煤层气矿井瓦斯综合利用工程可行性研究报告

------------煤层气（矿井瓦斯）综合利用工程可行性研究报告目录1概述2资源：煤层气（矿井瓦斯）3厂址条件4工程方案5环境保护6劳动安全与工业卫生7节约及合理利用能源8工程项目实施条件、轮廓进度9劳动定员10投资估算与经济分析11结论1概述1.1编制依据1.1.1项目名称某煤业集团煤层气（矿井瓦斯）综合利用工程。1.1.2编制依据根据平煤集团公司的委托公函，依据现行的有关瓦斯及燃气等方面规范规程，并重点根据下述有关规范规程进行编制。1.1.2.1《煤矿安全规程》1.1.2.2《煤炭工业矿井设计规范》1.1.2.3《矿井瓦斯抽放管理条例规范》1.1.2.4《瓦斯综合治理方案的通知》1.1.2.5《城镇燃气设计规范》1.1.2.6《石油化工企业设计防火规定》1.1.2.7《建筑防火规范》1.1.2.8《工业企业煤气安全规程》1.2研究范围平煤集团四、五、六、八、十、十一、十二、十三、首山一矿的煤层气（矿井瓦斯）综合利用，通过瓦斯发动机驱动发电机进行发电，对其进行可行性分析。主要技术原则：①机组选型为低浓度瓦斯发电机组500GF－RW型②十矿设5000m3储气罐③主厂房采用封闭式④设备年运行小时数：7200h。1.3平煤集团概况某市位于河南省中南部，西依蜿蜒起伏的伏牛山脉，东接宽阔平坦的黄淮平原，南临南北要冲的宛襄盆地，北连逶迤磅礴的嵩箕山系。地理坐标：北纬33°08′～34°20′，东经112°14′～113°45′之间，总面积7882平方公里。中心市区位于北纬33°40′～33°49′，东经113°04′～113°26′，东西长40公里，南北宽17公里，面积453平方公里，以建在"山顶平坦如削"的某下而得名。市区距省会郑州铁路里程218公里，公路里程135公里。市党政机关驻中心市区。1957年经国务院批准建市，是河南省省辖市之一。某市是河南省工业基地之一，工业基础雄厚，全市有大中型企业50家。其中某煤业（集团）有限责任公司，年产原煤2000万吨，是全国第二大统配煤矿；中国神马集团有限责任公司年产尼龙六六盐两万吨，锦纶帘子布五万吨，是世界三大帘子布生产企业之一；姚孟发电有限责任公司，装机容量120万千瓦，是华中电网大型骨干火电厂之一；舞阳钢铁公司是我国第一家生产特宽特后钢板的重点企业；天鹰集团有限责任公司是全国生产高压电器的三大主导厂家之一，产品国内市场占有率达80%。某市现已形成了以煤炭、电力、钢铁、纺织、机械、化工、建材、食品等门类为主体产业的工业体系。某地处京广和焦枝两大铁路干线之间，横贯市区的漯宝铁路把两条大动脉相连接，货物年吞吐量3000余万吨，客运量4000余万人。全市境内公路通车里程4175公里，铁路409公里。周边三个航空港，其中新郑国际机场距某只有100公里，并有高速公路相通，可直达日本、香港和国内30多个大中城市，形成空中和地上便利的交通条件。某市属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎热，秋季晴朗，日照充足。某矿区1952年被列为国家“一五”计划的重大建设项目，1953年被列为全国十个矿区建设项目之一，是新中国开发建设的第一个大型矿区，成为全国具有重要影响的特大型煤炭企业。2005年原煤产量达到3206万吨。目前，生产矿井31对；选煤厂8座，精煤产量达到年产1500万吨的能力。资产总额166亿元，年销售收入158.6亿元，职工16.5万人。先后荣获全国重合同守信用企业，煤炭行业质量信得过单位、全国“五一”劳动奖状等荣誉。在2005年中国企业500强中排名第197位。企业设立有国家级技术中心、国家级矿山救护中心、国家A级劳动安全卫生评价咨询中心。平煤集团以“以煤为主、相关多元化”为发展战略，走新型工业道路，将建成煤炭主业突出、核心竞争能力强、可持续发展能力强，煤电化一体，在全国有重要影响的特大型能源企业，成为全国重要的火电基地、煤化工基地和冶金用煤基地，步入全国企业百强行列。平煤集团具有广泛的发展空间和巨大的潜力。通过已签订的合作协议，煤田面积达3000平方公里，煤炭储量150亿吨，为企业快速发展提供了充足的战略资源。煤种齐全，焦煤、电煤、瘦煤、无烟煤资源充足，特别是中国稀缺的焦煤资源充足，是中国具有重要影响的焦煤基地。经济地理位置优越，是国家规划建设的十三家大型煤炭基地之一，是铁道部拟建的全国十大煤运通道之一。本矿区现有31对生产矿井，其中12对高突矿井，6对煤与瓦斯突出矿井。从矿井和钻孔资料统计，瓦斯含量随深度增加而增加，其瓦斯梯度为4m3/30m3。1.4建设的必要性1.4.1煤层气简介煤层气是指赋存在煤层中以甲烷为主要成份的非常规天然气，属天然气的一种，甲烷占80~90%。一般组分为CH、CO、O，N、CO、 4 2 2 2HS、NO，是煤化过程中产生的气体，与煤共存，又称瓦斯。X煤层气一般通过下述方式获得①生产矿井中抽排（CMM）②报废矿井中抽放（AMM）③未开采的煤通过地面钻孔生产(VCBM)。有资料显示我国煤矿事故中大部分以上是爆炸事故，一次死亡的特大事故中瓦斯爆炸事故占90％以上。特别是近期国内的数起特大事故均为瓦斯爆炸事故。1.4.2瓦斯利用的发展前景世界范围内煤层气的地面抽放始于上世纪50年代。首先美国制定了煤层气的开发计划，现在美国已经成为世界上规模最大、最先进的煤层气利用国家。正是在美国煤层气开发巨大成功的带动下，目前世界上许多国家像澳大利亚、英国、波兰等国家正在积极地开发利用煤层气。世界许多主要产煤国中煤层气是潜在的重要能源。世界范围内，相当数量的煤层被开采，其中大部分气体是从生产深井中开采出来的，只有少量的煤层气是从报废矿井回收的，现在许多产煤国看好从煤层中最大限度地开采煤层气技术的应用前景。甲烷对大气的危害是甲烷燃烧产生的CO的21倍。在科学界已经达2成共识：近50年的气候变暖，主要是人类使用化石燃料排放的大量二氧化碳以及其它温室气体的增温效应造成的，预测表明未来50～100年，全球特别我国的气候将继续向变暖的方向发展，减少温室气体排放、减暖气候变化是《联合国气候框架公约》和《京都议定书》的主要目标。随着我国领导人在《京都议定书》上签字，我国已经成为该议定书的缔约方，因此，在法律资格上，我国已经成为有资格的清洁发展机制（CDM）的参与方。减排温室气体，目前仅为发达国家的义务，发展中国家没有减排温室气体的义务；在这种背景下，产生了清洁发展机制（CDM），允许发达国家到发展中国家购买温室气体减排量（CERs）。瓦斯发电技术成熟（瓦斯浓度>25％）的工艺有：燃气轮机发电、气轮机发电、燃气发电机发电、联合循环系统发电和热电冷联供瓦斯发电。山东胜利油田动力机械设备厂功率2000kw以下的各种瓦斯燃气发电机组，已在国内很多矿区应用，目前该厂的低浓度（瓦斯浓度>6％）瓦斯发电设备已经通过了国家安监总局的认证。国外瓦斯发电设备的厂家主要有：美国的卡特彼勒、奥地利的颜巴赫、英国的能源公司、德国的道依茨、日本的三菱重工等。随着科学技术的发展，超低浓度的瓦斯利用技术必将到来，目前世界各国包括中国、瑞典、德国等国家正在进行0.2％以上瓦斯利用试验阶段，预计不久既可以进行商业运转。俱时风排瓦斯也可以得到广泛应用。1.4.5某煤业集团平煤集团煤层气（矿井瓦斯）利用在国内比较滞后，目前仅十矿有少量民用，主要供矿区职工食堂炉灶炊事之用。平煤集团排放瓦斯统计表见下页。平煤集团2005年风排加上抽排瓦斯的总量达到将近15万吨。目前风排以及抽放瓦斯绝大部分排入大气。造成了极大的浪费、环境污染。如果瓦斯抽放得不到有效的综合利用，那么各煤矿瓦斯抽放就是在被动与强制性下工作的，各矿井生产的积极性不高。项目实施后，可有效减少温室气体排放，符合《联合国气候变化框架条约》和《京都协议书》的减排规划目标精神。CDM（清洁发展机制）—《京都协议书》中的发达国家的缔约方，为了实现其部分温室气体减排义务与发展中国家缔约方进行项目合作，从而获得由项目产生的减排二氧化碳量以完成减排额度，因此，本项目可以通过向国际上发达国家销售减排额度，从而获得一定的收益。综合上述煤层气作为一种新生能源，且是洁净能源，即可以从一定程度上缓解煤炭资源的窘境，为企业带来新的增长点，更可以少温室气体的排放，同时通过向发达国家销售CO的减排额度（CERs）获得收2益，使得煤矿瓦斯抽放变被动为主动。因此建设燃气发动机发电项目是必要的，更是必须的，在CDM的帮助下它可以为企业、国家、社会都会带来巨大的经济效益、社会效益、环境效益，只有这样才能带动企业的积极性，使得杜绝瓦斯井下爆炸成为可能。平煤集团2005年排放瓦斯统计表矿矿井煤炭产量（万吨）矿井通风量（m3/分）风排瓦斯浓度（％）瓦斯抽放量（m3/分）抽放瓦斯浓度（％）一矿370230830.15729.2四矿260141840.4162.515.6五矿150102190.25106.83.1六矿330176770.1449.59.1八矿290238910.12460.05.3十矿270198000.3115.525.1十一矿17096420.322.814.5十二矿14064950.388.99.0十三矿180106620.2842.93.0合计21601356531020.91.5项目概况在矿区井田煤层气（瓦斯）有代表性的上述九个矿井的地面抽放泵站附近建设瓦斯发电站；发电并入矿井或附近矿自备电厂的6KV变电站。待瓦斯发电站运行积累一定经验后，再扩展至其他矿井。选择四矿或八矿安装乏风氧化装置，待积累一定经验后，再扩展至其他矿井。本项目总投资23564.03万元，建设规模38500KW的低瓦斯浓度发电机组，年耗纯瓦斯量：34454t，总占地面积：3.671hm2，税后内部收益率：43.10%（计算减排量）、9.41%（不计算减排量），投资回收期：2.63（计算减排量）年、8.24（不计算减排量）年。2.资源：煤层气（矿井瓦斯）2.1煤层气资源条件2.1.1地质概况及资源储量平煤集团生产矿井分布在某煤田、汝州煤田和禹州煤田三块煤田，某矿区前第四纪地层约占总面积的30%左右，主要分布于低山丘陵地带。从零星的基岩露头和钻孔资料看，从老到新依次有太古界太华群（Ar2th），中元古界汝阳群（Pt2ry）、上元古界震旦系罗圈组（Zl）、古生界寒武系（∈）、石炭系（C）、二叠系（P）、新生界老第三系（E）及新第三系（N）等。缺失下元古界、古生界的奥陶、志留、泥盆及中生代地层。某矿区内形成一系列北西向复式褶曲构造形态，伴随着以北西向为主的张扭及压扭性断裂和次一级的北东向张扭性断裂，控制着整个煤田的构造形态，主体构造为宽缓的复式向斜李口向斜，轴向大致北西50°，南东端收敛仰起，北西方向倾伏，两翼倾角5~15°，浅部倾角大，深部倾角小。三个地区含煤面积2374Km2，共有煤炭资源总量144.47亿吨，已探明煤层气资源储量750亿m3，其中有12对高突矿井，有6对煤与瓦斯突出矿井（四矿、五矿、八矿、十矿、十二矿、新峰四矿），另有5对矿井发生过动力现象（一矿、六矿、十一矿、十三矿和香山公司）。某煤田含煤岩系为石炭二迭系，煤系地层总厚800m，共分7个煤组，含煤88层，煤层总厚约30m。可采及局部可采煤层10层，可采煤层总厚15～18m。主要可采煤层为稳定和较稳定煤层。煤田煤种有气煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤。地质储量253453.3万t，工业储量241849.0t，可采储量143516.3万t。2.1.2煤层气抽采的必要性和可行性2.1.2.1瓦斯抽放的必要性目前，某矿区开采深度通常在1000m左右，个别地点达到了1150m，随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量不断增大，丁组煤层压力由-400m水平的0.6Mpa增加到-800m的2.16Mpa；含量由4.586m3/t增加到7.06m3/t。戊组压力由-430m水平的1.51Mpa增加到-800m的2.55Mpa；含量由16.76m3/t增加到30m3/t。己组压力由-430m水平1.67Mpa增加到-800m的2.45Mpa；含量由11.56m3/t增加到29.5m3/t。全公司瓦斯绝对涌出量468.33m3/min（其中：最大涌出量十矿为89.17m3/min,占全公司的1/5），相对涌出量2.33～19.39m3/t，绝对量平均每年以8.5%的速度递增。矿区自1984年发生第一次煤与瓦斯突出以来，累计突出137次，突出总煤量8075吨，总瓦斯量47.3万m3，平均煤量59吨/次，平均瓦斯量3479m3/次（其中：2000年10月15日八矿戊二沿煤皮带下山突出为最大强度突出，突出煤量562t，瓦斯量3万m3）。根据河南省煤炭局批复平煤集团2005年瓦斯等级鉴定结果，四矿、八矿、十矿、十二矿为突出矿井，十一矿为高瓦斯矿井，均符合建立抽放系统的条件，2005年瓦斯等级鉴定结果见下表。2005年瓦斯等级鉴定表企业及矿井名称企业及矿井名称矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯等级绝对涌出量（m3/min）相对涌出量m3/t四矿突出45.518.54八矿突出67.612.79十矿突出89.1717.36十一矿高瓦斯24.97.18十二矿突出42.2414.63为了保证煤矿安全，必须对开采煤层进行瓦斯抽放。----------图2-1平顶山矿区井田分布图----2.1.2.2瓦斯抽放的可行性平煤集团公司于1991年开始进行开采层瓦斯抽放试验，1993年开始在瓦斯突出和高瓦斯矿井推广。目前有10对矿井开展瓦斯抽放，建有井上、下抽放泵站33个，其中地面抽放泵站4座、井下采区抽放泵站27个，临时移动抽放泵站2个。共装备各种型号水环式瓦斯抽放泵67台，其中标称排气量120m3/min以上的22台，标称排气量40~80m3/min的34台，其余11台标称排气量为15~20m3/min。2004年打瓦斯抽放钻孔106万米，抽放瓦斯4207万立方米，抽放混合气体总流量为836m3/min，大部分系统抽放瓦斯浓度低于20%，预抽率一般为5％～10％，抽放效率偏低。困扰平煤集团瓦斯抽放的主要问题是开采煤层透气性低，为0.0019mD（毫达西），属难以抽放煤层，煤层松软打钻困难，采掘接替紧张，预抽时间短等因素。“九五”期间在十戊－20150和戊－20100工作面进行交叉钻9-10 9-10孔和平行钻孔的对比试验，交叉钻孔预抽一年瓦斯预抽率可达20％～25％，较平行钻孔预抽率提高50％左右。近几年试验浅孔抽放技术，利用工作面煤壁前方2～6m受采动破坏影响缷压区，提高煤层透气性，浅孔抽放平均百米钻孔抽放流量到达0.31m3/min，是开采层预抽的24倍。因此，通过改进布孔方式、增加预抽时间可以提高煤层透气性，完全可以满足低浓度瓦斯发电的要求。2.2瓦斯抽采2.2.1瓦斯抽采范围本次瓦斯发电可研仅包括在四矿、五矿、六矿、八矿、十矿、十一矿、十二矿、十三矿、首山一矿建立地面永久瓦斯抽放系统，对其井田内赋存的煤层气资源进行抽采发电，平煤集团其它矿井的瓦斯抽采不在本次可研的范围之内。2.2.2矿井煤炭和瓦斯储量根据九个矿井的保有资源储量、可采储量、吨煤瓦斯储量、矿井相对瓦斯相对涌出量、计算出矿井瓦斯储量、可采瓦斯储量、瓦斯抽放纯量及服务年限，见表1-1。煤炭储量和瓦斯赋存量、抽放量一览表项目保有煤 可采瓦斯抽 年瓦斯服务 可采储吨煤瓦 瓦斯储 炭资源 瓦斯放纯量抽放纯年限 量 斯含量 量矿井 储量 储量 量（万吨）（万吨）（m3/t)(Mm3)(Mm3)（m3/min)(Mm3)（a）四矿 17019.38370.8 17 2893.3868.0 36.7 19.2921.4八矿 39989.420715.918 7198.12159.442.5 22.3349.3十矿 2600018000 26.16787.42036.267.0 35.2142.9十一矿 1730011800 8.461463.6439.111.03 5.7970.2十二矿 6651.33123.1 22 1463.3439.027.27 14.3314.9合计 10696062009.891.5619805.75941.7178.88 94 198.7计算方法：矿井瓦斯储量＝保有煤炭资源储量×吨煤瓦斯储量。可采瓦斯储量＝可采储量×吨煤可抽瓦斯量吨煤可抽瓦斯量用下式计算：N100(WW)b100C h c其中，N――每吨煤瓦斯可抽量，m3/t；C――丢煤百分率，取25％；b――解吸瓦斯系数，一般取1；W――煤层瓦斯含量，m3/t；hW――煤层残存瓦斯量，贫煤取4m3/t；c瓦斯抽放纯量按下式计算：Q＝MNη1 矿 1440其中，Q――瓦斯抽放纯量，m3/min；矿M――矿井日产量，t；N――每吨煤瓦斯可抽量，m3/t；η――矿井瓦斯抽放率，参照国家发展改革委2005年6月22日下发关于《煤矿瓦斯治理与利用总体方案的通知》要求，结合矿方抽放的实际情况，确定五对矿井的瓦斯抽放率为30％；α――备用系数，取0.2；2.3抽采方法3.1选择抽放方法的原则抽放瓦斯方法、方式的选择，应根据瓦斯及煤层赋存情况、瓦斯来源、巷道布置方式、矿井开采技术条件、瓦斯基础参数等综合分析比较后确定。为提高瓦斯抽放率应采用开采层、采空区相结合的综合抽放方法。当井下采掘工作面所遇到的瓦斯主要来自开采层本身，只有抽放开采层本身的瓦斯才能解决问题时，应采用开采层瓦斯抽放。工作面后方采空区瓦斯涌出量大，危害工作面安全生产或老采空区瓦斯积存量大，向邻近的回采工作面涌出量瓦斯量多，应采取采空区瓦斯抽放。对于瓦斯含量大的煤层，在煤巷掘进时，难以用加大风量稀释瓦斯，可在掘进工作开始前对煤层进行大面积预抽或采取边掘边抽的方法。e、对于煤层透气性较低，采用预抽方法不易直接抽出瓦斯，掘进时------------瓦斯涌出量不很大而回采有大量瓦斯涌出的煤层，可采用边采边抽或增大孔径和加密钻孔等方法。f、若围岩瓦斯涌出量大，以及溶洞、裂缝带储存有高压瓦斯时，应采取围岩瓦斯抽放措施。总之，确定瓦斯抽放的方法应先摸清瓦斯来源，采空区瓦斯及顶板瓦斯含量情况，结合情况选用合适的抽放瓦斯方法。2.2.3.2瓦斯抽放方法2.2.3.2.1掘进头边掘边抽可采用边掘边抽的方式，利用巷道两帮的泄压条带向前方打钻抽放并结合巷道工作面前方预抽的方式降低巷道瓦斯涌出量，在顺槽两侧煤壁交错布置钻场，两帮钻场间距3m，每掘进60m布置一对钻场抽放，如遇特殊地质条件，根据实际情况确定钻场间距，每一钻场布置4～6个抽放钻孔，上下两排，沿巷道走向平行于煤层顶板布置，钻孔长度100m、控制巷帮8～10m。钻孔直径90mm。详见掘进工作面瓦斯抽放示意图1-22.2.3.2.2工作面顺层孔边采边抽平行布孔和交叉布孔形式在工作面顺槽沿煤层走向打瓦斯抽放钻孔，孔与孔平行或交叉布置，孔间距2～5m。生产中可根据实际抽放效果调整钻孔布置，但必须保证上、下向的钻孔孔底之间交叉长度不小于5m。估算综采工作面抽放瓦斯钻孔900～1000个，钻孔合计长度72000m。详见顺层孔布孔示意图1-3。2.2.3.2.3直接从回风巷向工作面上方打钻孔抽放采空区瓦斯在工作面回风巷内向工作面上部打钻孔抽放，钻孔呈扇型布置，沿回风巷每间隔40～60m施工3～7个钻孔，钻孔倾角20°～40°，钻孔水平投影与巷道轴线夹角30°～150°，钻孔水平投影伸入工作面距离10～20m，终孔点距煤层顶板垂高15～22m，孔长30～44m，采用这种布孔方式，要求工作面投产前施工一部分，在回采过程中，边回采边施工，一般应保证超前工作面2～3个钻场。由于钻孔开口位置在工作面回风巷内，因此，当工作面采至钻场位置时，需在钻场处留煤墩，煤墩长8m，宽3～4m，并且在钻场前后架2～3排木垛，以保护钻场，防止工作面采过后，顶板冒落造成断孔或孔口破坏而报废。2.2.3.2.4采空区全封闭抽放将回采完毕的采煤工作面有关巷道封闭，采用均压密闭抽放。抚顺煤科分院、阜新矿院、打通二矿联合的松藻矿务局打通二矿进行的《采空区瓦斯抽放技术》研究课题中，采用该项抽放措施，在抽放密闭处设置均压室、安设可自动进、排压风的装置，室密闭处均压防止漏气，并设置自动检测采空区CO、CH4浓度及自动开关抽放阀门的装置，有效解决了采空区可能自然发火和抽放浓度低易引起灾害事故的矛盾，抽放浓度能够保持在25％～45％，取得了较好的效果。详见采空区全封闭抽放示意图1-5。2.3瓦斯抽放2.3.1四矿十二矿现有井下瓦斯抽放站两座，分别是戊九抽放站、己三抽放站。戊九抽放系统：安装两台2BEC-42型和两台2BEF60型抽放泵，实行分源接力抽放。系统主管路直径500mm，支管路直径300mm和200mm。其中两台2BEC-42型抽放泵安装于采区下部戊-19190采面附近，高负压低流量8抽放高位斜交孔，平均抽放浓度在20％以上，个别钻孔瓦斯浓度达到60％以上；两台2BEF-60型抽放泵低负压大流量抽放工作面上隅角平均抽放浓度8％。混合后抽放浓度达到10％以上，日抽放量3万m3以上。己三抽放系统安装两台2BEA-353型抽放泵和两台2BEA-253型抽放泵，系统主管路直径500mm，支管路直径300mm和200mm。其中两台2BEA-253型抽放泵安装于采区下部己 -23100采面附近，高负压低流量抽放本煤层1617以及高位斜交孔，平均抽放浓度在20％以上，个别钻孔瓦斯浓度达到60％以上；两台2BEA-353型抽放泵低负压大流量抽放工作面上隅角平均抽放浓顿8％。混合后抽放浓度达到10％以上，日抽放量1.2万m3以上。地面抽放系统正在建设中。设计安装两台CBF-710型抽放泵。系统主管路直径φ500mm，与现有的井下抽放系统串联，接力抽放，以提高瓦斯发电利用量。预计抽放平均浓度抽放浓度在8％以上。2.3.2八矿八矿目前现有抽放管路近三万米，现有抽放泵站七个，即：地面泵站、己二泵站、戊四泵站、戊二泵站、己四泵站、丁一泵站和己三扩大泵站。现有抽放能力2798m3/min，正常运转能力1756m3/min；抽放泵总功率3799kW，正常运转功率2315kW。基本情况如下：地面泵站：SK-60型抽放泵2台，2BEF-60型抽放泵1台；抽放地点：本煤层。井下己二泵站：2BEF-42型抽放泵2台，2BE1-353型抽放泵1台；抽放地点：己-12150采面本煤层、高位孔和上隅角15井下戊四泵站：2BEF-42型抽放泵3台；抽放地点：戊-141409.10采面。井下戊二泵站：2BEA-353型抽放泵1台，2BEF-42型抽放泵2台；抽放地点：戊-12180采面。9.10井下己四泵站：2BEF-42型抽放泵3台；抽放地点：己-1403015采面本煤层、高位孔和上隅角6、井下己三扩大泵站：2BEF-42型抽放泵2台；抽放地点：己-1331015抽排巷；7、井下丁一泵站：2BEF-42型抽放泵2台；抽放地点：丁一采区部分采面上隅角。另有一个建成待用泵站：己二二水平抽放泵站，安装了3台2BEF-42型抽放泵；一个待建地面抽放泵站：北风井地面泵站，设计安装。3台2BEC-710型抽放泵。按照目前八矿的瓦斯储量和实际抽放量，基本可满足8台500kw发电机组需要。八矿的采空区瓦斯目前大部分没有进行抽放，需要时大量的高浓度的采空区瓦斯也可作为备用气源进行抽采利用。八矿正在准备开发的二水平预测瓦斯量更大，二水平开采后，抽出的瓦斯可满足后期瓦斯机组用气需要。从八矿瓦斯的储存量和抽放量来看，瓦斯发电的气源可以得到长期的可靠的保证。2.3.3十矿十矿目前抽放系统较为完备，现有抽放泵站六座，井下抽放站四座，分别是井下中区抽放站、东区抽放站、己四抽放站、己15-22260抽放站，其中中区、东区和己四抽放站各安装二台2BEC-42型瓦斯抽放泵，己-22260抽放站现有运行一台2BEC-42型瓦斯抽放泵；地面新、老泵站15目前运行二台SK-60型和一台2BE1-353型抽放泵。抽放方法主要有：采空区抽放、上隅角抽放、本煤层抽放、高位尾巷抽放、高位回风巷辅助抽放、采面动压区浅孔抽放等。抽放瓦斯浓度除采空区浓度40％左右用于食堂利用外，其他地点抽放浓度介于2.5～17.5％之间。目前每天抽放量在5万立方米左右。目前，井上、下抽放系统已相互联络，瓦斯发电的气源可得到充分的保证。2.3.4十一矿十一矿现有井下抽放泵站两座，其中一座目前停运。井下己二东翼抽放放站现分别装备二台2BEC-42型和二台2BEA-253型瓦斯抽放泵。抽放方法主要有：本煤层抽放、高位钻场抽放、采面上隅角抽放。地面抽放系统正在筹建中。设计与现有的井下抽放系统串联，接力抽放，以提高瓦斯发电利用量。预计抽放平均浓度抽放浓度在6％以上。2.3.5十二矿十二矿现有瓦斯抽放站三座，分别是地面抽放站、己七二期抽放站、三水平抽放站。其中，地面瓦斯抽放站2005年8月进行了改造，将地面瓦斯抽放站原来2台CBF360A-2BV3型水环式真空泵（电机功率132kW），更换为2台2BEC-60型水环式真空泵（电机功率315kW）。抽放能力由原来的88～100m3/min提高到目的的256m3/min。优化了地面抽放站主抽放管路，减少了管路阻力。由原来的φ250mm主抽放管路改为目前的φ500mm主管路抽放，主管路总长3350m，目前主要用于抽放己-17190采面上隅角，地面抽放站抽放瓦斯浓度为8～11％。己七二期瓦15斯抽放站分别装备一台2BEC-42型和一台2BE1-353型瓦斯抽放泵，单泵抽放能力分别为150m3/min和80m3/min，电机功率分别为200kW和132kW，实际抽放浓度为12～15％。，抽放纯量为5～10m3/min，主管路分支管路直径均为φ200mm，长度1200m。三水平瓦斯抽放站分别安装有两台CBF360A-2BV3型和一台2BEC42型水环式真空泵，其单泵抽放能力分别为88～100m3/min和150m3/min，电机功率分别为132kW和200kW，实际抽放浓度为10％～13％。抽管路总长为10070m，其中地面抽放系统主管路为φ500mm螺旋管3350mn，支管路为φ500mm玻璃钢管500m；己七二期井下抽放站主管路为φ200mm薄壁管长度220m，17180采面机风巷支管φ200mm薄壁管2600m，17190m机风巷支抽放管路φ200mm薄壁管1700m；三水平瓦斯抽放站主抽放管路φ500mm螺旋管500m，支抽放管路φ150mm薄壁管长度1200m。目前，井下两座抽放站抽出的瓦斯全部排进了总回风内，既造成了资源浪费，又不利于安全生产，根据我矿2006年科技项目规划，设计采用井上下泵站分级抽放装置，可将井下抽放站抽放的瓦斯引抽至地面，提高瓦斯发电利用量。3厂址条件3.1气象条件本区属南温带大陆性半湿润气候，四季分明，春季多风干旱，夏季炎热多雨，秋季晴朗、日照充足，冬季寒冷少雪。气温：一年之中，最高温度出现在7月，最低温度出现在1月。最高气温42.6℃,最低气温－18.80℃,年平均气温14.9℃,冬季寒冷多西北风和东北风，夏季炎热多东北风和东风，最大风速24m/S,平均2.8m/S。降水：最大年降水量1322.6mm（1964年），最小年降水量373.9mm（1966年）、年平均降水量732.8mm。最大月降水量379.2mm（1995年），积雪最厚22Cm（1959年），年最小蒸发量1490.5mm（1964年）、年平均蒸发量1880.4mm。平均相对湿度67％。3.2交通运输某市区位于河南省中部，北与宝丰、郏县、襄城毗邻，西南与鲁山相接，东南与叶县相连。东北距郑州135km，西北距洛阳156km，西南距南阳134km。矿区东有京广铁路和与姚孟电厂相配套的平禹铁路；西有焦枝铁路；孟庙经某至宝丰铁路横贯矿区，东到孟庙与京广线相连，西抵宝丰与焦枝线相接。由矿务局自营的矿区铁路支线直通各生产矿井、洗煤厂、电厂等。许昌至南阳、某至禹州、某至汝州等干线公路均穿越矿区，交通较为便利。本期工程所建瓦斯电站均建在各矿的抽放泵站附近，交通运输依靠各矿的现有交通设施。3.3地质平煤集团矿区地处汝河以南、沙河以北的伏牛山余脉低山丘陵地带，矿区地势西北高东南低。自西向东红石山、龙山庙、擂鼓台、某、马棚山等，山脉呈北西走向，组成全区地表分水岭。南北分别为沙河水系、汝河水系。瓦斯电站均建在各矿的工业广场或风井广场附近，均在保护煤柱以内，地质条件良好。3.4地震根据《建筑设计抗震规范》等规定，某矿区的抗震设防烈度为7度。3.5电源水源、电源本项目几个煤矿均为正在生产矿井，矿井有着完善的供电、供水系统。本项目用处理后的矿井水，用水量最大仅为44.28m3/h，经过水量平衡，各矿井均完全能满足水量之要求。因此，电源、水源可靠。3.6主要建筑材料供应条件矿区内电厂、水泥厂、建材厂、化肥厂和机械加工厂较多。完全可以满足本项目的建材需求。4工程方案4.1厂区总平面布置本工程是平煤集团为了充分利用煤层气，减少废气排放，保护环境、节约能源的一项综合利用环保工程。它是利用本集团内各矿井井下开采时排放的瓦斯燃烧进行发电，本次设计分别在平煤四矿、八矿、十矿、十一矿、十二矿五个矿井的工业场地或风井工业场地内设立燃气发电机组，分别对其叙述。4.1.1四矿燃气发电机组厂区平面布置四煤矿燃气发电机组厂区设置在矿井工业场地己三风井的北面，处于工业场地的北围墙外，场地较为开阔。周围近距离内无居民区，可与工业场地内道路相通，交通条件好。该场区地势稍复杂，为典型的丘陵地区台地，场区内高差不太大，自然标高在＋247.0m～＋250.0m之间，场区西面紧邻一冲沟，整体地势为北高南低。根据周围道路交通条件、自然气象、自然地形、周围建筑物等条件，燃气发电机组场区平面布置为：将发电机组厂房、电气室布置在场区的西南面，向南面工业场地变电所出线方便；将湿式燃气储罐布置在厂房的北面；将办公室及仓库、日用消防水池、给水泵房、低温冷却水池、高温冷却水池、由北向南依次布置在发电机组厂房的东面。场区总平面布置详见附图。场区竖向采用平坡式布置方式，由于场区占地较小，土方工程量不大，新增场区部分围墙外填挖方地段应设置边坡。场区内雨水直接排入西面的冲沟内外排。为了满足场区内交通及消防需要，场区内各主要建筑物均有道路相连。主干道宽为4.5m，混凝土道路。没有场外道路工程量，将场区内道路直接与南面工业场地内道路相连即可。4.1.2八矿燃气发电机组厂区平面布置本矿井的燃气发电机组场区设置在矿井工业场地内新副井东面100m处，位于场区围墙外，与工业场地一路之隔。周围乡间道路纵横交错，交通条件较好，与工业场地沟通非常便利。该场区地势较为平坦，处在一个台地上，场区内高差较小，有几个较小的台阶，自然标高在＋221.3.0m左右。根据周围道路交通条件、自然气象、自然地形、周围建筑物等条件，燃气发电机组场区平面布置为：将发电机组厂房、电气室布置在场区的东南面，向西南方向矿井变电所出线方便；将湿式燃气储罐布置在厂房的北面，与新副井保持足够的安全间距；将办公室及仓库、日用消防水池及给水泵房布置在发电机组厂房的西面，将低温冷却水池、高温冷却水池。场区总平面布置详见附图。场区竖向采用平坡式布置方式，场区自然地形较平缓，土方工程量不大，场区地势较高，无需场区周围设置截水沟，场外雨水对场地无威胁。场区内雨水外排需新设置排水沟，通过排水沟集中外排。为了满足场区内交通及消防需要，场区内各主要建筑物均有道路相连。道路宽为4.5m，混凝土道路。4.1.3十矿燃气发电机组厂区平面布置本燃气发电机组布置在十矿现有发电机组的西面，新建位置位于场区西面围墙外，与现发电机组场区联合布置。交通条件良好，直接利用现场区内现有道路即可。该场区地势稍复杂，新建场区地势比现有发电机组场区低约2.0m，其西面有฀小冲沟，场区内有一定的高差根据周围道路交通条件、自然气象、自然地形、周围建筑物等条件，燃气发电机组场区平面布置为：将发电机组厂房、电气室布置在场区的南面，与现有发电机组联合布置，向东南矿井变电所出线较为方便；将湿式燃气储罐布置在场区的北面，位于现有储气罐西面；将办公室及仓库布置在发电机组厂房的西南；将日用消防水池及给水泵房、储气罐冷却循环水池及泵房、低温冷却水池、高温冷却水池由西向东依次布置在场区的中部。场区总平面布置详见附图场区竖向采用쐼坡式布置方式，与现有发电机组场区平场保持基本一致，土方工程量稍大为了满足场区内交通及消防需要，场区内各主要建筑物均有道路相连。新建道路宽为4.5m，为混凝土道路。场外道路已有，本设计没有新增场外道路工程量4.1.4十一矿燃气发电机组厂区平面布本燃气发电机组布置在十一矿现有南风井附近，与风井场区联合布置。该场区地势比较平坦，高差较小，交通条件较好，可直接利用现有道路。场区西面约100m处为十一矿铁路专用线根据周围道路交通条件、自然气象、自然地形、周围建筑物等条件，燃气发电机组场区平面布置졝：将电气室、发电机组厂房、湿式燃气储罐由西向东布置在场区的南面，向南矿井变电所出线较为方便；将办公室及仓库、日用消防水池及给水泵房、低温冷却水池、高温冷却水池由西向东依次布置在场区的中部。场区总平面布置详见附图场区竖向采用平坡式布置方式，与现有风井场区平场保持基本一致，土方工程量不大为了满足场区内交通及消防需要，场区内各主要建筑物均有道路相连。新建道路宽为4.5m，为混凝土道路。场外道路已有，无需新增4.1.5十二矿燃气发电机组厂区平面布本燃气发电机组布置在十二矿场区北面瓦斯抽放站附近퓫南面紧邻场区运煤铁路专用线，西面为瓦斯抽放站，北面为场区围墙。交通条件良好，新建场区道路可直接与西面的工业场地内现有道路连通该场区原自然地势稍复杂，为一小冲沟，高差约2.0m左右，整体地势为北高南低，场区内有一定的高差根据周围道路交通条件、自然气象、自然地形、周围建筑物等条件，燃气发电机组场区平面布置为：将发电机组厂房、电气室布置在场区的西面，靠近瓦斯抽放站布置，向南面矿井变电所出线较为方便；将湿式燃气储罐布置在场区的北面，与瓦斯抽放站保持一定的安全间距，同时管道敷设非常方便；将办公室及仓库布置在㰪电机组厂房的东面；将日用消防水池及给水泵房、储气罐冷却循环水池及泵房、低温冷却水池、高温冷却水池由东向西依次布置在场区的东部。场区总平面布置详见附图场区竖向采用平坡式布置方式，与现有周围场区平场保持基本一致，土方工程量稍大为了满足场区内交通及消防需要，场区内各主要建筑物均有道路相连。新建道路宽为4.5m，为混凝土道路，无场外道路工程量4.2.燃气动4.2.1设计依《城镇燃气设计规范》GB50028-93（2002年版《钢制管道及储罐腐蚀控制设计规范》SY007-1999《城镇燃气输配工程施工及验收规范》GJJ33-89《输送流体用无缝钢管》GB/TB163-19994.2..2拟定机组选型根据平煤集团各矿矿井煤层气抽放情况，以及煤层气发电机组对气源的适应性及要求等因素，拟定电控混合器低浓度燃气发电机组，型号：500GF1-3RW，额定功率：500kW。目前，煤层气发电技术在国内已有十多年的研究发展。早期由柴油机改造机组和飞机发动机改造型机组用于煤层气发电，如山西沁和永红矿和晋城寺河矿，是由柴油机发动机经改造而成。随着技术的发展，国内小型燃气发电技术已经趋于成熟，设备改造﹑制造亦较为成功，并能够满足安全可靠运行。专用于煤层气发电的煤层气发电机组，以沈阳红菱矿煤层气发电站为代表，该技术特点是将低﹑中﹑高浓度的煤层气通过闭环控制系统，在配气室将气体稀释为8~9%的气体，使之爆炸做功发电，特点是适用性强，特别是能针对浓度小于25%的中低浓度的瓦斯气发电。根据国内机组发展情况，设备选用500GF1-3RW型低浓度煤层气发电机组，该机型是专为煤层气发电设计开发制造的，生产厂家为山东胜利油田管理局机械动力厂。该设备已在山西﹑山东﹑辽宁﹑安徽等省投入运行。使用情况证明，该机型具有结构紧凑﹑适用气源范围广，机组经济性高，另外不需另配压缩系统等工艺特点。国内已有多台该类型机组运行，目前机组运行情况良好。安徽淮南矿业集团谢一矿电站是国内第一个低浓度瓦斯发电的电站，将瓦斯利用范围由浓度30%下降到6%。该电站于2005年11月1日正式投入生产运行。事实证明，无论从技术还是从实践上看，煤层气发电都是可行的。根据各矿煤炭储量和瓦斯赋存量﹑抽放量等的情况，进行燃气平衡，详见表。燃气平衡表序号序号项目四矿八矿十矿十一矿十二矿1瓦斯抽放纯量（m³/h）220225504020661.81636.22瓦斯抽放浓度（％）815158113机组台数（台）8128464进气量(纯量)（m³/h）8×14212×1428×1424×1426×1425燃气平衡结论（m³/h）+1066+846+2884+93.8+784.26备注注：各矿瓦斯抽放率均为30%；四矿、八矿、十矿选择机组时瓦斯余量较大，考虑待山东胜动大功率机组开发成功后再利用。根据燃气平衡表可以看出，各矿瓦斯抽放量均能满足燃气发电机组的进气量需要，并有一定量的富余，根据目前本工程的实际情况，多余的瓦斯暂对空排放。4.2.3主机型号及主要技术参数燃气发电机组（共38台）型号：500GF1-3RW额定功率：500kW额定转速：1000r/min12V190燃气发动机型式：四冲程、火花塞点火、水冷进气方式：电控混合型总排量：71.45L------------排烟气温度：≦630℃冷却方式：热交换器冷却(强制水冷)起动方式：电马达启动发电机型号：1FC6额定功率：500kW额定电压：400v功率因子：0.85额定频率：50Hz4.2.4主要经济指标计算中，各矿机组均有一台备用，每台机组输出功率425kW。主要技术经济指标一览表序序号项目四矿五矿六矿八矿十矿十一矿十二矿十三矿首山一矿合计1机组台数（台）644842424382进气纯量（m³/h）6×1424×1424×1428×1424×1422×1424×1422×1424×14233发电功率(Kw)6×5004×5004×5008×5004×5002×5004×5002×5004×5004年发电小时数（h）7200720072007200720072007200720072005年发电量（104kW.h/a）1836122412242448122461212246121224116286年供热量(GJ/a)6220841472414728294441472207364147220736414723939847年耗瓦斯纯量（104m³/a）61440940981840920440920440938868年耗瓦斯纯量（t/a）441729452945588929451472294514722945279742.5热力系统5.1燃气动力工艺流程详见插图4.2.5.2主要动力系统及辅助设备选择4.2.5.2.1供气系统气源，来自平煤集团各矿矿井煤层气（瓦斯）的抽放泵站。本次设计包括：四矿、五矿、六矿、八矿、十矿、十一矿、十二矿、十三矿、首山一矿。针对本工程，考虑机组安全设置以下安全措施：1）在机组进气总管处设置阻火器；2）在混合器前的燃气管线上设置专用瓦斯阻火器；3）在中冷器和增压器之间装有专用瓦斯阻火器，提高安全；4）在进气管和调速气门之间装有专用瓦斯阻火器；5）在输送管线上装有细雾防回火装置。燃气管道均采用无缝钢管；室外燃气管道采用地上高空敷设。因为燃气（瓦斯）属于湿燃气，输气管道敷设坡度不小于千分之三，在最低点处设置凝水缸。管道防腐为加强级防腐，防腐材料选用防腐胶带。防腐胶带相对于其他的防腐方式具有施工方便，劳动强度小等优点。4.2.5.2.2冷却水系统采用闭式循环冷却系统，冷却水选用略呈碱性的清洁水。机组冷却系统分为高温循环冷却系统和低温循环冷却系统。正常工作时高温循环水保持在70~80℃范围内，最高水温不超过85℃，最低水温不低于60℃；低温循环水低于40℃。为减少或避免冷却系统机件的腐蚀和水垢覆积，冷却水中添加适量的防腐油配制成防锈乳化液或其他冷却水处理剂。4.2.5.2.3余热回收系统燃气发动机所排烟气温度(≦630℃)较高，为充分利用这部分热量及减少对环境的热污染，在每台机组所排烟气管道上均加装一套针形管余热回收装置。非采暖期余热回收装置加热的热水(95℃)作为一次热媒去加热水-水换热器，生成热水(60℃)供矿上洗澡用。采暖期余热回收装置加热的热水(95℃)作为燃气发电机组厂房和泵房等建筑的采暖用水。每台机组烟道排气口均加装一台消音器，用以降低躁声，减少对周围环境的污染。4.2.5.2.4主要辅助设备选择2.6主厂房布置4.2.6.1主厂房型式------------主厂房布置按照常规模式布置，充分体现安全可靠、经济实用的设计指导思想。主厂房采用封闭式机房。厂房布置的主要尺寸表表4－3序号名称台数厂房跨度厂房全长轨顶标高下弦标高1四矿612m41m6m8.1m2五矿412m41m6m8.1m3六矿412m41m6m8.1m4八矿812m61m6m8.1m5十矿812m41m6m8.1m6十一矿212m21m6m8.1m7十二矿612m31m6m8.1m8十三矿212m31m6m8.1m9首山一矿612m31m6m8.1m4.2.6.2燃气发电机组厂房厂房内燃气发电机组采用横向顺列布置方案。燃气发动机前各留有一3.6m宽的纵向通道，便于行人及设备操作和检修等。在燃气（瓦斯）管道进厂房处，设置有紧急阀门，以备厂房内发生紧急情况时，可迅速切断气源。燃气发动机所排废气，用管道经余热回收装置后引向厂房外高处。机组运行时，厂房内门窗一律外开，并设置有大流量排风装置，防止可燃气体积聚等。厂房内设有一台10t的桥式起重机，跨度10.5m,起吊高度为4.5m。用于燃气发电机组的安装和检修起吊等。2.7乏风氧化装置4.2.7.1拟定机组选型煤矿是甲烷释放的主要源。煤矿通风流甲烷浓度非常低浓度，特别是低于1％，但是它的量非常大，特别是，一个煤矿通风流为100万Nm3/h，是温室气体释放到大气层的主要部分。根据平煤集团四矿或八矿通风回风井的排放情况，拟定风排瓦斯氧化装置，型号：Vocsidizer(Q=125000m³/h)。在下一步阶段设计中，再确定四矿还是八矿。用氧化器技术的特殊形式与传统发电厂锅炉技术相结合的方式，瑞典MEGTEC公司已经开发了使用非常低浓度的甲烷作为发电厂主要燃料专利技术。这种氧化器叫做Vocsidizer,用燃烧方式，是一种无火焰新生热型，不产生热Nox。瑞典MEGTEC公司是一家全球低浓度碳氢化合物释放控制设备的主要供应商。70年代以来，MEGTEC公司已经供应、安装3000套设施，其中700多套是Vocsidizer型。MEGTEC公司总部设在美国威斯康星州。Vocsidizer的技术中心坐落在瑞典Gothenburg。1994年，瑞典MEGTEC公司在英国煤矿现场建设了第一套通风流甲烷利用设施。这一目的是展示有效地减少煤矿通风流中非常低浓度甲烷的能力。成功地处理了甲烷浓度为0.3-0.6%的8000Nm3/h煤矿通风流。2001－2002年，瑞典MEGTEC公司在澳大利亚AppinColliery地区的一个煤矿现场安装了第二套通风流甲烷利用设施。目的有二个：一个是展示Vocsidizer使用嵌入式蒸气管路能利用低浓度甲烷的通风流能源加热水，另一个目的是展示这一系统能处理煤矿通风流甲烷一般的变化。展示项目工作了12个月，2005年4月5日，这一展示项目获得最佳温室气体项目称号。瑞典MEGTEC公司正在为澳大利亚BHPBilliton公司提供WestVAMP项目，计划2005年末或2006年初该发电厂开始运行，很可能是第一个最大规模的利用煤矿通风流作为主要能源的项目。WestVAMP项目处理的煤矿通风流量占通风井风流量的1/5。结合证明的多项技术，瑞典MEGTEC公司已经展示减少甲烷释放和将这部分能源转变成有用的形式的能力，如加热、冷却和电能等。4.2.7.2主机型号及主要技术参数型号：Vocsidizer型处理风量：Q=125000m³/h4.2.7.3动力系统风排瓦斯氧化装置工艺流程图如下：风排瓦斯氧化装置气源，来自平煤集团四矿或八矿的通风回风井。Vocsidizer型装置在与运营煤矿的通风回风井相连时，很重要的一点是不影响煤矿的通风系统。通过与通风回风井的侧面相连并且用Vocsidizer风机产生一个负压，VAM动力装置从风井抽风换气时，不会影响矿井的通风系统。如果Vocsidizer型装置发生任何故障，那么通风空气会自然一直进入大气，而不会对矿井通风系统造成影响。Vocsidizer型装置所产生的蒸汽并入平煤集团四矿或八矿的锅炉房蒸汽系统。4.2.7.4布置Vocsidizer型装置室外布置，一对Vocsidizer型组件（功率；125000m³/h）的体积大约为14m×14m×9m。本机组接近风井露天布置。2.8工程安全分析及对策4.2.8.1火灾爆炸危险性分析本工程使用的燃气（瓦斯）为易燃﹑易爆物，在静电﹑明火﹑雷击﹑电气火花以及爆炸事故等诱发下，均有发生火灾的可能，火灾危险性的大小与危险物质的多少及生产性质﹑操作管理水平﹑环境状况等有直接关系。主要生产场所及装置的火灾危险性分析：根据《城镇燃气设计规范》中的相应规定，本工程可能出现的危险环境为爆炸性气体环境，生产场所火灾爆炸危险性为：甲类生产类别，2区危险区域。4.2.8.2工程防火和消防措施本工程建设区域的总平面布置，根据生产发生﹑工艺要求及火灾危险性的大小等因素，各设施之间均按《建筑设计防火规范》﹑《城镇燃气设计规范》等的要求预留相应的安全防火间距，以防止一旦发生火灾造成火势扩大﹑蔓延。本工程在正常生产情况下，一般不易发生火灾，只有在操作失误﹑违反规程﹑管理不当即其他非正常生产情况下，才可能由各种因素导致火灾发生。因此，为了防止火灾的发生或减少火灾发生的损失，本工程在设计上采取了相应的防范措施，具体如下：采用密封良好的设备及管道输送燃气（瓦斯），防止泄露。燃气输配系统管道超压﹑检修放散均汇集至高处放空管。主厂房内设置大流量排风装置，防止可燃气体积聚等。在生产装置的控制室内设置可燃气体监测报警仪的报警系统，用以对监测主厂房内和其他容易泄露的地点进行监测。生产区内设置安全色和安全标志。4.2.8.3安全管理对策措施鉴于本工程的原料及产品为易燃﹑易爆物质，存在着发生火险的可能，因此各级领导应充分重视消防工作，并在生产过程中严格执行相应的操作规章﹑规程等制度。工程在建成后应加强消防设施的维护和管理，加强有关部门人员的安全培训﹑教育和考核，使消防设施能正常﹑有效地运转。增加安全投入与安全设施，完善机构和人员配置，实施监督与日常检查，并制定事故应急救援预案。4.3.电气4.3.1电力系统概况本工程平煤集团四矿、五矿、六矿、八矿、十矿、十一矿、十二矿、十三矿、首山一矿共九个矿建瓦斯发电工程。四矿地面35KV变电站的两回35KV电源分别引自平煤集团谢庄110KV变电站的35KV母线，两回35KV电源线路导线型号均为LGJ-150，线路长度分别为3.15km、7.06km。两台主变容量均为16MVA，电压变比均为35/6KV。35KV母线为双母线，6KV母线为单母线分段。目前该矿最大电力负荷为13000KW。四矿自备电厂装机容量为2x6MW，发电机接入厂内6KV配电装置，6KV母线为单母线分段接线，自备电厂出线两回接入四矿地面35KV变电站6KV母线与系统并网。八矿地面35KV变电站的两回35KV电源分别引自平煤集团焦庄35KV变电站的35KV母线，两回35KV电源线路导线型号均为LGJ-185，线路长度分别为2.426km、3.903km。两台主变容量均为16MVA，电压变比均为35/6KV。35KV系统为全桥接线，6KV母线为单母线分段。目前该矿最大电力负荷为24500KW。十矿地面现有一座6KV变电所，其两回6KV电源线路分别引自月台35KV变电站，第一回6KV电源线路导线型号为LGJ-185，线路长度为1.84km。第二回6KV电源线路导线型号为LGJ-2x120，线路长度为1.95km。矿井6KV变电所6KV母线为单母线分段。目前矿井6KV变电所最大电力负荷为6592KW。十一矿地面现有一座6KV变电所，其两回6KV电源线路分别引自香山35KV变电站，第一回6KV电源线路导线型号为LGJ-2x240，线路长度为1.7km。第二回6KV电源线路导线型号为2xLGJ-2x120，由两趟LGJ-2x120线路合并而成，线路长度为1.85km。矿井6KV变电所6KV母线为单母线分段。目前该矿最大电力负荷为9500KW。十二矿地面现有一座6KV变电所，其两回6KV电源均引自十二矿自备电厂6KV母线。两回6KV电源线路电缆型号均为VV-6/63x185，长22度均为0.3km。十二矿风井6KV变电所的两回6KV电源均引自矿井6KV变电所，其两回6KV电源线路电缆型号均为ZQP-6/63x120，长度均为200.25km。矿井6KV变电所和风井6KV变电所6KV母线均为单母线分段。目前矿井6KV变电所最大电力负荷为8000KW，风井6KV变电所最大电力负荷为2400KW。4.3.2.接入系统方案根据电站站址位置及周围电网实际情况，各矿电站机组接入系统方案如下：四矿电站每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，6KV母线为单母线分段接线，电站出线两回6KV线路至四矿自备电厂6KV母线，为电站并网联络线，每回并网联络线均为两根电缆，每根电缆型号均为YJV22-6/63X120，每回并网联络线长度均约1km。每台变压器容量为1250KVA，电压变比为6/0.4KV。八矿电站每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，6KV母线为单母线分段接线，电站出线两回6KV线路至八矿35KV变电站6KV母线，为电站并网联络线，每回并网联络线均为两根电缆并用，每根电缆型号均为YJV22-6/63X240，每回并网联络线长度均约0.3km。每台变压器容量为1250KVA，电压变比为6/0.4KV。十矿电站每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线I段，进口发电机组接入电站6KV母线II段，6KV母线为单母线分段接线，电站出线两回6KV线路至十矿6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线，每回并网联络线均为两根电缆，每根电缆型号均为YJV22-6/63X120，每回并网联络线长度均约0.3km。每台变压器容量为1250KVA，电压变比为6/0.4KV。十一矿电站每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，6KV母线为单母线分段接线，电站出线两回6KV线路至十一矿6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线，每回并网联络线均为电缆，型号均为YJV22-6/63X95，每回电缆长度均约0.5km。每台变压器容量为1250KVA，电压变比为6/0.4KV。十二矿电站每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，6KV母线为单母线分段接线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线，每回并网联络线均为电缆，型号均为YJV22-6/63X185，每回电缆长度均约0.2km。每台变压器容量为1250KVA，电压变比为6/0.4KV。4.3.4原则性电气主接线及布置四矿电站安装八台500KW燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后分别接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至四矿自备电厂6KV母线，为电站并网联络线。每台变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。八矿电站安装十二台500KW燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至八矿35KV变电站6KV母线，为电站并网联络线，每台变压------------器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。十矿电站安装四台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十矿6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线，国产发电机组变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。十一矿电站安装两台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十一矿6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线，变压器容量为1250KVA，电压变比均为6±2x2.5%/0.4KV。十二矿电站安装四台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线。变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。四矿电站安装四台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线。变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。五矿电站安装四台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线。变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。六矿电站安装四台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线。变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。十三矿电站安装两台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线。变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。首山一矿电站安装六台500KW国产燃气发电机组，发电机额定电压为0.4KV，额定电流为849安。每两台发电机组并列后为一组，分别接入各自的0.4KV母线，经各自变压器升压后接入电站6KV母线，电站出线两回6KV线路至十二矿风井6KV变电所6KV母线，为电站并网联络线。变压器容量为1250KVA，电压变比为6±2x2.5%/0.4KV。各矿电站6KV母线均为单母线分段接线，0.4KV母线均为单母线，高压厂用负荷由电站6KV母线供电，低压厂用负荷由电站0.4KV母线供电。6KV配电装置、0.4KV配电装置、6KV变压器均为屋内布置。以上设备及燃气发电机厂配套供应的电气柜均布置在电气室内。当机组起动时，从系统电网取得电源。4.3.5主要设备选择6KV配电装置选用KYN28A-12型中置式手车柜，低压配电装置选用GCS型抽出式开关柜。电力变压器选用SCB10节能型产品。电气设备详细型号见图

K5058-D0000-1。发电机控制、保护、信号、同期及配电设备均由燃气发电机厂组柜配套供应。根据有关各矿地面变电站的短路资料进行短路电流计算，所选电气设备均能满足短路电流动、热稳定要求。4.3.6二次部分有关各矿电站直流系统均装设一组蓄电池。直流系统母线为单母线，电压为220V。经计算选用一套65AH阀控式密封免维护铅酸蓄电池直流电源成套装置，为全厂直流负荷用电。直流系统组屏安装在电气室内。电站不单独设控制室，发电机控制、保护、信号、同期及配电设备均由燃气发电机厂组柜配套供应，布置在电气室内。控制方式为直流220V强电控制，红绿灯监视。设有一套能重复动作并延时自动解除音响的事故信号和预告信号装置。在电气室控制的设备有：发电机、变压器、6KV线路等。装设一套手动准同期装置。测量、计量表计按“DL/T5137-2001”《电测量及电能计量装置设计技术规程》装设。继电保护及自动装置按照“GB50062-92”《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》装设。4.4.热工控制及检测4.4.1概述某煤业(集团)四、五、六、八、十、十一、十二、十三、首山矿均属高瓦斯或突出矿井,目前各矿均建或在建瓦斯抽放泵站。为综合利用瓦斯，在以上各矿共建38台500GF1-3RW型燃气发电机组。各矿的机组分配情况如下：四矿6台、五矿4台、六矿4台、八矿12台、十矿8台、十一矿4台、十二矿4台、十三矿2台、首山一矿6台。本设计考虑对各矿的燃气发电机组及其高低温双循环水冷却系统，燃气压力、温度及流量等参数进行热工检测和控制，并对机房内瓦斯泄漏进行安全监测。设计依据为《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058-92)，《煤矿安全规程》，《建筑设计防火规范》(GBJ16-872001年版)及现行的有关瓦斯及燃气等方面的规范、规程，燃气发电机组厂家提供的产品资料及技术要求，并满足工艺专业的要求。4.4.2控制室、控制方式及控制水平根据有关的规程、规范及安全要求，各矿燃气发电机组热工控制室均设在发电机房外，和电气控制室联建。每台燃气发动机组均配套监控仪和控制屏。监控仪由微电脑控制，安装在发动机上，通过相应的传感器分别将发动机的转速、轴温、油温、油压、冷却水温、排气温度等信号送入监控仪。监控仪具有就地显示及远传功能。当发动机参数达到报警值时，监控仪发出声光报警信号，同时将报警信号传至机组控制屏上进行声光报警；当发动机参数达到停车值时，监控仪发出声光报警信号，同时将停车信号传至机组控制屏上进行声光报警，并控制发动机关闭电磁阀，发动机保护停机。控制屏设在电气控制室内，对发电机的电压、电流、频率、功率及运行状态等参数进行显示，超限时声光报警。机组的控制及保护通过控制屏来完成。机组设有发动机油压低保护，水温、油温高保护，超速安全保护，过电流、逆功率保护，电机超温、欠压、短路保护等。对燃气管道设浓度检测装置。当CH4浓度高于30%时，送入储气罐内；浓度高于6%但低于30%时，燃气直接送入发电机组进行发电；浓度低于6%时，由排放装置放散。热工控制室内设热工仪表柜，对储气罐的压力、温度，燃气发电机组的总进气压力、温度及流量，高低温双循环水冷却系统的进水、回水温度、压力等参数进行监测。并将燃气发电机组的总进气量远传至CDM中心。在控制室内热工仪表柜上设冷却水池、消防水池及消防循环水池液位显示，以实现各泵的远方控制。控制室可将站内发电机控制系统、进气控制系统及循环水冷却系统集成，接收各控制系统的生产运行参数，显示系统的流程画面，并通过标准数据口向上级管理部门传送，以实现发电生产及管理的自动化。4.4.3设备选型机房内及易燃易爆处设备均选用防爆型,热工控制室内设备选用一般型。动力及控制电缆采用阻燃型。机房与控制室间电缆采用电缆沟敷设方式，电缆进出控制室和机房处应做好防火处理。其它电缆采用直埋敷设方式。4.4.4安全监测为保证各燃气机组安全运行，防止瓦斯气体泄漏造成机房内瓦斯浓度超标，引起人身中毒或瓦斯爆炸事故，各矿均设一套瓦斯监测监控系统。该系统监控站放在热工控制室内，在机房内顶部设瓦斯传感器。各传感器可就地显示瓦斯浓度值，超限时进行声光报警，并将监测到的信号远传至控制室监控站。该监控站可显示各传感器的信号，并通过键盘或遥控器修改参数，瓦斯浓度超限时间声光报警。在机组运行的现场不得有明火。当机房内瓦斯浓度在爆炸和中毒范围内时，必须强制通风，降低浓度后方可启动机组。4.5.给排水5.1给水4.5.1.1概述某煤业集团煤层气发电工程是利用燃气发电机组对井下排出的瓦斯气体进行发电。根据各矿井下瓦斯排放量确定各矿瓦斯电站的机组台数。国产机组供水的系统采用带机械通风冷却塔的二次循环供水系统。由二台机械通风冷却塔及一台高温循环水泵，一台低温循环水泵和一台备用泵组成。主要向机组高、低温循环冷却系统供水。机组针形余热回收装置热水循环由两台热循环泵组成。（一用一备）。该系统补水采用经全自动软化水处理装置处理后的水。利用机组余热通过热交换器可供矿井洗浴用水或电站采暖。