量减少输送管网距离和输送电路距离；场地地形和工程地质条件良好，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，考虑到安全和工艺布局合理因素，本工程电站选址位于斯派尔矿业有限责任公司瓦斯抽放泵站西侧的空地上，电站围墙与瓦斯抽放泵站距离为50M，厂区内地形较为平坦。7管线及沟道布置电站内电缆敷设尽量利用电缆沟敷设，不能利用的部分可直埋或穿管架空敷设。电站瓦斯输送管线由瓦斯抽排站到发电机房做架空敷设；冷却管线均架空敷设。8热机系统81500GF13PWW瓦斯发电机组性能参数燃气发电机组型号500GF13PWW燃气发动机型号W12V190ZLDK2C发电机型号1FC64556LA42控制屏PCK1RB500额定功率500KW额定电压400V额定电流902A额定频率50HZ额定因数（COS）08（滞后）额定转速1000R/MIN调压方式自动励磁方式无刷电压调整率5（可调）相数与接法三相四线制调速器型号2301A负荷分配及速度控制器操纵方式近、远距离控制冷却方式闭式循环、卧式多风扇水箱冷却启动方式24V直流电启动机油消耗率（G/KWH）10G排气温度550发电机绝缘等级F外形尺寸520019702778MM机组净重量11500KG82燃气发电机组对瓦斯品质的要求1燃气不含游离水或其它游离杂质；2在距离机组燃气进气调压阀前1M内，瓦斯温度不超过40，压力310KPA，压力变化速率1KPA/MIN。3瓦斯中甲烷体积含量不低于9，变化速率2/MIN，甲烷与氧气的体积含量之和不低于28。4粉尘颗粒小于5M，总含量不大于30MG/M3，瓦斯中H2S含量50MG/M3。83低浓度瓦斯细水雾输送系统831设计依据GB500282006城镇燃气设计规范GB892388涂装前钢材表面的锈蚀等级和除锈等级GB/T81632008输送流体用无缝钢管SY/T50372000低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管CJJ332005城镇燃气输配工程施工及验收规范DL/T50722007火力发电厂保温油漆设计规程832设计范围从瓦斯抽排泵站放散管接口到电站内4台500GF13PWW低浓度瓦斯发电机组进气接口法兰的所有管道、阀门、燃气处理设施及附件的选型及布置。633气量平衡单台500GF13PWW型发电机组正常连续运行功率按420KW计算，耗气量按CH4纯量22NM3/MIN考虑，4台机组正常连续运行纯瓦斯消耗量为88NM3/MIN。根据斯派尔矿业有限责任公司提供的瓦斯抽放资料，目前瓦斯抽放纯量为135NM/MIN左右，甲烷浓度为1525。斯派尔矿业有限责任公司目前抽放瓦斯可以满足电站4台机组的正常运行需求。834瓦斯输送系统本工程瓦斯输送系统采用低浓度瓦斯细水雾输送系统，为了确保发电机组的正常运行，在瓦斯输送管线上安装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、防爆电动蝶阀等设备，并通过瓦斯与细水雾混合输送系统，将低浓度瓦斯输送到发电站。本工程共敷设1条瓦斯输送主管线为4台发电机组输送瓦斯，在瓦斯输送主管线上每隔20米设置一个水雾发生器，本工程瓦斯输送主管线上设置2个水雾发生器。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。瓦斯与细水雾混合输送安全机理如下冷却细水雾颗粒直径越小，相对表面积越大，受热后更容易汽化，在汽化的过程中，从燃烧物表面或火灾区域吸收大量的热量，从而使燃烧物表面温度迅速降低，当温度降至燃烧临界值以下时，热分解中断，燃烧随即终止。稀释火焰进入细水雾后，细水雾迅速蒸发形成蒸气，由液相变为气相，气体急剧膨胀，最大限度地使燃烧反应分子在空间上距离拉大，抑制火焰。瓦斯输送系统工艺流程如下抽放站放散管接口闸阀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脱水水封阻火器电动放散进气支管闸阀旋风重力脱水器手动蝶阀发电机组低浓度瓦斯水雾输送系统的水循环使用，沿程的冷凝水大部分汇集到细水雾输送系统末端的溢流脱水水封阻火器内，通过泡罩式溢流水封阻火器溢水管回流到雾化水池内。低浓度瓦斯在进入发电机组前通过旋风、重力脱水装置脱出的水通过一根回水总管回流到雾化水池内。835瓦斯输送系统主要设备1）水位自控式水封阻火器水位自控式水封阻火器的基本原理主要是当火焰通过水气混合层时，火焰与水接触，能量被水蒸发吸收，化学反应的自由基减少并消除，同时，水的瞬间气化也降低了瓦斯中的甲烷浓度，使火焰熄灭。自控式水封阻火器采用雷达水位监测（雷达液位计是德国EH公司生产）和计算机自动控制，当水位低于设定下限水位时自动补水，当水位高于设定上限水位时自动放水，从而维持水位的恒定，保证阻火器可靠工作。此套系统同时带有计算机网络远传和无限传输系统，可实现远程监控。2）丝网过滤器丝网过滤器是用于过滤由瓦斯带来的水汽和灰尘，防止瓦斯管道专用阻火器堵塞，延长其清洗周期的装置。其过滤材料采用不锈钢丝绒，利用拦截、碰撞机理过滤瓦斯中的粉尘颗粒和水分。3）瓦斯管道专用阻火器瓦斯管道专用阻火器的原理主要是基于火焰通过狭窄通道时的熄灭现象研究。火焰在狭缝中淬熄主要是由于火焰表面的化学反应放热与散热条件不匹配引起的。火焰以一定速度进入狭缝时，火焰面内靠近狭缝冷壁处，作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量，这相当于反应区的热量流向冷壁边界，从而当火焰面达到一定距离时，开始形成熄火层，随着火焰面的运动，熄火层厚度不断增大，以至由于自由基进入熄火层内就复合成分子并放出能量，自由基越来越少直到没有，火焰熄灭。4）低温湿式放散阀当系统用气量突然减少时如瓦斯发电机组突然减少开机台数或突然降低负荷，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，在输送系统的输气主管道上设置低温湿式放散阀。当输送系统管道压力增高时，瓦斯便通过水溢出排空。放散压力可通过改变放散阀内的水位来调整或设定。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，因此该放散阀能够将外部可能产生的火源与系统内瓦斯隔离，实现安全放散。636雾化水池安装区设置在电站内设置1个雾化水池安装区，雾化水池安装区内设置1座雾化水池，2台雾化水泵。雾化水泵扬程、流量满足瓦斯输送管线上每个水雾发生器的压力、流量要求。637管材水雾输送管线采用符合GB/T81632008输送流体用无缝钢管标准生产制造的20钢无缝钢管；DN200及以下其他管线采用符合GB/T30921993低压流体输送焊接管标准生产的的普通焊接钢管；DN300及以上输气管线采用符合SY/T50372000低压流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管标准生产制造的螺旋缝埋弧焊钢管。638管线除锈、涂漆及保温所有进气管线，水雾输送系统进、回水管线，补水、溢水管线以及旋风重力脱水器回水总管线室外部分均须除锈并做保温处理；除锈保温的工艺要求为刷樟丹防锈漆2遍，并用岩棉管壳进行保温，外用05MM镀锌铁皮做保护层。施工中遇到阀门、弯头、法兰及水雾发生器、瓦斯管道专用阻火器等异形零部件时，其保温做法参照图集98R418管道及设备保温,以达到保温效果为目的，保温施工中应采取适当措施使操作件外露，便于操作。低温湿式放散阀以及水位自控式水封阻火器水位监测部分应用岩棉管壳进行保温处理。水位自控式水封阻火器、溢流脱水水封阻火器弹簧防爆器以下部分参照上述要求保温处理。所有不保温气管线面漆颜色均采用黄色；所有不保温水管线面漆均采用绿色。为便于识别，管道施工时应在管道弯头、穿墙处等涂刷介质名称和介质流向箭头，其位置和形状须符合DL/T50722007火力发电厂保温油漆设计规程的要求。84水工841设计依据A建筑给水排水设计规范（GB500152003）B室外给水设计规范（GB500132006）C室外排水设计规范（GB500142006）D泵站设计规范（GB/T5026597）E工业金属管道设计规范（GB503162000）F低压流体输送用焊接钢管（GB/T30912001）G低压流体输送管道用螺旋埋弧焊钢管（SY/T50372000）842设计范围本工程水工部分设计范围包括电站内4台500GF13PWW发电机组的冷却循环系统，机组内循环补水系统。843设计主要原则电站冷却循环水采用闭式循环，卧式多风扇水箱进行冷却。软化水由站内全自动软水器提供，在发电机房内设置一套高架软化水箱，利用自然压差为机组冷却循环系统补水。站区排水采用混流制排水系统,即生活污水、生产废水与雨水一同排放。844水源电站的补水接自矿区变电所供水管网。845冷却循环系统根据500GF13PWW低浓度瓦斯发电机组的性能要求，发电机组冷却循环水通过卧式多风扇水箱进行冷却。在发电机房内安装一台高架软化水箱，靠自然压差向机组的冷却循环系统补水。高温冷却循环主要是冷却发动机机体、气缸盖等部件，低温冷却循环主要是冷却机油、空气等。冷却循环使用软化水。每台卧式多风扇水箱设置8个冷却风扇，每个风扇功率为15KW，可以通过控制风扇的开启数量自动控制机组内循环水水温。846电站补水本工程机组冷却循环系统为闭式循环系统，耗水量较少，且不需要连续供水。每台发电机组的耗水量为5KG/D，4台机组耗水量为20KG/D（002M3/D）。本工程4台机组的最大补充水量为4M3/D，其中包括机组冷却循环耗水、发电机房清洁用水及生活用水。847冷却工艺机组冷却循环系统流程为卧式多风扇水箱闸阀冷却循环进水管机组需冷却部分冷却循环回水管闸阀卧式多风扇水箱848管道的管材选用、连接方式循环水管设计工作压力03MPA。管材选用焊接钢管,管径DN100；内循环补水系统总管线选用焊接钢管，管径DN25，管线连接采用焊接及法兰连接结合的方式。849卧式多风扇水箱技术参数外形尺寸长宽高379019401553MM电机功率815KW12KW散热面积高温芯子2056M2低温芯子3008M2水容量01M3进、出水管DN65特点卧式多风扇水箱采用叶片轴流吸风式冷却风扇。冷却风扇共有8个，每个风扇功率为15KW，可以通过控制风扇开启数量来自动控制水温。冷却部分分高低温两排换热器，高温在上低温在下。开机前应观察水位，如果水位偏低可通过进水口加水，加水时打开放气口，直到放气口有水冒出为止。8410管道施工管道的土方工程及附属设备的安装严格按给水排水管道工程施工及验收规范GB5026897有关内容执行。8411污水排放站内发电机房、雾化水池安装区等排放的生产、生活污水及雨雪水等，通过排污沟及埋地污水管线接入矿区综合排水管网。85电气部分851设计范围主要包括电站内部的照明、防雷接地、高、低压配电及并网设计（包括高压输送电缆及并网用高压开关柜设计）。852电力系统主接线电站共设4台500GF13PWW发电机组。单机额定功率为500KW，持续运行功率420KW，其中每2台一组分别与1台1250KVA升压变压器（04/105KV）升压到10KV；共2台1250KVA升压变压器。高压接线方式采用单母线接线方式。电站所发电量经高压开关柜以一回高压电缆接至斯派尔煤矿变电所10KV母线上。斯派尔煤矿变电所内需要新增加1台10KV高压开关柜（型号为KYN28A12型）。电气部分主接线图见附图。电站开始运行前，先由斯派尔煤矿变电所高压系统通过变压器低压侧向电站送电，为发电机组辅助系统供电。待辅助系统工作正常时，启动发电机组，在发电机组控制屏上同期装置检测低压同期信号，达到并网条件后，发电机组通过升压变压器升压后与斯派尔煤矿变电所10KV系统并网，向斯派尔煤矿变电所10KV系统送电。853升压变压器容量的选择电站内共设4台发电机组，单机额定功率为500KW，连续运行功率420KW。每2台机组配置1台1250KVA升压变压器，2台发电机组的有功功率PF2420840KW，视在功率SF840/09933KVA，选容量为1250KVA变压器，负荷率933/125075。（合理范围7085）升压变压器选用2台S11M1250/10F04/105KV225系列全密封低损耗电力变压器，该种变压器具有设计结构合理、损耗低、噪声小、过载能力强等特点。854电量平衡电站共4台发电机组，每台机组长期连续运行功率为420KW。4台发电机组发电总功率为42041680KW，电站自用功率约为60KW，电站自用电率60/16800036，电站向斯派尔煤矿变电所送电功率为1680601620KW。发电站所发电能除供给矿区自用电外，富裕部分并入国家电网。855站用电接线及布置8551低压配电系统04KV在低压配电室内设有4面PCK1RB500型发电机组控制屏、2面变压器低压进线柜、1面站用电配电柜、1面卧式多风扇水箱配电柜、1面24VDC电瓶柜、1面220VDC直流柜，低压开关柜柜体结构均选用GGD型通用柜。8552站内动力配电设计配电电压为220/380V，配电方式采用放射式。各动力电源均引自低压配电室的站用电配电柜，进线电源采用双电源自动转换装置，双电源分别引自变压器低压进线柜和外网市电。8553发动机启动发动机启动采用24V直流电源启动，发电机房设置1台硅整流启动柜，硅整流启动柜供4台发电机组不同时启动。硅整流启动柜电源来自低压配电室内站用电配电柜。856电气设备布置856110KV配电装置在电站高压配电室内安装4台高压开关柜，其中包括2台高压进线柜；1台PT柜；1台高压输出线路开关柜。高压开关柜选用具有五防功能的KYN28A型铠装移开式交流金属封闭开关柜，配真空断路器，弹簧操作机构，该操作机构既可手动操作，也可电动操作。在斯派尔煤矿变电所内安装1台KYN28A型高压开关柜，作为电站并网进线开关柜。8562升压变压器变压器采用S11系列低损耗全封闭电力变压器。室外布置，高压侧电缆引出，低压侧由电缆引入。857继电保护8571升压变压器保护配置升压变压器设速断保护、过流保护、高压零序、瓦斯、温度保护等，采用数字式变压器综合保护，保护装置安装在高压开关柜上。8572电站及并网变电所进出线保护电站10KV出线开关柜及变电所内新增高压开关柜采用数字式线路保护，设置速断、过流保护。保护装置分散安装在各自的开关柜上。8573发电机的保护配置04KV发电机保护为短路保护、过电流保护、欠压保护、逆功率保护及发电机热保护。保护由发电机配套的控制屏实现，不需另外采购保护装置。858过电压保护及接地建构筑物防雷根据建筑物防雷设计规范的规定，除发电机房按二类防雷建筑物外，其它建筑物应按三类防雷建筑物进行设计。将发电机房、低压配电室及发电机组、控制屏、低压配电柜、变压器进线柜、升压变压器等所有金属外壳正常不带电设备与引下线可靠连接，引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25米，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于10。过电压保护35KV配电装置采用金属氧化锌避雷器，以防止外部雷电过电压入侵和内部操作过电压。接地站内设联合接地网，接地装置采用镀锌角钢L5052500作为垂直接地体，采用热镀锌扁钢404作为水平接地体。接地电阻不大于4。859站内照明、检修部分依据工业企业照明设计规范设计站内各工业场所照明。发电机房内照明采用防爆灯具，其余场所采用普通照明。其中发电机房、低压配电室设置应急照明，全站停电时，应由应急照明灯照明，供电时间不小于30MIN。8510电缆设施85101电缆构筑物本工程电缆敷设采用电缆沟与电缆穿管相结合的方式。发电机房及高、低压配电室内电缆敷设一般采用电缆沟，局部使用电缆穿管。85102电缆选型根据电力工程电缆设计规范GB5021794有关条款的规定，本工程电缆选型如下低压动力电缆采用交联聚氯乙烯绝缘铜芯电力电缆；控制电缆采用聚乙烯绝缘屏蔽铜芯控制电缆；10KV动力电缆采用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆。85103电缆防火措施在发电机房穿墙孔洞处电缆沟内设置防火堵料，采用有效的防火材料对电缆构筑物分区封堵并设置必要消防设备。8511站内通讯云南斯派尔矿业有限责任公司煤矿矿区内已有完善的通讯系统，本工程不再新上通讯调度系统，在低压配电室、办公室各安装一部电话机，外线从原调度中心分线箱处引出。86热控部分861瓦斯发电机组本工程每两台500GF13PWW发电机组配置一套微机监控系统，共2台TEM监控柜，可实现瓦斯发电机组运行的实时监测和控制。其中包括发动机的水温、油温、油压、转速；发电机的电压、电流、频率、功率、功率因数、有功电能及运行时间的显示；发动机的参数及发电机的报警及保护停车功能。862低浓度瓦斯输送监控系统为了确保水雾输送系统的安全性，在低压配电室内设置一套细水雾瓦斯输送监控系统，通过采集水雾输送系统的压力、温度、流量等相关参数，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，有效的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。整套水雾输送系统主要由现场的压力、温度、流量等变送器、继电控制柜、水雾输送监控柜组成。87建筑结构871建构筑物发电机房为敞开式，高低压配电室、配件室、休息室等站内建筑为砖混结构房屋。雾化水池安装区为半敞开式砖混结构房屋。发电机房及雾化水池安装区内设混凝土设备基础。872室内、外装修及工程做法地面高低压配电室铺设防滑瓷砖，其它工业建筑（发电机房等）地面为混凝土水泥地面。外墙面为混合砂浆抹面，外刷外墙涂料。内墙面为混合砂浆抹面，刷乳胶漆。踢脚为水泥砂浆踢脚。门窗所有门窗采用塑钢门窗，门窗玻璃采用中空平板玻璃（平板玻璃选用普通浮法玻璃或钢化玻璃），高、低压配电室等经常开启的门窗设钢丝网。顶棚混合砂浆抹面，刷乳胶漆。散水为混凝土水泥散水。砖墙下条形基础采用混凝土基础、或钢筋混凝土基础。建筑物抗震构造做法见97G32919，跨度6000的梁下砖柱采用配筋砖砌体。873地基处理方法地基具体处理方法应待详细勘察后再进行设计。88暖通部分881采暖电站采暖系统接入矿区供暖系统,发电机房冬季采暖按5考虑；低压配电室、休息室、办公室，冬季采暖按16考虑。882通风8821高、低压配电室高、低压配电室采用自然通风。8822发电机房发电机房为敞开式结构，采用自然通风。883空调为满足设备和值班人员的需求,在低压配电室、休息室和办公室设有风冷柜式空调机或壁挂空调机，对室内进行温度控制，维持夏季室内温度2527。9环境卫生91环境现状本工程建设地点位于斯派尔矿业有限责任公司瓦斯抽放泵站附近，由工程环境影响评价现状监测结果可知，其污染现状较轻。92执行的环境保护标准环境质量标准1、大气执行环境空气质量标准GB30951996中的二级标准。2、地面水执行地面水环境质量标准GB383888中的III类水质标准。3、声学环境站区执行GB30962008声环境质量标准3类声环境功能区的规定。污染物排放标准1、生产及生活废、污水排放执行污水综合排放标准GB89781996中的第一时间段规定的一级标准。2、烟气排放执行大气污染物综合排放标准GB1629796中的III级排放标准。93机组对环境的影响500GF13PWW型瓦斯发电机组在运行中对周围环境的影响主要有废气、噪音、废水、废油等。94污染及控制措施941废气瓦斯经瓦斯机组燃烧后，产生的主要成份有CO2、H2O、O2和SO2、NOX、CO、HC。其中CO2、H2O、O2不属有害物质，CO、HC化合物按国家标准GB1629796，不作控制。因此，仅SO2、NOX为有害气体。瓦斯含H2S量极少，经瓦斯机组燃烧后几乎不产生SO2。由于NOX与发动机燃烧室主燃烧区温度存在一定的关系，在发动机设计中，已通过选择合适的主燃区温度控制了NOX的生成量，可完全满足GB1629796大气污染物综合排放标准中的III级排放标准。942噪声本工程主要的噪声源为瓦斯发电机组，在设计过程中采用排气消声器，并在发电机房及辅助车间周围均设乔木绿化带，既美化了厂区环境又可降低噪音，低压配电室等有人值班的场所采用隔音门窗。943废水、废油电站清洁及生活产生的少量污水需定期通过排污沟及埋地污水管线接入矿区综合排污管网。瓦斯发电机组在运行和维护中，会形成少量的废油，由操作人员集中收集后再由外部企业集中处理，并回收利用。95绿化设施可对发电站内允许绿化的地方进行绿化，美化；种植乔木、灌木搭配的防尘降噪绿化景致。绿化树种可选用抗毒性强、枝叶茂密的乔、灌木。96项目的环境效益由于甲烷和二氧化碳均为温室效应气体，且甲烷的温室效应约为二氧化碳的21倍，瓦斯气体经瓦斯发电机组发电后以二氧化碳的形式排放到大气中，可以向国际组织出售CERS（CO2减排指标），以保护大气环境和自然生态环境。97结论与建议本工程设计中，对电站排放的废气、废水、噪声均采取了相应的治理措施，从而使电站排放的各种污染物满足国家排放标准。10消防专篇101编制依据A建筑设计防火规范（GB500162006）B火力发电厂与变电所设计防火规范（GB502292006）C爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB5005892）D建筑灭火器配置设计规范（GB501402005）E建筑物防雷设计规范（GB500572000）102工程概述本工程利用云南斯派尔矿业有限责任公司煤矿抽排泵站排空瓦斯进行发电，属易燃易爆场所。在生产中存在火灾、爆炸的危险因素，根据建筑设计防火规范（GB500162006），本工程生产区属甲类生产，因此在设计中为确保安全，必须考虑防火、防爆、防雷及防静电措施，同时注意操作中的安全以保证正常生产。103火灾爆炸危险性分析本工程生产过程中危险介质为煤矿瓦斯，主要成份为甲烷。由于甲烷的爆炸极限约为515，因此在输送和使用过程中不允许泄漏，一旦出现不正常情况，发生泄漏，存在火灾与爆炸的可能。104防火及消防措施1041总图布置电站生产性质为甲类，总图设计中严格执行建筑设计防火规范（GB500162006）。总平面布置根据电厂工艺特点、火灾危险性、功能要求，结合地形、风向等条件确定，发电厂区设围墙。1042工艺瓦斯抽排泵站放散管接口到瓦斯发电机组接口法兰的进气总管上设置泡罩式溢流水封阻火器、瓦斯管道专用阻火器、低温湿式放散阀、溢流脱水水封阻火器，有效地防止总管内出现回火现象。1043消防设计（1）消防设施本工程室外消防用水量为15L/S，火灾延续时间3小时，火灾延续时间内消防用水量为54M3；消防水源接自矿变电所供水管网。2消防管网电站内消防管网成枝状布置，管道管径DN100，埋地管道采用环氧煤沥青防腐。站区内设置1个SS100/6516室外地上式消火栓。3灭火器具按照建筑灭火器配置设计规范（GB501402005）的相关规定，在瓦斯输送管线防回火装置附近、雾化水池安装区设置MF/ABC5型手提式磷酸铵盐干粉灭火器，在发电机房内设置MF/ABC5型手提式磷酸铵盐干粉灭火器，在低压配电室、高压配电室、变压器安装区内设置MF/ABC4型手提式磷酸铵盐干粉灭火器。844电气电站内发电机房按建筑物防雷设计规范（GB500572000）要求应按第二类防雷建筑物设计，采取防直击雷、雷电感应（包括静电感应和电磁感应）、雷电波侵入的措施，电力设备作大气过电压及内过电压保护。其他建筑按三类防雷建筑物设计。金属工艺设备及管道等采取防静电措施。本工程根据需要设防雷、防静电接地，接地电阻值满足相应规范要求。同一地点出现两个及以上接地时，采用同一个接地网接地。站内防爆场所电气设备均选用隔爆型产品。1045其它为保证本系统的正常生产和安全运行，站内设专职人员管理，加强安全防火及消防意识，加强巡检，掌握消防技术，避免事故。11劳动安全与工业卫生111职业危害根据劳字（1988）48号关于生产建设工程项目职业安全卫生监察的暂行规定和GBZ12002工业企业设计卫生标准的规定，本工程在各个生产环节设置了有关防火、防爆、防尘、防毒、防腐蚀、防噪声、防机械损伤、防雷电、采暖通风、安全以及卫生等措施。112安全卫生规程及标准根据本工程生产工艺的特点，结合近年来电力生产上发生的事故及存在的薄弱环节，在设计中遵循了下列规程、规范和标准火力发电站生活、消防给水和排水设计技术规定DLG2481火力发电厂与变电所设计防火规范GB5022996建筑设计防火规范（GB500162006）工业企业设计卫生标准（GBZ12002）工业企业噪声控制设计规范（GBJ8785）电力设备过电压保护设计规程SDJ7关于做好发电厂和变电所电气设备电缆及油系统火灾检测与灭火设计的通知水电部86水电电规字第6号火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程DL50531996爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范GB5005892建筑物防雷设计规范（GB500572000）建筑抗震设计规范（GB500112001）采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）113主要危害因素分析自然危害因素包括气温、雷电、地震等产生的危害。生产危害因素主要有有害气体、火灾及爆炸危险、机械、热力以及噪声等。在生产过程中可能受到职业危害的主要人员是生产、操作人员，应按规程规范制定防护措施。114主要防范措施1141自然危害因素及防范措施11411气温本工程所在地区极端最低气温12，极端最高气温32，年平均气温139，夏季应采取防暑降温措施，如生产、操作人员值班室内设电风扇或安装空调器；冬季采取集中供暖。改善生产运行人员集中场所劳动条件及电气设备间通风和空调要求。11412地震本地区地震烈度为度，工程设计中所有建构筑物按度设防。11413雷击发电机房为第二类防雷建筑物。对于防雷建筑物，依据GB5005794建筑物防雷设计规范采取防直击雷、雷电感应包括静电感应和电磁感应、雷电波侵入的措施。电力设备做大气过电压及内过电压保护。1142生产危害因素及防范措施11421防尘防毒设计中采取强制通风换气措施，改善操作环境，操作人员应根据情况配备防毒设施。11422防火防爆各建构筑物之间的距离严格按规范进行设计，有爆炸危险的生产场所按危险等级配置相应的防爆型照明灯具等。11423防机械伤害所有机械设备联轴器设有防护罩或护栅。发电机设有保护装置。11424防热力伤害对高温的设备及管道均进行保温或加隔热套，保证其外表温度小于50，防止接触烫伤。11425防噪声、防振动防噪声从治理噪声源入手，在设备订货时要求厂家制造的设备噪声值不超过设计标准值，并在一些必要设备上加装消音、隔音装置。在设备、管道设计中，应注意防振、防冲击，以减轻振动噪声，并注意改善气体输送时流场状况，以减少气体动力噪声。在厂房设计中，应注意使主要工作和休息场所远离强声源，并设置必要的值班室，对操作人员进行噪声防护隔离。在厂区总体布置中统筹设置绿化带，进一步降低电站噪声对周围环境的影响，以满足噪声标准。防振动对容易产生振动的汽水管道如加装疏水管道等，在设计上采用增加必要的固定支架，导向支架等措施。12节约能源及原材料本工程采用4台500GF13PWW瓦斯发电机组充分利用斯派尔矿业有限责任公司煤矿排空的瓦斯发电实现能源综合利用。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。电站投入运行后每年可消耗纯瓦斯38016万NM3。本项目利用斯派尔矿业有限责任公司煤矿抽排的瓦斯发电，年发电量为12096107KWH，利用瓦斯发电年节约（折合）标准煤42336吨。设计中采取的节水措施主要是机组冷却采用闭式冷却循环系统，利用卧式多风扇水箱冷却机组内循环水，与开式冷却循环相比，大大减少了电站耗水量。12劳动组织与定员121电站的性质本电站生产组织机构和定员为燃气发电工程定员，参照所考察电站的人员设置，按本工程的具体情况和结合斯派尔矿业有限责任公司煤矿的实际情况进行编制。劳动定员满足日常生产运行和设备小修，考虑到大修所需器材和复杂程度，可委托机组生产厂家等承担，没有考虑大修人员。122电站定员测算的主要依据根据国家电力公司1998年4月颁发的火力发电厂劳动定员标准（试行）并结合电站实际情况进行测算。123电站定员测算依据国家电力公司劳动工资司颁发的火力发电厂劳动定员标准（试行），核定电站岗位。详见表111。斯派尔矿业有限责任公司煤矿瓦斯电站职工定员表表111序号名称班制每班人数小计备注1发电机组运行工326包括值长一名2维修工23技术员24管理人员3包括财会人员合计16人注本报告中组织机构和人员编制仅供参考。13工程实施的条件与实施进度131编制依据由于本工程电站装机容量小，厂房结构简单，参照所考察的燃气机发电工程生产组织进度、土建施工进度等因素为编制依据。132实施条件电站的选址应充分考虑斯派尔煤矿地面生产系统实际，应与地面瓦斯抽放站密切结合。燃气发电机组及电站的供电系统应与现有设施统一考虑布置。133实施进度工程开工前要求建设区内三通一平，接通施工水源、电源及道路，办好开工手续。应充分考虑到燃气发电机制造厂提供设计所需技术资料、制造周期和供货等情况，应采取必要的措施加快工程实施进度。本工程轮廓进度如下1可行性研究报告2009年8月2环境评估审批2009年8月3初步设计及审批2009年8月4施工图设计2009年9月5施工准备2009年9月6机房、车间土建工程2009年10月7发电机组安装2009年10月8发电站联合调试运行、投产2009年10月项目建设周期2个月。14财务评价141投资估算1411项目概况本项目由进排气系统、冷却系统、电气系统、总图和必要辅助生产设施组成。电站主要设备燃气发电机组500GF13PWW4台；1412编制依据1建筑工程执行电力建设工程概算定额建筑工程（2006年版）。2安装工程执行电力建设工程概算定额热力设备安装工程及电力建设工程概算定额电气设备安装工程（2006年版）。3费用构成及计算标准执行国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部计基础200126号文件热电联产项目可行性研究技术规定、财政部财建2002394号文件以及国家计委、建设部计价格200210号工程勘察设计收费标准。4主要材料价格参照云南曲靖市工程造价信息及厂商报价。5主要设备价格按设备制造厂家询价编制；其余设备按地区近期同类热电站工程信息价格编制。6不足部分参照类似工程概、预算指标。1413编制方法工程量的计算依据根据设计人员提供设计图纸、说明书、建筑安装工作量和设备材料清册。投资估算中基本预备费计算标准建筑工程费安装工程费设备购置费其它费用51414投资估算结论项目的建设投资126336万元其中建筑工程1199万元设备购置7123万元安装工程273万元其它费用98万元基本预备费6016万元生产流动资金6233万元项目总投资132569万元投资构成详见建设项目估算表。142财务评价1421项目概况本项目新建低浓度瓦斯发电站1座。项目总投资为132569万元，其中流动资金为6233万元。1422评价依据依据热电项目可行性研究技术规定及附件及经济评价方法补充规定。原电力工业部电力规划设计院颁发电力建设项目经济评价方法实施细则。国家发展改革委、建设部发改投资【2006】1325号文颁发建设项目经济评价方法与参数（第三版）。国家电力公司动力经济研究中心颁发国家电力公司电力工程技术改造项目经济评价暂行办法。1423基本数据14231财务基准收益率本项目根据国家电力公司电力工程技术改造项目经济评价暂行办法基准收益率取定为8。14232生产流动资金本项目生产流动资金估算总额为6233万元。14233资金筹措及使用计划本项目总投资132569万元，其中建设投资126336万元，流动资金6233万元。全部由矿区自筹。计划项目计算期20年，其中建设期2个月。建设期资金投入100。2个月后项目开始运行，生产负荷达100。14234销售收入本项目销售收入主要为矿区自用电收入和上网售电收入,自用电价格按045元/KWH（含税）计算，上网电价按0323元/KWH（含税）计算。增加CDM收入按照补贴收入处理，计算如下1基线排放（1）通过发电消耗的碳减排量本项目共设4台燃气发电机组，年运行时间按7200H计算，年发电量为12096万KWH。每年的纯瓦斯消耗量为3802万NM3。CH4标况下的密度0716KG/NM3，则年消耗甲烷理论重量为MCH4VCH4CH43802万NM3/A0716KG/NM3272223T1KGCH4的温室效应相当于21KGCO2，电站发电消耗瓦斯的减排量M1CO2272223T21572万T（2）电站代替燃煤发电减排量电站的年发电量为12096万KWH，按南方区域电网排放因子为0788TCO2/MWH计算M2CO212096MWH0788TC