煤层气发电项目可行性研究报告报批

PAGE煤层气发电项目可行性研究报告（报批版）###############有限责任公司#######年三月目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章概述 11.1企业概况 11.2项目可行性研究报告编制依据 41.3项目可行性研究范围 51.4项目建设的必要性 61.5项目建设条件 91.6主要技术原则 11第二章瓦斯气供应 13第三章瓦斯气甲烷浓度爆炸界限问题的研究 203.1##########煤矿井下抽放瓦斯气成份 203.2井下抽放瓦斯气压力、温度与甲烷浓度爆炸极限关系的论述 203.3瓦斯气加压设备的出口压力 243.4结论 24第四章电力系统 264.1电力系统概况 264.2电力负荷预测 264.3电力平衡 274.4接入系统 27第五章装机方案 295.1建设规模的确定 295.2装机形式的选择 295.3机组选型 31第六章厂址条件 346.1厂址选择 346.2建厂条件 346.3厂址选择意见 36第七章工程设想 377.1厂区总平面布置 377.2发电工艺热力系统 377.3瓦斯气输配系统 407.4电气部分 427.5热工控制系统 447.6土建部分 45第八章环境保护 478.1基本情况 478.2主要污染源及污染物 478.3编制依据和采用标准 478.4污染防治措施 498.5环境影响分析 51第九章消防、劳动安全及工业卫生 529.1消防 529.2劳动安全及工业卫生 54第十章节约与合理利用能源 59第十一章组织机构与人力资源配置 6011.1组织机构及隶属关系 6011.2劳动力资源配置 61第十二章项目轮廓进度 6212.1建设进度设想 62第十三章投资估算及财务分析 6313.1投资估算及资金筹措 6313.2成本费用估算 6413.3企业财务分析与评价 66PAGE2第一章概述1.1企业概况阳泉市####################公司成立于2001年3月8日，由阳泉市人民政府和山西省经济建设投资公司资产重组，出资组建。2004年12月28日经阳泉市人民政府与国家开发投资公司协商将阳泉市政府持有的南煤集团部分股权转让给国家开发投资公司，实现股权重组，2005年1月15日在北京举行了股权重组及项目合作协议的签字仪式，正式成为国家开发投资公司煤炭公司控股企业。重组后资产总额为109037万元，注册资本22892万元。资本金及股权结构情况为：国家开发投资公司出资14193万元，占62%，山西省经济建设投资公司出资5647万元，占24.67%，阳泉市国资委出资3051万元，占13.33%。集团公司现有员工8500人，资产总额10.9亿元，注册资本2.29亿元。南煤集团公司现管辖有##########（分公司）、大阳泉（子公司）两个生产矿井、南煤化工、广源实业、富源活性炭、通泰铁路等四个非煤产业子公司和集团供应、销售两个分公司。集团公司新成立了新型环保建材公司（年产2.6亿块煤矸石烧结砖），一期工程于2005年8月已经投入生产；同时集团公司已经开工建设2×135MW煤矸石电厂；正在筹建西上庄接替井田大型煤电一体化企业（西上庄井田储量9.6亿吨、面积53km2），拟建设6.00Mt/a矿井及配套的洗煤厂和4×600MW坑口电厂。⑴##########矿井##########矿井是####################公司集团公司的核心企业，其前身##########煤矿成立于1952年，系国家出资收购小煤窑归地方国营后建矿。1958年矿井核定生产能力42万吨，1960年元月建成7.5km的白南铁路专用线，1962年煤炭部徐州会议决定，##########煤矿为国家统配煤矿。1978年列入煤炭部老矿挖潜技术改造矿井，1979—1984年国家投资2148万元进行了##########煤矿建矿以来最大规模的技术改造，矿井设计能力0.90Mt/a。为了提高煤炭质量和经济效益，煤炭部以（1984）煤加局计字23号文批准建设矿井选煤厂。1985年5月至1989年国家投资1417万元建成了年洗选能力90万吨的选煤厂。1992年投资600万元进行了选煤厂配套工程，安装二套洗选设备及配套的地面储煤场，洗煤厂入洗能力达0.90Mt/a。1990年申请国家计委立项投资533万元，1991年元月建成矿井瓦斯抽放系统，1995年建成1万m32001年3月####################公司集团公司组建成立后，企业确立了“千方百计提高职工收入是我们永恒的追求”的企业理念和“大力提升煤炭主业、调整产业产品结构”的指导思想，为了从根本上治理瓦斯消除隐患，增强矿井防灾、抗灾能力，抓住煤炭市场好转的机遇，2002年—2004年##########矿井自筹资金7500余万元，由煤炭工业部西安设计研究院负责设计，对矿井的采掘工作面装备、矿井通风系统、瓦斯抽放系统、矿井主供电线路、监测监控、运输系统等六大系统进行了技术改造，矿井设计生产能力由0.90Mt/a提高到2.00Mt/a。矿井的生产能力由山西省煤炭工业局以晋煤规发[2003]第686号及晋煤行发[2004]第972号文件核定为2.00Mt/a，2005年原煤产量完成190.20万吨。⑵大阳泉矿井大阳泉煤炭有限责任公司是####################公司集团公司的子公司，其前身大阳泉煤矿属国有地方重点煤矿，是原白羊墅煤矿的接替矿，1977年开工建设，1980年正式列入国家计划，一期设计能力为45万吨/年，二期设计能力为120万吨/年，1992年底建成投产，投产规模为45万吨/年。1997年矿井经高产高效技术改造，新增加15#煤放顶煤综合机械化采煤工作面和综合机械化掘进工作面，矿井形成120万吨的生产规模，经过对采、掘、供电、运输、通风等主要生产系统的改造，矿井生产能力达120万吨/年，2004年11月山西省煤炭工业局以晋煤行发[2004]972号文和阳煤政发[2004]152号文件批复矿井核定生产能力为120万吨/年，2005年原煤产量完成105.60万吨。1.2项目可行性研究报告编制依据1.2.11）##########煤矿瓦斯发电厂可行性研究报告委托书。2）项目单位提供的基础资料3）有关燃气发电机组及工程应用技术资料和报价。4）国家现行有关规程、规范1.2.21）《煤矿安全规程》（2006）2）《石油和天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）3）《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）4）《建筑设计防火规范》（GBJ16-2006）5）《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）6）《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-94）7）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）8）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）9）《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）10）《工业企业总平面设计规范》（GB5087-93）11）《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）12）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）13）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）14）《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）15）《工业金属管道设计规范》（GB50316-2000）16）《电力建设安全工作规范》（DL5009.1-3）17）《供配电系统设计规范》（GB50052-95）18）《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）19）《35KV-110KV变电所设计规范》（GB50059-92）20）《低压配电设计规范》（GB50054-95）21）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）22）《中华人民共和国环境保护法》23）《建设项目环境保护设计规定》24）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》25）其他有关的法律、法规、规程、规范等。1.3项目可行性研究范围根据项目单位提供的有关基础资料和委托要求，本可行性研究报告研究的主要内容有：1）瓦斯发电厂建设的外部环境分析包括：a、瓦斯气资源量分析；b、瓦期发电厂厂址选择及厂址条件的论证。2）瓦斯气甲烷浓度爆炸界限问题的研究论证；3）瓦斯气综合利用的工艺方案及相应工程包括：a、瓦斯发电厂装机规模的确定，机组形式的选择及论证；b、接入系统方案及电气主接线方案论证；c、电厂厂区总平等布置，发电主厂房建筑及设备布置；d、瓦斯发电厂各附属工艺系统方案论证，确定各系统主要设备的选型。4）其他相关问题、包括a、消防、劳动安全及工业卫生措施，节能措施的论述。b、电厂生产对环境影响及治理措施的论述。5）工程的投资估算及财务分析6）提出结论性意见需要由项目单位另行委托研究的配套项目有：1）瓦斯发电厂接入系统设计；2）瓦斯发电厂环境影响评价；3）瓦斯发电厂工程地质勘察；4）瓦斯发电厂水资源论证。1.4项目建设的必要性环境污染已成为制约我国经济可持续发展的瓶颈，如何构筑能源、资源，环境一体化的可持续发展能源体系，是从现在起就要开始重点研究并逐步实施的战略性问题，从全世界范围来讲，工业的不断发展，大量化石燃料的使用，已经给地球带来了严重的环境恶化，而且将面临更为严重的挑战。##########矿井瓦斯气含量大，浓度高，储量较为在丰富，在煤矿开采过程中，因为井下抽放的瓦斯气将是非常好的清净能源，对瓦斯气加以利用进行发电将是一个很好的途径，并能形成新的经济增长点，否则对空排放不仅造成清净能源的浪费，而且还将造成严重的环境污染，因此利用井下瓦斯气进行发电完全符合我国资源综合利用和可持续发展战略。1.4.1##########煤矿属于高瓦斯矿井，由于井下瓦斯爆炸，会直接影响到矿井的正常生产，威胁井下作业人员的人身安全和共公财产，因此该矿井在开采过程中必须进行抽放，而利用抽放出的井下瓦斯气进行发电，既可以形成新的经济增长点，以又可以以抽促产，以用促抽，从而达到保证煤矿安全生产的目的。1.4.2井下抽放的瓦斯气其主要成份是甲烷、氧气、氮气，一般不含有含硫气体和其他有害气体，同时含有少量的固体粉尘和水雾，而甲烷气体是一种温室气体，其温室效应是二氧化碳气体的21倍，如果不加以利用，直接排向大气，并且在大气层处形成一个甲烷气体库，这将导致地球反射太阳光时，在大气层处遇到这个甲烷气体库，太阳光又被反射到地球上，从而使地球的表面温度逐年上升，导致全球变暖最终破坏地球的生态环境。由此可见，对瓦斯气的综合利用是保护大气环境的需要。1.4.3煤矿井下抽放的瓦斯气属于一种中等热值的可燃性气体，它的热值平均为3000Kcal/m3左右，抽放浓度范围一般为25%-55%，平均浓度为40%左右，它的主要成份为CH4、N2和O2，是一种优质的清洁能源，每1000m3##########煤矿井下抽放的瓦斯气为煤炭开采前、开采中、开采后抽放，抽放的甲烷浓度和气量在一定的时间内可以保持相对稳定，设计抽放初期规模（纯瓦斯）为100m3/min，随着矿井规模的不断扩大，抽放量的规模将会继续增加，甲烷浓度在9%-65%范围内变化，这为利用瓦斯气进行综上所述，井下瓦斯气的开发利用具有改善煤矿安全，保护大气环境，优化能源结构，增加新的经济增长点，实现节能减排目的等多重效益。在我国，井下抽放的瓦斯气首先被用来民用，目前许多煤矿企业都自主建设了瓦斯气民用工程，但由于民用的间断性及用气量有限，再加上煤矿井下抽放的瓦斯气量远远大于民用耗气量，同时煤矿一般都远离大中城市，因此很多煤矿企业都将剩余的大量的井下瓦斯气用于发电项目。所以##########煤矿利用井下抽放的瓦斯气为燃料，采用燃气发电装置进行发电，是非常明智之举，具有远见卓识。该项目建成后，不仅解决了瓦斯气直接排放对大气环境带来的危害，同时可以为当地增加新的经济活力，形成新的经济增长点，而且完全符合国家环保部2008年7月1日颁发的煤层气排放标准的规定，从而实现经济的可持续发展，因此建设##########煤矿瓦斯发电工程项目是非常必要的。1.5项目建设条件1.5.1eq\o\ac(○,1)《关于发展热电联产的规定》。急计基础[2000]1268号eq\o\ac(○,2)《关于进一步开展资源综合利用意见的通知》。国发[1996]36号eq\o\ac(○,3)eq\o\ac(○,4)国家八部委下发的《煤矿瓦斯治理与利用实施意见》eq\o\ac(○,5)《煤层气开发利用“十一五”规划》eq\o\ac(○,6)国家发改委2007年4月发布的《关于利用煤层气发电工作的实施意见》eq\o\ac(○,7)《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》eq\o\ac(○,8)《国家发改委关于提高电力发电企业上网电价有关问题的通知》eq\o\ac(○,9)煤层气（煤矿瓦斯）排放标准暂行办法（GB21522-2008）1.5.2eq\o\ac(○,1)瓦斯气供应：根据##########煤矿《瓦斯抽放工程初步设计说明书》，矿井每分钟可抽放瓦斯纯量60m3/min。预计抽放瓦斯浓度为9%-65%范围。eq\o\ac(○,2)厂址条件：项目单位为本项目提供了一处备选厂址，位于矿井的旧6吨锅炉房，厂址所在地地势平坦、开阔，可以满足本项目的建厂需要，矿区内的施工道路可满足本项目建设材料及设备运输的要求。eq\o\ac(○,3)供水水源：瓦斯发电厂供水水源可就地打井取自地下水，或直接取自矿井水处理厂，瓦斯发电厂小时用水量很少，不超过10m3/h。eq\o\ac(○,4)并网条件：该电厂装机容量小，属于矿井自备电厂，机组端电压为400V，通过升压变压器升压成6KV，并入矿井二次侧系统。1.5.3瓦斯发电厂作为资源综合利用电厂在并网运行，上网电价方面均可享受国家的优惠政策，因此瓦斯发电厂在投运后，其电力销售无后顾之忧，瓦斯发电厂上网电价比照生物质能发电项目上网电价（执行当地2005年脱硫机组标杆上网电价加补贴），大大高于普通燃煤发电厂上网电价，按照2008年8月由山西省物价局（晋价商字[2008]236号）转发《国家发改委关于提高火力发电企业上网电价有关问题的通知》的通知，从2008年8月20日起，瓦斯发电厂的上网电价为0.37元/kwh，所以本项目建成投运后，效益大为可观。1.6主要技术原则eq\o\ac(○,1)瓦斯发电厂装机规模将根据矿井瓦斯气的资源量，场地条件进行确定，做到统筹设计，一步到位，并留有发展空间。eq\o\ac(○,2)采用先进成熟的工艺和可靠的技术设备，机组选型要根据气源情况，按照适应气源、高效率、无故障运行时间长的原则进行配置，确保项目经济效益，环保效益最大化。eq\o\ac(○,3)厂址选择应尽可能靠近气源，现有的变电站，从减少瓦斯气输送管道和电力线路的投资，厂址选择并应尽可能地利用矿区存量土地或不适于耕种的土地，以保护耕地。eq\o\ac(○,4)各工艺专业设计以节约能源，改善环境，减少占地，合理控制工程造价，提高经济效益为前提原则。eq\o\ac(○,5)电厂热工控制、保护、电气控制及保护均采用微机控制，以提高电厂的自动化水平，实现减员提效。eq\o\ac(○,6)矿井瓦斯气是易燃易爆的甲类物质，设计中应严格执行国家或行业的有关规范和标准，建立完善的瓦斯监控系统及消防系统，以保障安全生产。eq\o\ac(○,7)电厂需配套的辅助生产设施，应尽可能利用附近的现有设施，以节省投资。

第二章瓦斯气供应我国煤层气资源丰富。据煤层气资源评价，我国埋深2000m浅煤层气地质资源量约36万亿立方米，主要分布在华北和西北地区。我国煤田地质构造复杂，部分含煤盆地后期改造较强，构造形态多样，煤层及煤层气资源赋存条件在鄂尔多斯等大中型盆地较为简单，在中小盆地较为复杂。吕梁山以西的鄂尔多斯盆地东缘及吕梁山与太行山之间的山西断隆(包括沁水盆地)，构造条件有利于煤层气开发。南煤集团地处沁水煤田阳泉矿区南东部边缘，公司煤田面积23.7464km2，东西总长度约5.75km，南北总宽度约5km。采矿许可证批准开采3号、6号、12号和15号煤层。##########和大阳泉两个煤矿井田相连，其中：##########矿井井田面积为12.6186km2，截止2005年底，矿井保有地质储量5595万吨，可采储量3460万吨。大阳泉矿井井田面积为11.1278km2，截止2005年底，矿井保有地质储量6855.5万吨，可采储量3243.6万吨。井田内主要含煤地层为下二迭统山西组和上石炭统太原组，分述如下：1．山西组（P1S）：为本井田主要的含煤地层之一，岩性以灰～深灰色泥岩、砂质泥岩间夹灰色、灰白色砂岩为主。含煤3～6层，分别为1、2、3、4、5、6号。其中3、6号煤层为较稳定的局部可采煤层，其余均为不可采或零星可采煤层。本组厚42.0～72.0m，平均厚56.68m。本组煤层的特点是：顶底板岩性变化较大,厚度两极值相差很大，如3号煤厚度为0～2.40m，6号煤厚度为0.31～1.80m。原因是由于在二迭纪初，海水退出及当时地壳升降幅度变化大，不但使煤层厚度两极值变化较大，而且各地层之稳定程度亦较差。2．太原组（C3t）：是本井田主要的含煤地层，为一套海陆交互相含煤地层。岩性以深灰～黑色泥岩、砂质泥岩间夹灰白～深灰色砂岩和深灰色石灰岩为主，含煤6～8层，分别为8、9、10、11、12、13、14、15号煤，其中12号煤较稳定，大部可采，15号煤稳定全区可采，其余为零星可采和不可采煤层，本组厚116.8～139.0m，平均厚121.25m。本组与太原西山标准剖面对比，可分为三个岩层组合段。①下段：是底界砂岩（K1）至15号煤层（丈八煤）之底，厚度14.34m左右，底部K1砂岩整合于本溪组之上，为灰白色细～中粒砂岩，厚度6.19m左右。②中段：15号煤层至猴石灰岩（K4），厚度为61.6m左右。由三层海相石灰岩石，碎屑岩及煤层组成。自下而上灰岩为：四节石灰岩（K2），厚3.40～6.13m，平均厚4.89m；钱石灰岩（K3），厚1.40～5.36m，平均2.95m；猴石灰岩（K4），厚0.36～2.36m，平均1.53m。煤层自下而上为15号煤（丈八煤）、14号煤（四节石下煤）、13号煤（钱石下煤）、12号煤（四尺煤）、11号煤（猴石下煤）煤层。其中15、12号煤层为全区可采煤层。③上段：由K4石灰岩顶面至8号煤层老顶第三砂岩（K7），平均厚度45.31m。岩性由灰白～深色砂岩、黑色泥岩、深灰色砂质泥岩及煤层组成。煤层由下向上为10、9、8号煤，均为不可采或零星可采煤层。9号和8号煤层下，分别发育有一层细～中砂岩，即K5、K6标志层。本组旋回结构明显，灰岩标志层发育稳定，地层、煤层极易对比。本组中段各煤层厚度的极值差很小。煤层厚度较大的15、12号煤，其顶板一般皆是黑色泥岩，说明当时离海较远；而厚度较薄的13、14号煤，其直接顶板均为石灰岩，说明当时离海很近，当时地壳稍有下降，即为海水所淹没，煤层受到洗刷。本组上段各煤层厚度极值相差很大，煤层结构复杂，且规律性较差。这是由于石炭纪末，海水退出及当时地壳升降幅度变化大所致。南煤集团##########矿井建有地面永久瓦斯抽放系统，对井下瓦斯进行高低浓度分系统独立抽放。2005年瓦斯抽采总量达1277万m3(纯量)，抽采率达到60%，抽采浓度8-65％，且逐年递增，利用量为抽采量的50%左右，剩余部分直接排放到大气中。根据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、瓦斯抽采纯量及服务年限如下表：煤炭储量和瓦斯赋存量、抽采量一览表项目煤矿保有煤炭资源储量吨煤瓦斯含量瓦斯储量瓦斯抽采纯量服务年限（万吨）（m3/t)(万m3)（m3/min)（a）##########矿井559512671406015合计12450149400100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： 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；Wh――煤层瓦斯含量，m3/t；Wc――煤层残存瓦斯量，无烟煤取1.50m3瓦斯抽采纯量按下式计算：其中，Q矿--瓦斯抽采纯量，m3/min；M--矿井日产量，t；N--每吨煤瓦斯可抽量，m3/t；η--矿井瓦斯抽采率，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，结合矿方抽采的实际情况，确定矿井的瓦斯抽采率为50％；α--备用系数，取0.2；选择抽采方法的原则抽采瓦斯方法、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。a、为提高瓦斯抽采率应采用开采层、采空区相结合的综合抽采方法。b、当井下采掘工作面所遇到的瓦斯主要来自开采层本身，只有抽采开采层本身的瓦斯才能解决问题时，应采用开采层瓦斯抽采。c、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采。d、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，应采取围岩瓦斯抽采措施。总之，确定瓦斯抽采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采瓦斯方法。瓦斯抽采方法南煤集团公司##########矿井现采用的瓦斯抽放方法主要是上下邻近层抽放和采空区抽放，尾巷卸压抽放。回采工作面：主要采用采空区和上邻近层抽放。在工作面尾巷内每隔50米（以30、60度仰角向工作面上部）打两个抽放钻孔（一个高位孔、一个低位孔），钻孔长度为70米左右。同时为解决初采期间瓦斯问题，在距切眼10米、20米处各打一低位孔，倾斜长度为40米左右，终孔位置为白砂岩。在工作面专用排瓦斯尾巷敷设φ380mm或φ530mm瓦斯抽放管（与抽放钻孔接通），通过地面CBF410或CBF610水环真空泵抽放回采工作面采空区及上、下邻近层瓦斯。上述瓦斯抽放方法主要解决的是开采层上、下邻近层的瓦斯，本煤层开采期间的瓦斯主要靠风排解决。由于南煤集团##########公司矿井现采的两个煤层，煤层透气性系数偏低，12#煤层煤层透气性系数为0.00015m2/(at2·d)；15#煤层透气性系数为0.000344m2/(at12#煤层瓦斯含量较高，为14.7～15.5m3/t(参考阳煤集团测定数据)，在实际生产过程中经常出现瓦斯超限的现象，特别是在12#煤层薄煤层综采工作面、综掘工作面投产之后，采掘工作面瓦斯涌出量显现增大，回采工作面最高时达24m3/min(纯量)，已成为严重制约采掘进度的瓶颈。CBF610水环真空泵正常抽放量为100m3

第三章瓦斯气甲烷浓度爆炸界限问题的研究3.1##########煤矿井下抽放瓦斯气成份##########煤矿井下瓦斯抽放采用负压抽放，同时抽放管路受密闭条件的限制，致使井巷中的空气被大量吸入抽放管路中，导致井下抽放的瓦斯气中甲烷含量在9%-65%之间。由于##########矿井属于生产矿井，根据项目单位提供的井下瓦斯气的数据进行分析。数据如下：井下抽放瓦斯气O212.4%N247.57%CH440%CO20.03%低位热值3270kcal/Nm3密度0.716kg/(ISO条件下)3.2井下抽放瓦斯气压力、温度与甲烷浓度爆炸极限关系的论述3.2.1井下瓦斯气爆炸极限影响因素井下抽放瓦斯气是甲烷CH4和空气的混合气体，其中含有较高比例的氧气，甲烷是易燃易爆气体，在一般条件下（即常温常压下），甲烷在空气中的浓度在5%-16%时，遇火即会爆炸，这个范围称为甲烷混合气体在常温常压下的爆炸范围，其甲烷浓度的上下限为混合气体爆炸的上下极限。但是含有甲烷的混合气体的爆炸极限不是一个固定值，它将随着各种因素的变化而变化。我们综合分析各种有关资料，对影响爆炸极限的因素分述如下：①原始温度：甲烷与空气的混合气原始温度愈高，则爆炸极限范围愈大。趋势是爆炸下限降低而爆炸上限增高，原因是混合气温度升高，其分子内能增加，使原来不燃不爆的混合物变为可燃可爆混合物，因而温度升高使爆炸危险性增大，爆炸上限增高。②原始压力：甲烷与空气的混合气的原始压力对爆炸极限影响很大。趋势是压力增大，爆炸极限范围扩大，尤其是爆炸上限显著增高，原因是系统压力增高，使得分子间距缩小，分子与分子的碰撞机率增大，使得燃烧的最初反应以及反应的进行，更为容易。③含氧量：含氧量对可燃气体的爆炸极限影响也非常大。原始的甲烷气体中含氧量是很低的，但在储存、运输、置换等操作过程中，若有空气混入，含氧量会大大增加，导致爆炸极限范围扩大，尤其是爆炸上限提高的更快。在ISO条件下，甲烷在空气中的爆炸极限为5%-16%，而在纯氧状态下变为5%—61%，极限范围是空气中的5.6倍，可见氧气对爆炸极限的影响之大，其原因在于在纯氧环境下甲烷分子与氧分子按触的几率比在空气中多的多，而且没有了与反应无关的氮分子，二氧化碳分子，减少了吸收热量的多余分子，从而爆炸危险性大大增加了。④惰性介质：假如甲烷的混合气当中所含的惰性气体的体积百分数增加，则爆炸极限范围缩小，若惰性气体的体积百分数提高到某一数值，可使混合气体爆炸。因为惰性气体的增加，减少了甲烷分子与氧分子的接触机会，而且破坏了燃烧过程的连续反应，因而爆炸的危险性大大下降。eq\o\ac(○,5)容器的几何尺寸：储存甲烷容器的几何尺寸对爆炸极限亦有影响。实验证明容器直径愈小，爆炸极限范围愈小，对同种可燃物质而言，管径愈小，其火焰蔓延速度亦愈小。当火焰通道小到一定程度时，火焰即不能通过，该间距称为最大灭火间距。甲烷分子的临界直径为0.4-0.5mm。由此可见，在保证使用性能的前提下，输送瓦斯管道越长，直径越细，火焰的传播速度就越慢，这是因为随着管道直径的减小，因管壁的冷却效应而产生的热损失就会逐步加大，参与燃烧的活化分子就越少，导至燃烧温度与火焰传播速度就相应降低，直至爆炸解除。3.2.2①美国矿山局制定的瓦斯气中甲烷浓度爆炸极限的公式：UEL（press）=14.1+20.4Logp式中：P为瓦斯气的压力，单位为大气压。瓦斯气在不同的温度下，其爆炸上限需要进行温度系数校正，其温度校正系数为：1+0.000721(t-25)利用##########煤矿抽放的井下瓦斯气为燃料，假定本项目采用QDR20型燃气轮机进行发电，其要求的燃气进气压力为0.9Mpa，燃气加压后温度达到160℃，根据##########煤矿井下瓦斯气的工业分析数据，按照上述公式进行计算，结果是：在上述条件下##########煤矿抽放的瓦斯气的爆炸上限为39.88%（甲烷浓度），如果再加上最低安全系数15%，爆炸上限将会更高。这说明假如本项目采用燃气轮机进行发电（燃气轮机即飞机发动机），为了保证电厂的安全运行，##########煤矿井下抽放的瓦斯气中甲烷含量至少应在45.88%以上，这样使用才是安全的，但现实情况是不允许的，同时井下抽放也是不可能实现的，项目单位也不会同意这样利用。那么在现实当中，有没有要求燃气进气压力非常低的燃气轮机呢？回答是没有此类产品，燃气轮机好比蒸汽轮机单机容量都比较大，就拿晋城煤业集团寺河15MW瓦斯电站来说，当时该公司建立这个电站的初衷就是要证明瓦斯能够发电，其单机容量为2000kw，要求进气压力0.9Mpa，随着瓦斯发电在全国的普及，至今没有一家瓦斯发电厂采用燃气轮机进行发电，原因就是安全问题。从世界范围来看，最小的燃气轮机进气压力也要求在0.6Mpa以上。因此利用井下瓦斯气为燃料，采用燃气轮机进行发电，从安全运行角度来看是不可行的。3.3瓦斯气加压设备的出口压力通过负压抽放泵将井下瓦斯气抽放至地面，其出口压力一般为4Kpa-8Kpa，而采用活塞式燃气内燃发动机（即汽车发动机）发电机组进行发电，其要求的进气压力一般在5Kpa-60Kpa。在这种压力下，使用井下瓦斯气是安全的，其爆炸极限没有太大变化，甲烷浓度基本上与常温常压下甲烷浓度的爆炸极限5%-16%相同。但是要采用燃气内燃发动机发电机组，利用井下瓦斯气进行发电，就需要将井下瓦斯气进行首先加压，然后再送给燃机发电。3.4结论①井下抽放的瓦斯气其爆炸极限是不固定的，它与压力、温度含氧量和容器几何尺寸等因素有关。②瓦斯气的压力大小对爆炸的极限影响较大。③利用井下抽放的瓦斯气为燃料，采用燃气轮机进行发电，从安全运行角度是不可行的，从井下抽放的现实情况来讲，达到安全浓度以上也是不可能实现的。④利用井下抽放的瓦斯气为燃料，采用活塞式燃气内燃发动机发电机组，从安全角度讲是可行的。

第四章电力系统4.1电力系统概况##########煤矿位于山西省阳泉市境内，属阳泉地区电网管辖，虽然该地区有多座大型火力发电厂，但是主要电量供应京津唐地区，很少的一部分电量供应本地区使用。按照《##########煤矿初步设计说明书》，##########煤矿设计确定两回电源。##########煤矿瓦斯发电厂位于##########煤矿旧6吨锅炉房，矿井有主井工业场地变电所10KV/6KV一座，主变容量为2×6000KWA。4.2电力负荷预测近年来，随着阳泉市地方经济的持续、快速发展，对电力的需求量要求很大，供用电矛盾依然十分突出，仍需新建或扩建一批能源综合利用发电项目，以缓解本地区的供用电矛盾。根据预测，到2010年阳泉市社会用电总量将由2005的600亿千瓦时增长到900亿千瓦时，用电负荷将达到700MW，现有电力将不能够满足该市用电需求，“十一五”期间，山西省电力公司和阳泉市政府将采取一系列措施，在推动电网建设和发展同时积极支持本地区的电源建设。4.3电力平衡山西省##########煤矿瓦斯发电厂装机规模为4000KW，并充分考虑到##########煤矿由于生产规模的不断扩大和瓦斯抽放量的不断增加，而为后续扩大瓦斯发电规模留有建设余地。由于该瓦斯发电厂装机规模较小，对本地区电网供电能力和对电网的影响非常有限，因此该可研电力平衡仅在##########煤矿供电区域范围计算。##########煤矿属于生产矿井，其矿井用电负荷为1.6万KW，矿井正常生产时，每年耗电量为1.27亿KWh，瓦斯发电厂建成投产后，每年发电量约为2534万KWh，仍有大约1亿KWh的用电缺口。4.4接入系统##########煤矿瓦斯发电厂项目装机规模为4000KW，进行单循环发电，发电机组出口端电压为0.4KV。该项目厂址距矿井10KV/6KV变电站约2km。考虑到本项目特点和并网变电站的具体条件，瓦斯发电厂直接与矿井变电站6KV侧相连，实现局域并网6KV并网方案瓦斯发电厂接入##########煤矿工业场地10KV/6KV变电站。瓦斯发电机组出口端电压为400V，通过一个升压变压器，其容量为6300KVA，升成6KV后，与矿井10KV/6KV变电站二次侧相连，实现局域并网，为矿井提供电力。接入系统电路采用单回钢芯铝绞线，LGJ-50线路，长度为2KM，投资预算为20万元。

第五章装机方案5.1建设规模的确定##########煤矿瓦斯发电厂的建设规模应根据目前##########煤矿井下瓦斯气的供应能力，资金条件及项目单位的规划意见等因素综合确定。根据项目单位的用气规划意见，##########煤矿井下抽放的瓦斯气全部用来供应瓦斯发电厂发电，根据抽放的纯瓦斯气量60m3发电规模=12%3600m3/h×8600发电规模=3600m3/h×8.6Mcal/m3=3600m3/h×8.6×1.163kwh/m3×式中：1Mcdl=1.163kwh因此燃机单循环发电规模可以确定为4000KW，即每小时发电量为4000KWh。5.2装机形式的选择根据目前国内利用井下瓦斯气发电技术应用的现状，经过对主要燃气发电设备厂家产品及其在煤矿、油气田和工厂等工业应用的调查，瓦斯发电厂的装机方案主要有以下三种形式可供选择。一、燃气内燃发动机发电机组（活塞式）。二、燃气轮机发电机组（涡浆式）。三、燃气锅炉带蒸汽轮机发电机组。第三种形式：即燃气锅炉带蒸汽轮发电机组。这种形式为传统的火电机组形式，工艺技术成熟，运行可靠，但辅助系统庞大、复杂，占地面积大，发电效率低，启动时间长，不灵活，而且以井下瓦斯气为燃料的大型燃气锅炉应用技术还不成熟。第二种形式：即涡浆式燃气轮机带蒸汽轮机发电机组。这种轻型燃气轮机是在航空发动机基础上研制发展起来的，它主要应用在天然气，油气田和被净化了的焦炉煤气上进行发电，这种形式具有系统简单，运行灵活，占地面积不大等优点，但这种轻型燃气轮机的发电效率比较低，更为主要的是燃气轮机要求的进气压力都在0.9Mpa以上，根据本可研报告第三章关于《瓦斯气甲烷浓度爆炸界限问题的研究》，如果本项目采用燃气轮机进行发电，为了保证电厂的安全运行，##########煤矿井下抽放的瓦斯气中甲烷含量至少应在45.88%以上，这就意味着井下抽上来的瓦斯气中，如果甲烷含量在45.88%以下时，是不能被利用的，就要被统统排掉，一来造成大量资源被浪费，二来造成电厂经常处于停机状态，因此这种装机形式将不被采纳。第一种形式，即利用燃气内燃发动机（活塞式）进行发电，这种形式具有系统简单，运行灵活，维护方便，检修工作量少，占地面积不大，要求进气压力低（一般为5—60Kpa），适用瓦斯浓度范围广，发电效率高等优点，特别是最近几年新发展起来的更适用于低热值燃料的燃气内燃发动机发电机组，已获得了越来越广泛的应用。目前国内有多个瓦斯发电工程已顺利投产，积累了成熟的运行经验。经综合比较，本项目推荐采用第一种形式，即利用燃气内燃发动机发电机组进行发电。5.3机组选型本项目内燃发动机发电机组装机规模为4000KW。目前国内运行的瓦斯气内燃发电机组有进口和国产机组两种。据调研国产机组单机容量大的机组仍无成功运行的经验和实例，技术成熟可靠的只有500KW和700KW的机组，进口机组在国内有成功运行的经验和实例，技术成熟，运行可靠，单机容量较大的为2000KW—4000KW机组。根据对国内外燃气内燃发动机发电技术的现状和已投入运行的国内外燃气发电机组的运行情况的调研，对国产机组和进口机组在技术性能和经济指标方面进行比较，见下表：国产与进口机组比较表项目国产机组进口机组成熟产品单机功率（KW）5007001000200030004000纯瓦斯消耗量（Nm3/kwh）0.360.25简单循环发电热效率（%）12-3538-41.7机组出线电压（KV）0.40.46.310.5要求燃料进气压力（KPa）5-205-120对瓦斯浓度要求≥9%≥25%对燃料的品质要求不高高年运行时间（h）7000-80007000-8000机组千瓦投资（元/KW）2400-26003500-4000供货周期（月）5-610机组大修时间（h）50000以上60000以上由表中可知，与国产机组相比，进口机组单机容量大，发电效率高，占地面积小，设备价格远远高于国产机组，虽然其技术先进，维护方便，大修周期长，年运行时间长，年发电量大，但初始投资费用很高，因此根据上表比较，推荐采用国产胜动500kw的机组，总装机容量为4000KW，需安装8台燃机，根据业主意见再备用2台，因此燃机总台数为10台。本项目选定的燃气内燃发动机发电机组主要技术参数如下：单台机组标定功率500KW额定电压0.4KV工率因数0.8频率50HZ适用燃气井下抽放瓦斯气适用燃气热值≥800Kcal/m³燃气进气压力5-20KPa机组能耗≤8.9MJ/KWh

第六章厂址条件6.1厂址选择根据本项目的性质，特点艺要求，在厂址选择上主要考虑的因素有：①本项目为瓦斯发电厂，由于瓦斯气输送条件的限制，电厂应尽量靠近气源，以减少输气管道的投资和输送中的安全隐患。②厂址应尽可能利用矿区存量土地或不适用于耕种的土地，以保护耕地。③尽量利用矿井和洗煤厂现有的公用设施，以便于生产管理，减少重复建设，节省投资。④瓦斯发电厂的生产设施多属甲类，与现有各种设施应留有足够的防火间距。⑤厂址的选择应具备并网条件，便于线路架设。基于以上几点，在结合了项目单位的具体意见后，本项目厂址拟选择在##########煤矿旧6吨锅炉房，这块地段比较平坦、开阔，燃机采用安装双层布置，面积足以放下该项目，地质条件好，不受洪水威胁。6.2建厂条件①厂址概况拟建电厂位置，位于##########煤矿6吨锅炉房，可与矿井地面抽放泵站的道路相连，交通运输较为方便。当地年平均气温7.6℃,最高气温35.7℃，最低气温-26.2℃，年平均降雨量505.41mm，年平均蒸发量1754.6mm，主导风向，夏季多为东南风，冬季多为西北风，每年11月至次年4月为冰冻期，最大冻土深度为1.1m。地震基本裂度为7度。②燃料系统本项目燃料气可直接取自配套建设的瓦斯储气柜，瓦斯储气柜的容积为10000m3×1座，矿井地面抽放泵站抽出来的瓦斯气可直接输送至储气柜内。瓦斯发电1000##########煤矿井下抽放的瓦斯气甲烷含量平均按40%计算，电厂8台燃机每小时全部运行时需消耗纯瓦斯量为3600Nm3/h；折算成瞬时状态下的每小时需用量为9000m3/h，10000m3/9000③供水系统电厂水源选择应符合节约天然水资源，有利于环境保护的原则，拟采取分质供水。目前，由于##########煤矿属于生产矿井，根据《##########矿初步设计说明书》，其水源取自地下奥灰水，同时在矿井工业广场拟建设一座矿井水处理厂，因此本项目供水水源可以来自两个方面，地下水或矿井水处理厂。电厂小时最大补水量为10m3/h，日最大用水量为④发电并网条件本项目并网电选择在矿井35KV/6KV变电站二次侧。6.3厂址选择意见拟选的本项目厂址位于##########煤矿旧6吨锅炉房，这样便于瓦斯气的输送，水源距离也较近，并网线路架设方便，厂址平坦开阔，便于项目施工，项目厂址紧邻煤矿排矸道路，设备运输、人员出行均很方便，是比较理想的建设厂址。

第七章工程设想7.1厂区总平面布置7.1.1厂区总平面布置原则瓦斯发电厂的布置应根据现有场地地形、地貌和周围环境，外部运输、供水、供电并网条件等因素。在满足生产工艺、劳动安全、消防、卫生环保，经济和有利施工的条件下，力求布置紧凑合理，减少占地，并做到功能分区明确，布置整齐，经济适用，近期建设与远期发展统筹规划，留有发展空间，并能创造良好的工作环境。7.1.2厂区总平面布置根据总平面布置原则，结合项目单位的原则意见，加上项目厂址位于矿井地面抽放泵站附近的一块平地上，该块平地面积相对项目占地面积足够大，平坦、开阔，无任何旧有设施，因此厂区总平面布置仅考虑了风向因素，即噪音和烟气排放应朝向无人居住区。厂区总平面布置方案不再做比选方案，就一个方案分为三个功能区，即主厂房区、变配电区、辅助生产区（包括行政设施区）。7.2发电工艺热力系统7.2.1工艺流程根据推荐的装机方案，本项目选用8台500KW的燃气内燃发动机发电机组，其发电工艺如下：由瓦斯输配系统来的燃气通过压力调节阀进入内燃机进气系统，燃气与空气在气缸内混合点火爆燃，通过往复运动驱动发动机曲轴转动发动机曲轴将动力传给交流发电机，再由发电机将动力转换成电能输出。燃气内燃发动机组的主要设备是燃气发动机和交流发电机，为了保障这两大主机的正常运行，燃机必须配备进气与燃气系统、循环冷却系统、润滑油系统、点火系统及相应控制系统等辅助装置。7.燃气内燃发动机发电机组主要技术参数。机组型式燃气内燃发动机发电机组发动机型式四冲程、电子控制点火，独立循环中冷内燃机数量10台（8台运行2台备用）标定功率500KW发电机输出电压0.4KV功率因数0.8额定频率50Hz额定转速1500r/min排气温度4简单循环发电效率32%燃气压力5-20Kpa热耗率≤8.9MJ/kwh润滑油耗量1.6g7.2.3燃气内燃发动机发电机组辅助系统eq\o\ac(○,1)进气与燃气系统空气进入燃气内燃机前，需要经过过滤，滤掉其中的粉尘、毛削等杂质，燃气内燃发动机在空气入口处采用双滤单级空气滤清器，在瓦斯气与空气混合后的入口管道上安装有过滤器、阻火器、隔离阀、速断阀、调节阀等。快速关断阀在各种事故中起快速关断作用。燃气进气系统采用带空燃比控制的电子点火系统。eq\o\ac(○,2)循环冷却系统燃气内燃发动机发电机组冷却系统分为发动机缸套冷却系统和独立循环的中冷却器冷却系统两部分，两个独立的冷却系统都配有各自的冷却水泵和节温器，发电机组自带封闭式冷却系统。独立循环的中冷器冷却系统可以以更低的冷却进气温度，增加进气的空气密度，以提高发动机的功率。eq\o\ac(○,3)润滑油和系统润滑油系统为燃气内燃发动机提供具有合适温度和经过过滤的润滑油，并使内燃机主油泵进油具有一定的预压。润滑油系统由20t的油箱和油泵。2000升燃气内燃发动机的润滑油系统由油箱、循环泵、过滤器、冷却器、回油指示器、进回油温度传感器，以及管道阀门等组成。7.3瓦斯气输配系统7.3.1根据项目单位提供的井下瓦斯气的成份分析如下：O212.4%N247.57%CH440%CO20.03%低位热值3270Kcal/Nm3瓦斯气相对温度≥100%瓦斯气含尘量＜30mg/Nm3由于燃气内燃发动机发电机组对瓦斯气的品质有一定的要求，瓦斯气相对湿度＜80%。，固体粉尘粒度＜1µm，固体颗粒物浓度＜5mg/Nm3，硫化氢浓度＜0.43mg/MJ，进气压力5-20KPa，为确保燃气内燃发动机发电机组对燃料的品质要求，必须对瓦斯气进行净化处理，选择合理的输配系统，以便满足内燃机的使用要求，保障机组的安全运行。根据上述要求，瓦斯气输配系统必须有脱水、除尘、冷却、加压等功能（由于没有检测出含硫元素等成份，因此脱硫功能可以不设），并配备有相应的控制、调节、安全、计量等组件。7.3.2##########矿井属于生产矿井，初抽放时瓦斯浓度会比较高，但在煤矿投产后瓦斯浓度会呈逐渐下降趋势，因此瓦斯气输配系统设计CH4浓度按40%考虑。则小时输送混合汽量为3600Nm3/h÷40%=9000Nm3/h，因此输配系统设计输送能力按9000Nm3/h×1.2=10800瓦斯气来自本电厂附近的矿井地面抽放泵站，抽放泵站至电厂储气柜的管路直径应满足电厂需求。该管道直径规格选用DN650，长度暂定为500m，在该条通道上设有三防装置，即防回火、防回气、防爆炸装置，以不影响矿井正常抽放为目的。电厂设有一座1万m3的储气柜，井下瓦斯气通过DN650管道进入储气柜后，由储气柜出口铺设一条长约50m，直径为DN530的管道进入电厂的气体预处理车间，在DN530管道上设置有快速关断阀、闸阀、阻火器和旁通管道，储气柜的两个出口口径均按φ800mm予留，以备用户扩容之需。正常情况下，瓦斯气的流向为：地面抽放泵DN650管道10000m3储气柜DN530管道进入电厂。如果储气柜一旦出现故障或者需要检修，此时应该怎么办呢？这就需要在DN650管道上加装2个阀门，即在DN650管道进入气柜前加装一个阀门，同时在两侧加装1个阀门，一旦储气柜出现故障，将DN650管道上进入气柜的阀门关闭，打开另外的阀门，与电厂的DN530管道相连。DN530管道进入气体予处理系统前设置冷干机，将瓦斯气经冷却干燥后，送至气体予处理车间内的罗茨鼓风机进行加压，升压至20Kpa后，瓦斯气进入过滤器进行净化处理，除去大部分固体粉尘，保证进入终端过滤器前的固体粉尘粒度＜2µm，浓度＜5mg/Nm3，以尽可能减少终端精过滤器检修频率。经气体予处理系统净化处理后的瓦斯气送至（通过管路）发电机车间，发电机间燃气采用母管制，燃气通过各机组分支管路送至内燃发动机的燃气进气组件，进入燃烧室受控爆燃，推动活塞作功。燃气内燃发动机进气组件包括隔断阀、调压阀、阻火器、终端精过滤器（过滤精度为＜1um），快速关断阀，计量装置等。管道采用直埋敷设，穿越厂内道路时，采用加外套管进行保护。瓦斯气输配系统中的主要设备由燃机厂配套供应。7.4电气部分7.4.1根据接入系统方案，厂内10台发电机组（其中8台燃气发电机组运行，2台备用），发电电压为0.4KV，经1台6300KVA容量的升压变压器升压至6KV，经1回6KV架空线路接至矿井35KV/6KV变电站6kv侧与系统并网。电厂设一座0.4KV/6KV升压站，6KV配电装置采用单母线接线，同时0.4KV配电装置采用单母线分段接线方式。7.4.2①厂用电系统低压厂用电采用动力和照明公用网络形式,电压为380V/220V，电源引自0.4KV母线段。eq\o\ac(○,2)直流系统根据《电力工程直流系统设计技术规程》的有关规定，本电厂装设一套2×100Ah直流系统。直流系统采用单母分段接线，配置两组100Ah免维护铅酸蓄电池。蓄电池组以浮充电方式运行，电厂UPS电源统一考虑，设置一块在线式电力系统不间断电源屏，其直流电源引自直流系统。控制单元设备等主要直流用电设备等均采用双回路供电方式。③控制、测量及保护电厂电气部分选用电厂综合自动化系统。发电机保护，测控及励磁，同期等采用发电机组配套设备、分散布置。（根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》有关规定，在发电机配套保护设备基础上，增设发电机纵差保护，保护装置分散安装在各发电机出口开关柜上），6KV联络线，主变、0.4KV母联及厂用电源等重要设备的保护，测控单元在主控室的集中组屏。综合自动化系统各保护测控单元相对独立，并且能独立完成相应保护控制功能，通过通讯接口向后台监控系统传递采集的数据和有关信息。综合自动化系统具有技术先进，功能齐全，维护方便，自动化程度高等优点。厂用电动机保护，按照厂用电技术规定要求，设置相应保护。电动机的保护装置，采用电动机综合保护器。7.4.厂内通信设生产调度通信。管理通信纳入到##########矿井行政通信系统。调度通信设置3对对讲机即可。主控室需至少设置一部与矿井电力调度能够直通的电话。7.5热工控制系统热控控制主要是燃气内燃发动机发电机组控制系统。燃机控制系统，是监视燃气发电机组本体的热工，电气参数以及控制燃气内燃机的转速，保护燃机以便机组安全稳定地运行。每台燃机自带一套检测控制屏，可根据主控系统的控制指令实现自动开停机和并网控制，自动检测发电机输出的电压、电流、频率、功率因数等电气参数，自动检测内燃机水温、水压、油温、油压、转速等热工参数，实现自动报警和相应的紧急停车功能。7.6土建部分7.6.1本瓦斯发电厂工程位于##########煤矿旧6吨锅炉房，地处山西省阳泉市境内，该地区属暖温带大陆性季风气候，空气干燥，气温昼夜变化较大，四季分明，年平均气温7.6℃，最低气温-26.2℃，最高气温35.7℃，年平均降雨量505.41mm，年平均蒸发量1754.6mm，主导风向为西北风，每年11月至次年4月为冰冻期，最大冻土深度为1.1m。7.6.2根据项目单位意见，瓦斯发电厂建在##########煤矿旧6吨锅炉房，该块平地开阔、平坦，有利于瓦斯发电厂的布局和建设。本可行性研究报告未对厂址工程地质及场区地质灾害危险性进行评估，建议在初步设计阶段前，进行上述工作。7.6.3根据《中国地震动峰值加速度区划图》，##########矿区动峰值加速度为0.15g，地震烈度为7度区，因此根据《建筑抗震设计规范》，瓦斯发电厂的主要建筑物按地震烈度7度设防。7.6.4本工程本着“适用、经济、美观、合理”的同时，尽可能地考虑生产工艺的特点，设计出符合实际，并与周围环境相适应的建筑结构设计。在设计过程中积极采用新技术、新材料，做到厂房规范化、模块化、提高建筑的工业化水平。1、机组厂房机组厂房为原有建筑，平面尺寸为50m×15m，采用砼地面基础。两层建筑，每层五台机组，玻纤瓦屋顶。主厂房采用自然通风方式。主厂房内设置瓦斯泄露报警系统。2、附属设施如低压室、配件室、泵房等均按国家标准需求建设。3、办公和生活设施按国家标准设计办公和生活设施，其中生活设施包括更衣室、休息室、澡堂等福利建筑。全站面积约2000m24、供热热源由矿井提供，瓦斯发电厂不再设热交换站。

第八章环境保护8.1基本情况本瓦斯电厂地处山西省阳泉市，位于##########矿井地面旧6吨锅炉房，地势开阔平坦，该地区属于暖温带大陆性季风气候，空气干燥，气温昼夜比较大，四季分明，年平均气温7.6℃，最低气温-26.2℃，最高气温35.7℃，年平均降雨量505.41mm，年平均蒸发量1754.6mm，主导风向为西北风，每年11月至次年4月为冰冻期，最大冻土深度为1.1m。8.2主要污染源及污染物本瓦斯发电厂投入生产后，主要污染源及主要污染物为瓦斯气在内燃机内燃烧时所排放的尾气，主要污染物为氮氧化物（NOX）和CO2，燃气内燃机所产生的噪声约120dB（A），以及设备冷却水系统产生的废水。8.3编制依据和采用标准8.3.1编制依据①《中华人民共和国环境保护法》②《中华人民共和国环境噪声污染防治法》③《建设项目环境保护设计规定》④《山西省建设项目环境保护管理条例》8.3.2设计采用的环境保护标准①环境质量标准A、大气环境质量执行《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中的二级标准。B、地表水环境执行《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的Ⅲ类标准。C、地下水环境执行《地下水质量标准》（GB/T14848-93）中的Ⅲ类标准。D、声环境执行《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中的3类区标准。②污染物排放标准A、内燃机尾气排放执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）中的第三时段标准和《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）B、外排废水执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4中的二级标准。C、厂界噪声执行《工业企业厂界噪声标准》（GB12384-90）II类标准，建筑施工噪声执行《建筑施工场地噪声限值》（GB12523-90）中的相应标准。D、固体废物的处置执行《一般工业固体废物贮存，处置场污染控制标准》（GB18599-2001）中的相关部分。8.4污染防治措施8.4.1大气污染防治本项目中大气污染物主要为燃气内燃发动机组排放的尾气，其主要污染物为和CO2和NOX。由于所选用的燃气内燃发动机发电机组，具有低排放，稀薄燃烧技术性能好，缸内燃烧温度控制在1100℃左右，并且燃烧充分等特点，因此污染物排放符合欧V标准。（NOX＜500mg/Nm3）和《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）中的第三时段标准。8.4.2噪音污染及控制措施本项目噪音源强在90-120dB（A）之间，为了有效控制噪音，设备在选型时采用低噪声设备。内燃机的主要噪声源是由内燃机的机械噪声和进排气气流造成的。其噪音最高值为120dB(A)（离内燃机排气口1米处），为了防止噪音对周围环境和操作人员产生危害，将采取以下控制措施：①主厂房（燃机发电车间）。内燃机被安装在主厂室内，室内除底板外，其余墙面（包括顶板下层）均安装吸音材料，车间大门采用隔音门，屋顶防爆轴流通风机外层加装消音组合装置，在内燃机的排气管道上加装消音器，这样就可以有效地降低内燃机运行时产生的噪声对外界声环境的影响。②在厂区加强绿化，利用植物进行隔声和吸声处理。通过采取一系列消声隔音降噪措施，以及距离衰减，厂房外噪声值可达70dB（A）以下8.4.3废水、废油排放的控制措施①冷却塔排污溢流水和气体预处理车间工业冷却排水，可以通过厂区排管网直接外排，也可以作为厂区道路洒水或绿化用水。雨水通过各建筑物周围散水，汇集到厂区排水管网中外排。②废油。内燃机和蒸汽轮机在运行和检修中，形成的废油，先排至废油池，再由工作人员集中回收到油桶，达到一定数量后送到##########矿废油处理站集中处理。8.4.4固体废物的控制措施瓦斯发电厂的工业垃圾、生活垃圾、建筑垃圾统一送往矿井的矸石厂进行填埋处理。综合以上分析，瓦斯发电厂项目在工程实施的同时，以及投产以后采取了各种环保措施，可实现各类污染物的达标排放。8.4.5厂区绿化绿化在防止污染，保护和改善环境方面，起着特殊的作用，它具有很好的调温、吸尘、净化空气，减弱噪声等功能。在瓦斯发电厂项目建设的同时，开展厂区绿化建设，在厂区道路旁种植适宜生产的树木，在各车间周围种植草坪和花木。厂区绿化系数不低于25%。8.5环境影响分析本项目为利用##########煤矿生产过程中抽放的井下瓦斯气为燃料，通过燃气内燃机进行单循环发电项目。如果不建设该项目，大量的瓦斯气将直接排放到大气中，瓦斯气中的甲烷不仅对大气臭氧层有破坏作用，同时也能产生温室效应，其温室效应是CO2的21倍，所以该项目的建设从宏观上来说本身就是一个节能环保工程。从项目的生产过程来看，大气污染物和排放量都很少，符合排放标准，不会对大气环境产生影响，或者产生的影响是在规定允许的范围之内。设备噪音虽然较高，但经过吸音、消音、隔音等综合处理后强度大大降低，另外居民点距电厂较远，噪音符合标准要求。

第九章消防、劳动安全及工业卫生9.1消防9.1.1依据及范围本工程消防设计依据《中华人民共和国消防法》、《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-94）、《火力发电厂与变电所设计防火规范》（GB50229-96）、《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）、《城市燃气设计规范》（UDC-98）等规范、规定执行，按电力工业“安全第一，预防为主，防消结合”的消防工作方针，在全厂总平面布置及各专业设计中予以实施。9.1.2设计主要原则及措施①主厂房、集中控制室、高低压、配电室等处按要求设置灭火器、砂箱等灭火设施。②厂区设置室外消防管道，并沿各个建筑物周围设置消防环状管网，主要车间内设置消火栓，以保证消防给水的可靠性。③全厂生产和辅助生产车间设置防爆轴流通风机。9.1.3消防给水系统消防给水系统：发电厂消防用水采用单独的供水系统，室外管网在厂房周围形成环状，以满足消防要求。室外、室内按规定设置消火栓。电厂火灾按同一时间内一次计，消防最大用水量为30L/s计，火灾延续时间按2小时计，一次火灾消防用水量为216m3，储存于厂区蓄水池内，消防用水由2台消防水泵通过消防水管网供应电厂的消防用水。2台消防水泵集中安装于水泵间内，型号为XBD6/30-125G/2，Q=30L/S，H=40mH2O9.1.4消防车道及消防车配备根据消防要求和有关规定，从全厂总平面布置中严格按规定执行建构筑物的防火间距，并沿主厂房和储气柜设环形消防通道。因为该项目紧邻##########煤矿，因此可利用矿井的消防车辆，而无需配置。9.1.5建筑防火在建筑设计中认真按防火规定执行，按建筑防火等级对厂区内建筑物设有必要的出入门、防火门、防火标志、防火隔墙、防火材料、防火涂料等，以及电缆采用阻燃型，采用防火防爆灯具等。9.1.6火灾报警系统在电厂集中控制室，设有火灾报警专用消防按钮，并配套安装火灾警铃，消防电话，以便厂区内发生火灾时远距离启动相应的消防装置，并及时报警，通知##########煤矿消防队派出消防车辆，组织现场工作人员进行自救。9.2劳动安全及工业卫生9.2.1瓦斯气属易燃易爆气体，具有很大的危险性，因此必须对电厂采取防火、防雷、防静电、防爆措施，还应制定相应的严格的操作规程，以确保工作人员的生命安全和国家财产不受损失。噪音控制也是防止对工人产生职业伤害的重要措施。在总平面布置时建筑物的安全距离，采光通风等，相关专业均应按照相对应的规程、规范、规定设计。9.2.2设计依据及范围本项目采用的现行有关劳动安全、卫生标准、规范、规定如下：eq\o\ac(○,1)《中华人民共和国劳动法》eq\o\ac(○,2)《火力发电厂劳动安全和工业卫生设计规程》eq\o\ac(○,3)《生产设备安全卫生设计总则》eq\o\ac(○,4)《工业企业设计卫生标准》eq\o\ac(○,5)《生产过程安全卫生要求总则》eq\o\ac(○,6)《工业企业噪声控制设计规范》eq\o\ac(○,7)《工业企业厂界噪声限值》eq\o\ac(○,8)《煤矿安全规程》eq\o\ac(○,9)《关于生产性建设工程项目职工安全卫生监管的暂行规定》eq\o\ac(○,10)各专业现行设计规范，标准中有关劳动安全，职业卫生的条文。劳动劳动安全和工业卫生的防护设施设计，认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，落实在各专业设计中，在全厂范围内做到安全可靠，保障劳动者在作业过程中安全、卫生和健康。9.2.3主要危险性分析本项目主要存在下列安全及卫生问题eq\o\ac(○,1)火灾危害。eq\o\ac(○,2)地震危害。eq\o\ac(○,3)机械伤害。eq\o\ac(○,4)瓦斯气泄露危害。eq\o\ac(○,5)电火花引起的爆炸危险。eq\o\ac(○,6)电气设备漏电或短路对操作人员的危害。eq\o\ac(○,7)发电厂电气设备受雷击产生的爆炸危害。eq\o\ac(○,8)噪音对作业人员的危害。eq\o\ac(○,9)高温气体烫伤。9.2.4防护措施eq\o\ac(○,1)厂区内各主要建筑物最低耐火等级和火灾危险分类按《火力发电厂与变电所设计防火规范》表2.0.1执行，最小间距满足设计规范要求，各建构物均按抗震烈度7度设计。eq\o\ac(○,2)本项目主厂房和其他辅助生产建筑的防爆设施，根据《建筑防火设计规范》有关条文进行设计。根据《小型火力发电厂设计规范》有关规定，对通风场所有防爆要求的，其电动机和通风机应选用防爆型，并直接连接。一些主要的热力装置及汽水管道安装有安全释压阀，瓦斯气输送管道上设有三防装置，室外主变下方设有事故油池。eq\o\ac(○,3)在主厂房和其他生产车间留有必要的水平通道和垂直楼梯。操作现场留有必要的空间及防止机械伤害的防护措施和防爆措施，使工作人员有较好的劳动安全条件。在生产检修场所留有必要的检修场地，设置必要的检修起吊设施，尽可能做到机械化和自动化。厂内机械设备外露的转动部分，均设置防护罩，部分设备设置必要的闭锁装置。高温蒸汽管道要进行保温处理，以免烫伤人员。各个楼梯、孔洞、走廊、平台上均设置栏杆，护板或盖板。楼梯、平台均采取防滑措施。eq\o\ac(○,4)厂区内布置防雷装置，设备、管道设置防静电接地装置，所有电气设备设漏电保护及安全接地。电力设备过电压保护的接地保护，均按现行《电力设备过电压保护设计技术规程》和《电力设备接地设计技术规程》的要求进行设计，并对《电力安全工作规程》中涉及到的防触电方面的保护设施和安全工作要求，在设计中均加以贯彻执行。eq\o\ac(○,5)在主厂房，设置瓦斯浓度监测报警装置，瓦斯放散管要有足够的高度和安全放散距离，并设置安全保护装置。eq\o\ac(○,6)厂区内，主要噪声源集中于主厂房，防治噪声主要是控制噪声源，并采取隔声、减振、吸声及消声等措施。为了降低噪声，除在设备选型时，要求制造厂提供符合国家规定噪声标准的设备外，集中控制室采用隔声处理，对所有厂房进出口均安装消音门，另外从总体布置，建筑设计，绿化等方面也采取必要的措施，以达到消音降噪的效果。eq\o\ac(○,7)本工程主要设备，辅助设备的基础及平台的防振动设计按现行《作业场所局部振动卫生标准》和《动力机器基础设计规范》规定执行。除对主设备，辅助设备选型时要求制造厂家提供符合国家规定振动标准的设备外，在设计时，对易产生振动的管道采取防振，减振措施，如机组水泵出入口加设挠性接管，管道支吊架选用弹簧支吊架。eq\o\ac(○,8)防署防温：根据《工业企业设计卫生标准》有关章节的要求及电厂的生产实践，设计中采取隔热和降湿措施，对内燃机排气管道，余热锅炉的蒸汽管道，进气管道进行保温。使环境温度在27℃时，其保温层外表温度不超过50℃。各生产车间的设计符合《工业企业设计卫生标准》和《火力发电厂采暖通风及空气调节设计技术规定》的要求，以满足防寒、防暑降温的需要。主厂房冬季以自然通风为主，夏季以机械通风为主，集中控制室设空调装置，在厂用电配电室设机械通风装置。eq\o\ac(○,9)公共卫生措施：为充分利用矿井现有公共卫生措施，不搞重复建设，电厂内不再设置医疗室等。在厂区空地及道路两侧植树绿化，以净化和美化环境，绿化系数不低于25%。9.2.5机构设置eq\o\ac(○,1)在电厂内配备安全卫生兼职检查人员，以监督检查落实安全卫生措施的实施。eq\o\ac(○,2)建立完善的劳动、安全，卫生规章制度，加强对全体职工的安全卫生教育，提高全厂职工的劳动安全卫生意识。eq\o\ac(○,3)安全卫生、环境的监测由电厂委托给有关专业机构，本电厂不设置专门机构，不配备专门设备。

第十章节约与合理利用能源瓦斯发电厂本身是一个节能综合利用项目，本着节约与开发并存，合理利用能源的原则，在工艺系统设计中进行系统优化，选择经济的工艺系统