煤矿瓦斯发电工程设计规范

目次TOC\o"1-2"\h\z\u前言 11总则 12术语 23气源条件与站址选择 43.1气源条件 43.2站址选择 44站区规划 64.1一般规定 64.2火灾危险性分类 64.3爆炸危险区域划分 84.4主要建筑物和构筑物的布置 84.5交通运输 124.6竖向布置 124.7管线布置 135瓦斯输送 145.1气源接口 145.2高浓度瓦斯输送 155.3低浓度瓦斯输送 185.4瓦斯管道及附件 185.5瓦斯输送管道的水力计算 196瓦斯发电工艺 246.1一般规定 246.2装机规模 246.3主机设备 246.4辅助设备及系统 256.5发电机组布置 286.6火炬 287余热利用 307.1一般规定 307.2余热利用锅炉和汽机参数 307.3蒸汽发电工艺系统 307.4缸套水余热利用系统 327.5烟气余热利用系统 338电力系统 348.1发电工程与电力网的连接 348.2系统保护 358.3系统通信及远动 359电气设备及系统 379.1电气主接线 379.2站用电系统 389.3电气设备选型及布置 399.4直流电源系统及交流不间断电源 409.5电气测量仪表 409.6继电保护及安全自动装置 419.7照明系统 429.8电缆选择及敷设 439.9过电压保护及接地 439.10站内通信 4410监控及信息系统 4510.1一般规定 4510.2监控系统构成和控制方式 4510.3检测和仪表 4610.4控制、报警和保护 4710.5视频监控 4910.6信息管理 5010.7电源 5010.8控制室 5110.9电缆、导管和就地设备布置 5110.10自动化试验室 5111建筑和结构 5311.1一般规定 5311.2防火、防爆与安全疏散 5311.3室内环境 5511.4建筑构造与装修 5511.5构筑物 5611.6活荷载 5712采暖通风与空气调节 5812.1一般规定 5812.2采暖与防冻 5812.3通风 5813水处理系统 6013.1一般规定 6013.2内燃机冷却水处理 6013.3余热锅炉补给水处理 6013.4低浓度瓦斯输送循环水处理 6014给排水及消防 6214.1一般规定 6214.2水源 6214.3给水 6314.4排水 6314.5消防 6314.6火灾自动报警系统 6415环境保护 6615.1一般规定 6615.2污染防治 6615.3水土保持 6615.4环境管理及专项投资 6716节约能源 6816.1一般规定 6816.2节约能源 6817劳动安全与职业卫生 7217.1一般规定 7217.2劳动安全 7217.3职业卫生 73附录A：湿瓦斯特性值计算 75附录B瓦斯发电站区各类建筑室内空气设计参数 79附录CCDM及碳减排量计算 80本规范用词说明 81引用标准名录 82附：条文说明 86

Contents1Generalprovisions 12Terms 23Gassourceconditionandsiteselection 43.1Gassourcecondition 43.2Siteselection 44StationAreaPlanning 64.1Generalrequirements 64.2Firehazardclassification 64.3Explosionhazardzoning 84.4Mainbuildingandthearrangementofstructures 84.5Transportation 124.6Verticallayout 124.7Pipelinelayout 135GasTransmission 145.1Airinterface 145.2Highconcentrationsofgastransportation 155.3Lowconcentrationgastransmission 185.4Gaspipesandaccessories 185.5Hydrauliccalculationofgaspipeline 196Gaspowergenerationtechnology 246.1Generalrequirements 246.2Installedcapacity 246.3Hostdevice 246.4Auxiliaryequipmentandsystems 256.5Turbinelayout 286.6Torch 287Wasteheatutilization 307.1Generalrequirements 307.2Utilizationofwasteheatboilersandturbineparameters 307.3Steamgenerationprocesssystems 307.4jacketwaterofwasteheatutilizationsystem 327.5Fluegaswasteheatutilizationsystem 338Electricpowersystem 348.1Connectionpowerengineeringtoelectricsystem 348.2Electricpowersystemprotection 358.3Electricpowersystemcommunicationandremote-actionsystem 359Electricalequipmentandsystems 379.1Mainelectricalconnectionscheme 379.2Auxiliarypowersystem 389.3Electricalequipmentselectionandlayout 399.4DCpowersupplysystemandACuninterruptiblepowersupply 409.5Electricalmeasurementandinstrument 409.6Relayprotectionandautomaticsafetydevice 419.7Lightingsystem 429.8Cableselectingandcablelaying 439.9Overvoltageprotectionandgroundingsystem 439.10Stationcommunication 4410Monitoringandinformationsystems 4510.1Generalrequirements 4510.2Monitoringsystemcompositionandcontrolmode 4510.3Measurementandinstrument 4610.4Control,alarmandprotection 4710.5Videomonitoringsystem 4910.6Informationmanagement 5010.7Systempowersupply 5010.8ControlRoom 5110.9Cableandinstrumenttubeandarrangementoflocalequipment 5110.10Controllaboratory 5111Architechureandstructure 5311.1Generalrequirements 5311.2Fireprevention,explosionpreventionandsafeevacuation 5311.3Indoorenvironment 5511.4Buildingstructureanddecoration 5511.5Structures 5611.6Liveload 5712Heating,ventilationandairconditioning 5812.1Generalrequirements 5812.2Heatingandfreeze-proofing…………….…………….. 5812.3Ventilation……………….…………….. 5812.3Ventilation……………….…………….. 6013Watertreatmentsystem….…….…6013.1Generalrequirements 6013.3Wasteheatboilermakeupwatertreatment……….………..…..6013.4Lowconcentrationgastransportationcirculatingwatertreatment 6014Watersupplyandwaterdrainageandfirefighting………... 6214.1Generalrequirements 6214.2Watersource 6214.3Watersupply 6314.4Waterdrainage 6314.5Firefighting………….. 6314.6Automaticfirealarmsystem………. 6415EnvironmentalProtection…….. 6615.1Generalrequirements 6615.2Pollutionprevention…… 6615.3Conservationofwater-soil……………. 6615.4Environmentalmanagementandspecialinvestment 6716Energyconservation.………………6816.1Generalrequirements 6816.2Energyconservation 6817Laborsafetyandoccupationalhealth………. 7217.1Generalrequirements 7217.2Laborsafety 7217.3Occupationalhealth 73AppendixA:Wetgascharacteristicvaluecalculation...……….. 75AppendixB:ThedesignconditionsofindoorairintheGaspowerstation.…….…….…….…….…….…….…….…….….. 79AppendixC:CDMandcarbonemissionreductioncalculations…….………..80Explanationofwordinginthiscode……….……. 81Listofquotedstandards…..………...………..….… 82Addition:Explanationofprovisions…..…………… 86PAGE51总则1.0.1为了在煤矿瓦斯发电工程设计中，贯彻国家的法律、法规和技术经济政策，规范设计技术标准，提高设计质量，做到安全可靠、技术先进、经济合理、符合国情、节能减排和保护环境，特制定本规范。1.0.2本规范适用于以甲烷（CH4）体积浓度为7%及以上的煤矿瓦斯(煤层气)为燃料的内燃式往复发电机组发电工程的设计，包括新建、改建和扩建工程。1.0.3煤矿瓦斯发电工程设计应坚持安全、高效原则，采用成熟可靠的节能环保型新技术、新工艺、新设备、新材料，提高发电工程的自动化水平，为提高煤矿瓦斯发电工程的安全性、可靠性和经济性创造条件。1.0.4煤矿瓦斯发电工程设计应与煤矿及瓦斯抽采工程的设计相适应。对，应统一规划、合理分期。1.0.5煤矿瓦斯发电工程设计，除应执行本规范外，除符合国际通用标准和成套进口设备供应国标准外，还应符合本规范的要求。2术语3气源条件与站址选择3.1气源条件3.2站址选择PAGE334站区规划4.1一般规定4.2火灾危险性分类续表4.2.1 4.3爆炸危险区域划分4.4主要建筑物和构筑物的布置序号建构筑物名称甲类生产建筑丙、丁、戊类生产建筑瓦斯发电机房屋外配电装置瓦斯发电机组集装箱瓦斯预处理装置集装箱高低压配电装置集装箱封闭式火炬(明火）行政生活福利建筑燃气锅炉房铁路中心线站外道路路边站内道路（路边）耐火等级耐火等级一、二级三级一、二级三级铁路干线铁路支线、专用线主要次要1甲类生产建筑1212141225444252525123020151052丙、丁、戊类生产建筑耐火等级一、二级12101210104441210121020有出口时6，无出口时3无出口时1.5；有出口无引道时3；有引道时6~9三级141214121244414121412203瓦斯发电机房12101210104442010121020有出口时6，无出口时3无出口时1.5；有出口无引道时3；有引道时6~94屋外配电装置25101210-44420101210--1.5

续表4.4.5瓦斯发电机组集装箱44444-4420444883336瓦斯预处理装置集装箱444444-420444883337高低压配电装置集装箱4444444-20444883338封闭式火炬2512142020202020-2525123015151059行政生活福利建筑耐火等级一、二级25101210104442567102015无出口时1.5；有出口无引道时3；有引道时6~9三级2512141212444257812201510燃气锅炉房1210121010444121012102015无出口时1.5；有出口无引道时3；有引道时6~911围墙555555551051.5114.5交通运输4.6竖向布置4.7管线布置5瓦斯输送5.1气源接口5.2高浓度瓦斯输送5.3低浓度瓦斯输送《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》AQ1076等5.4瓦斯管道及附件5.5瓦斯输送管道的水力计算5.5.1，详见附录A1层流状态：Re≤2100和λ=时2100Re≤3500时λ=0.03+Re＞3500时λ=Re——雷诺数，W——管道内气体流速，m/s；λ——管道摩擦阻力系数；△P——管道摩擦阻力损失，Pa；l——管道计算长度，m；——管道内径，mm；——设计状态下湿瓦斯的运动粘度，m2/s，详见附录A；——设计状态下湿瓦斯的密度，kg/m3，详见附录A；——管壁内表面当量绝对粗糙度，钢管取0.15mm，不锈钢管、PE管、聚乙烯管或钢骨架聚乙烯管取5.5.4钢制中压燃气管道长度摩擦阻力损失按下式计算，使用λ=式中：P1——管道起点气体的绝对压力，kPa；P2——管道终点气体的绝对压力，kPa；L——管道的计算长度，km。5.5.5输气管道局部阻力按下式计算：ΔPj＝式中：ΔPj——局部阻力，Pa；ζ——局部阻力系数，管件局部阻力系数按表5.5.5表5.5.5-1管件局部阻力系数管径旋塞截止阀闸板阀≥DN501.125DN50～DN1000.5DN150～DN2000.25表5.5.5-2管件局部阻力系数管件名称头局部阻力系数ζ0.3511.52.03.00.3注eq\o\ac(○,1)：ζ对于较小管径的管段；注eq\o\ac(○,2)：ζ对于流量较小的管段。管道过滤器、阻火器等局部阻力或局部阻力系数由生产厂提供相关资料。6瓦斯发电工艺6.1一般规定6.2装机规模6.3主机设备6.4辅助设备及系统注：阴影部分为平台或建筑物的设置范围6.5发电机组布置6.6火炬7余热利用7.1一般规定7.1.1煤矿瓦斯发电工程内及周边有热用户时，宜利用瓦斯发电机组余热供热/冷；经综合技术经济方案比较合理后，可利用烟气余热发电。7.1.2余热锅炉应选择无补燃型。7.1.3利用煤矿瓦斯发电机组烟气余热进行供热/冷时，应符合现行国家标准《锅炉房设计规范》GB50041的有关规定；发电时应符合现行国家标准《小型火力发电厂设计规范》GB50049等的有关规定。7.2余热利用锅炉和汽机参数7.2.1应按燃气发电机组排出烟气余热量确定蒸汽余热锅炉7.2.2热水余热锅炉应按燃气发电机组排出7.2.3余热发电锅炉和汽轮发电机组宜选择为次中压参数。7.3蒸汽发电工艺系统7.3.11主蒸汽管道、除氧蒸汽管道宜采用单母管按汽轮机分段制系统。2对外供热时，电厂内应设供热集汽联箱。向厂外同一方向供热蒸汽管道宜采用单管制系统。7.3.2锅炉给水管道应采用母管制系统，并应符合下列规定：1给水泵吸水侧的低压给水母管宜采用分段母管制系统。其管径应比给水箱出水管大1级~2级。给水箱之间的水平衡管的设置可根据机组的台数和给水箱间的距离等因素综合确定。2给水泵出口的压力母管，当给水泵的出力与锅炉容量不匹配时，宜采用分段单母管制系统；当给水泵的出力与锅炉容量匹配时，宜采用切换母管制系统。3给水泵的出口处应设有给水再循环管和再循环母管。4备用给水泵的吸水管宜位于低压给水母管两个分段阀门之间，出口的压力管宜位于分段压力母管两个分段阀门之间或接至切换母管上。7.3.3锅炉1当单台锅炉蒸发量≤2t/h时，宜1~6台锅炉配置1台水泵；当单台锅炉蒸发量>2t/h且≤4t/h时，宜1~3台锅炉配置1台水泵；当单台锅炉蒸发量>4t/h时，宜每台锅炉配置1台水泵。2当给水泵配置≤4台时，应另配1台备用给水泵；当给水泵配置>4台时，应另配2台备用给水泵。给水泵的总容量及台数应保证在不启用备用泵时，其余给水泵的总出力能满足所连接的系统的全部锅炉额定蒸发量的110%。3每台给水泵的容量宜按其对应的锅炉规定总蒸发量的110%给水量选择。7.3.41锅炉额定蒸发量时的给水流量，从除氧给水箱出口至省煤器进口给水流动的总阻力，另加20%的裕量。2汽包正常水位与除氧器给水箱正常水位间的水柱静压差。当锅炉本体总阻力中包括其静压差时，应为省煤器进口与除氧器正常水位间的水柱静压差。3锅炉额定蒸发量时，省煤器入口的进水压力。4除氧器额定工作压力（真空除氧时取正值，其它取负值）。7.3.5除氧器及给水箱的设置，应满足下列要求：1除氧器的总出力应按全部锅炉额定蒸发量的给水量确定，每台机组宜设置1台除氧器。2给水箱的总容量，宜为20min全部锅炉额定蒸发量时的给水消耗量。3补水应进入凝汽器进行初级真空除氧。4多台相同参数的除氧器的有关汽、水管道宜采用母管制系统。7.3.1给水泵进口处水的汽化压力和除氧器的工作压力之差。2给水泵的汽蚀余量。3给水泵进水管的流动阻力。4给水泵安全运行必需的富裕量3kPa～5kPa。7.3.7循环冷却水管道宜采用母管制供水系统。每台汽轮机宜设置2台循环水泵，其总出力应等于该机组的最大计算用水量。7.3.8工业水管道宜采用母管制系统，开式工业水系统的排水应回收利用。7.3.9凝结水系统及凝结水泵按GB50049-2011中13.5节要求设置。7.3.10每台汽轮机应各配置1台高压油泵、低压交流润滑油泵、低压直流润滑油泵。油泵流量、扬程按汽轮机供货商要求确定。7.4缸套水余热利用系统7.5烟气余热利用系统PAGE868电力系统8.1发电工程与电力网的连接8.2系统保护8.3系统通信及远动9电气设备及系统9.1电气主接线9.2站用电系统9.3电气设备选型及布置9.4直流电源系统及交流不间断电源9.5电气测量仪表9.6继电保护及安全自动装置9.6.1煤矿瓦斯发电工程的继电保护及安全自动装置的设计，应符合现行国家标准的有关规定。9.6.2出口电压为400V的发电机保护装置应符合下列规定:1应设置短路、过载、低电压和逆功率保护装置。2应采用具有三段保护特性的自动空气开关进行保护，当自动空气开关的保护特性不能满足要求时应采用保护继电器动作于出口开关进行保护。3采用自动空气开关保护时,其短延时脱扣器的整定电流应躲过最大启动电流的周期分量,整定时间应不小于最大启动电流非周期分量的持续时间。4不应采用熔断器作过载保护。5允许不考虑发电机内部故障的保护措施。9.6.3电站内可能发生非同步合闸的断路器应能进行同步并列，并应符合下列规定:1出口电压为400V的发电机可采用带相位闭锁的手动准同步装置。有必要时也可装设半自动准同步或捕捉同步装置；出口电压为6.3(10.5)kV的发电机应装设自动同步装置。2同步装置宜采用单相式接线。9.6.4电气监测与控制应符合现行国家标准的有关规定。9.7照明系统9.7.1煤矿瓦斯发电工程的照明系统设计应遵循安全、节能环保、维护检修方便、经济、美观的原则，并积极的采用先进技术和节能设备，符合国家的节能政策。9.7.2照明系统包括正常照明和应急照明，正常照明电压应为交流380V/220V。应急照明宜由蓄电池直流系统逆变的交流220V电源供电，也可采用自带蓄电池的应急灯，应急照明时间不小于1h。9.7.3应急照明包括备用照明和疏散照明，应急照明的设置应符合表9.7.3的规定。表9.7.3应急照明设置序号工作场所备用照明疏散照明1瓦斯发电机房（发电机组集装箱）√2瓦斯预处理间（预处理集装箱）√3雾化泵房√4集中控制室√5电子设备间√6屋内配电装置室√7主要通道、主要出入口√8主要楼梯间√9.7.4爆炸危险场所的照明设计爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058的有关规定。9.7.5照明设计还应符合现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034和的有关规定。9.8电缆选择及敷设9.8.1煤矿瓦斯发电工程的电缆选择与敷设的设计，应符合《电力工程电缆设计规范》GB50217的有关规定。9.8.2瓦斯发电机组对与其连接电缆的选择与敷设有要求时应遵循其要求。9.9过电压保护及接地9.9.1煤矿瓦斯发电工程电气装置的过电压保护设计应符合现行国家标准《高压输变电设备的绝缘配合》GB311.1、《绝缘配合第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则》GB/T311.2以及电力行业《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620的有关规定。9.9.2建（构）筑物的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的有关规定。9.9.3不可控瓦斯放散管的防雷设计应按第一类防雷设防，可控瓦斯放散管按第二类防雷设防。9.9.4交流接地系统的设计应符合现行国家标准《交流电气装置接地设计规范》GB/T50065的有关规定。9.9.5监控系统设备的保护接地、功能性接地宜利用电力保护接地网，与电力保护接地网一点连接，其接地电阻应按其中最小值确定。9.9.