珙泉瓦斯发电工程项目可行性研究报告.docx
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珙泉瓦斯发电工程项目可行性研究报告
四川芙蓉集团实业有限责任公司
珙泉瓦斯发电工程项目
瓦斯发电可行性研究报告
目录
第一章总论1
1.1项目概况1
1.2项目建设地点1
1.3编制依据1
1.4研究范围2
1.5研究工作概况2
1.6项目概况3
1.7存在问题及建议5
第二章项目背景与建设必要性6
2.1项目背景6
2.2项目建设必要性9
第三章项目选址与建设条件11
3.1项目选址11
3.2建设条件12
第四章市场分析与市场销售14
4.1市场分析14
4.2市场销售19
第五章建设规模及产品方案21
5.1建设规模及内容21
5.2产品方案21
第六章技术方案、设备方案及工程方案25
6.1技术方案25
6.3工程方案38
第七章总图运输与公用辅助工程39
7.1总图运输39
7.2公用辅助工程42
第八章环境保护51
8.1环境保护51
8.2清洁生产评述53
第九章劳动安全与工业卫生57
9.1劳动安全57
9.2工业卫生58
第十章企业组织、劳动定员及人员培训60
10.1企业组织60
10.2劳动定员60
10.3人员培训61
第十一章项目实施进度63
11.1可行性分析阶段63
11.2建厂设计阶段63
11.3建厂施工阶段63
11.4试生产阶段64
11.5项目验收阶段64
11.6项目实施进度65
第十二章投资估算及资金筹措66
12.1编制依据66
12.2项目投资估算66
12.3项目铺底流动资金估算67
12.4项目总投资67
12.5资金筹措67
第十三章财务分析68
13.1基础数据68
13.2成本费用估算68
13.3销售收入与利税69
13.4财务评价70
第十四章研究结论与建议71
14.1研究结论71
14.2问题与建议72
附表:
图纸目录
附件:
1、珙泉瓦斯发电站总平面布置图
2、珙泉瓦斯发电站供气系统图
3、冷却循环系统工艺流程图
4、发电余热利用系统图
5、机组基础图
6、电气主接线图
目录
前言7
1、项目概况8
1.1矿井瓦斯抽采现状8
1.2瓦斯利用情况9
1.3瓦斯发电站及配套工程9
1.4瓦斯发电的必要性10
2.项目方案10
2.1瓦斯发电站地址选择10
2.2瓦斯发电机组选型-----------------------------------------------------------------11
3.瓦斯发电的可行性13
3.1内燃机对瓦斯的适应性13
3.2瓦斯发电机组应用的技术13
3.3瓦斯发电机组特点15
4.机组系统组成及性能参数16
4.1瓦斯发电机组的系统组成16
4.2机组性能参数16
4.3发电机组控制17
4.4机组启动方式17
5.电站技术方案描述17
5.1输气系统17
5.2供水系统17
5.3机组对冷却水的要求18
5.4电气系统18
5.5消防系统18
5.6防雷接地系统18
6.瓦斯发电安全性18
6.1机组安全系统18
6.2煤矿应用安全性19
7.瓦斯进气部分19
7.1气源19
7.2瓦斯进气配置19
8.消防与瓦斯报警20
8.1消防对象20
8.2消防方式20
8.3消防内容20
9.瓦斯报警及通风20
10.土建部分20
11.节能与环保及职业安全措施21
12.生产组织和定员21
13.瓦斯发电站投资估算22
14.瓦斯发电效益分析25
15.结论27
16.附图28
前言
四川芙蓉集团实业有限责任公司,是目前四川省最大的无烟煤生产供应基地,矿区煤炭储量丰富。
公司现所在矿区为芙蓉矿区,矿区范围地跨珙县、长宁、高县三县,该矿区规划能力为年产505万吨,主供宜宾、内江两大电力集团的四个火电厂和四川部分工业及民用煤。
芙蓉集团公司现有4对生产矿井,总设计生产能力345万t/a,即:
白皎煤矿120万t/a、珙泉煤矿45万t/a、杉木树煤矿150万t/a、巡场煤矿30万t/a年;2005年四川省经委核定生产能力240万t/a,年实际生产能力约180万吨左右。
珙泉煤矿为煤与瓦斯突出矿井,瓦斯抽采是矿井治理瓦斯最根本的手段和措施,为了减小甚至消除矿井瓦斯灾害,必须大力实施底板抽采巷穿层钻孔和顺煤层密钻孔高负压预抽,同时需采取采空区抽、底板巷抽卸压瓦斯。
只有通过抽采煤层瓦斯,才能确保安全回采。
因此,急需改造矿井瓦斯抽采系统,并增加抽采瓦斯钻孔工程。
瓦斯利用工程的实施,可以大幅度提高矿井的瓦斯利用率,并回收部分资金,间接降低治灾成本的目的,同时起到降低瓦斯排放对大气的污染,保护生态环境。
按统计的煤层瓦斯含量基础数据13.65m3/t、可采储量3500万t计算,珙泉煤矿现有瓦斯储量47775万m3,含量十分丰富。
瓦斯利用技术成熟,在国内许多矿区已有成功的瓦斯利用技术,我们可以在成功的基础上进行利用。
珙泉煤矿于1990年建立永久抽采系统,2004年利用国债资金进行了抽采系统技改,现有3台2BE1303-0型真空泵,装机功率110×3kW,抽采能力50m3/min,矿井已积累了20多年的瓦斯抽采经验,特别是瓦斯抽采治灾的经验丰富,有相当的技术基础,有专业的抽采队伍和技术、管理人员,完全能够完成瓦斯抽采系统的技术改造。
鉴于上述情况,也为了提高资源利用率,变害为宝,化害为利,保护环境,结合CDM项目实施的需要,珙泉煤业有限责任公司在加大煤层气抽采力度,已建一个0.5万立方米瓦斯储存罐,增加瓦斯储存量的同时,拟在珙泉煤业有限责任公司建设一个瓦斯发电站。
利用排空瓦斯发电,调节矿区用电负荷,减少煤矸石发电厂的发电量,从而节约煤炭资源,降低火力发电成本,提高经济效益和社会效益。
珙泉煤业有限责任公司丰富的瓦斯资源和已有的瓦斯抽放系统是增加瓦斯储存的基础;专业的瓦斯抽放队伍和广大工程技术人员长期对瓦斯治理和利用方面所取得的大量科技成果,是建设瓦斯发电设施的技术保证;良好的市场前景和一支具有丰富经验的专业经营管理人才队伍,是建设瓦斯发电设施获取良好经济效益的可靠保证。
该项目预计总投资1185万元。
1、项目概况
1.1矿井瓦斯抽采现状
1.1.1矿井瓦斯抽采系统
芙蓉集团公司所辖白皎、珙泉、杉木树、红卫矿井分别于1979年、1991年、1996年、1997年建立了瓦斯抽采系统,2003~2005年利用国债安全技改项目投入资金1300余万元,对4对矿井的瓦斯抽采系统进行技改扩能,更新高效节能抽采泵9台、新增抽采管网21160米。
矿井瓦斯抽采系统的装备见表一。
表一 矿井瓦斯抽采系统装备
矿井名称
抽采泵型号
台数
装机功率(KW)
抽采能力(m3/min)
抽采主管管径(mm)
备注
白皎
2BEC42
3
160
130
Φ273
03年改造
SK-60
1
75
60
Φ273
已用10年
珙泉
2BE303-0
3
110
80
Φ273
03年改造
杉木树
2BE1253-0
2
75
40
Φ273
已用10年
2BE1303-0
2
110
80
Φ273
05年改造
红卫
SK-60
1
75
60
Φ273
已用10年
SK-27
1
35
27
Φ273
已用10年
2BE1303-0
2
110
80
Φ273
05年改造
1.1.2矿井瓦斯抽采情况
集团公司设立通风处,各矿也相应设置通风业务管理部门,在集团公司和矿总工程师的领导下,负责瓦斯抽采的业务管理工作。
各矿均组建有专业的瓦斯抽采队伍,负责钻孔施工、封孔、管路安装、抽采泵的运转、抽采参数的检测与计量、抽采系统的检查与维护等。
2006年我公司瓦斯抽采情况见表二。
表二 芙蓉集团公司2006年瓦斯抽采情况
矿井名称
钻孔进尺(万m)
抽采量
(万m3)
抽采率
(%)
钻机
(台)
施钻人员
(人)
备注
白皎
11.83
924.62
26.7
ZY-150型 5ZY-100型 3
66
珙泉
4.75
280.28
22.7
ZY-150型2ZY-100型 1
22
杉木树
12.36
762.68
17.5
ZY-150型 3
ZY-100型 1
69
红卫
6.01
278.75
24.1
ZY-15型 1ZY-100型 2
16
合计
34.95
2246.33
22.0
ZY-150型 11
ZY-100型 7
173
2007年—2012年抽采规划(见2007年—2012年瓦斯抽采规划表)
芙蓉集团公司2007年—2012年瓦斯抽采规划表:
年份
2007
2008
2009
2010
2011
2012
抽采纯量万m3
2500
2800
3000
3680
3840
4000
内部民用纯瓦斯量(万m3)
990
990
990
1000
1000
1000
工业用纯瓦斯量(万m3)
1510
1810
2010
2680
2840
3000
1.2瓦斯利用情况
芙蓉集团公司所辖4对生产矿井,瓦斯浓度30%-40%,矿井2006年抽放纯瓦斯总量2200万立方米,矿井煤层瓦斯压力0.32MPa。
民用瓦斯与内部锅炉用瓦斯量仅需990万m3/年,已基本饱和,剩余约1210万m3/年瓦斯基本排空。
集团公司07年至12年瓦斯抽采规划实现后,排空量将进一步增大。
1.3瓦斯发电站及配套工程
1.3.1瓦斯发电站
瓦斯发电机组适用于瓦斯浓度大于25%以上的瓦斯发电。
国内较成熟的500GF1-2RW型瓦斯发电机组单机年耗纯瓦斯量120万m3,芙蓉集团公司按2006年纯瓦斯排空量为1210万m3/年计算,可满足10台正常运行(1Nm3纯瓦斯可发电3.2kWh),因此一期已装设5台500型发电机,年发电量达1512万KWh。
一期工程在2007年11月30日已建成发电。
集团公司已对2007年至2017年的瓦斯抽采量作了规划,并制定相应的措施保证瓦斯用量,一是根据规划需要对各矿下达抽采计划,增加打钻抽采设备,实施先抽后采,边采掘边抽放,提高矿井瓦斯抽采率;二是对集团公司四矿的瓦斯抽采管网系统进行改造,增大输送管径或增设一条主管路,以抽采采空区瓦斯;三是对杉木树矿的抽采泵进行扩能改造,把2台2BE1253-O型的抽采泵(已使用十年)扩大更新为2台2BE1505-1型泵,同时对抽采泵站进行相应改造,增大抽采能力;四是在杉木树矿建一个2.0万m3的瓦斯储存罐确保民用和发电所需瓦斯量。
1.3.2瓦斯发电配套工程
矿井瓦斯抽采设备扩容及管网系统安装改造。
1.4瓦斯发电的必要性
我公司煤层气(瓦斯)的开发利用工作将进入实施阶段。
通过瓦斯发电可实现“以利用促抽采,以抽采保安全”的良性循环发展。
煤矿瓦斯经过燃烧发电,不仅缓解了矿区电力供应紧张,还降低了直接排放给环境带来的污染。
通过瓦斯发电,加大了煤矿瓦斯的利用率,减少温室气体排放。
瓦斯发电项目是CDM项目的重要内容之一,该项目的顺利实施和及时建成投产,直接关系到后期CDM项目合作协议。
。
2、项目方案
2.1瓦斯发电站地址选择
根据现有珙泉煤业有限责任公司瓦斯储存罐的具体位置以及输气管网分布情况,供电网络及运行方式,结合CDM项目的要求,瓦斯发电站选址考虑三方案进行分析比较。
方案一、在珙泉煤业有限责任公司救护中队处建设
瓦斯发电站机房建在现珙泉煤业有限责任公司救护中队位置,面积约1860m2,与珙泉35kV变电站相邻,且与珙泉瓦斯储存罐大约250米距离,计划总装机容量为2500千瓦。
方案二、在珙泉煤业有限责任公司原炸药库处建设
瓦斯发电站机房建在现珙泉煤业有限责任公司原炸药库位置,面积约2267m2,与珙泉35kV变电站和珙泉瓦斯储存罐相距较远,约800米,计划总装机容量为2500千瓦。
方案三、在珙泉煤业有限责任公司原玻棉厂处建设
瓦斯发电站机房建在现珙泉煤业有限责任公司原玻棉厂位置,面积约2659m2,与珙泉35kV变电站相距650米,且与珙泉瓦斯储存罐大约850米距离,计划总装机容量为2500千瓦。
方案对比:
方案一优点:
地势平整,距瓦斯储存罐和35KV变电站较近。
缺点:
需搬迁的农户达10户之多;乡村公路需改道;征用土地多。
方案二优点:
不征用土地。
缺点:
地形复杂;安装难度大,安装费用高;距瓦斯储存罐和35kV变电站远。
方案三优点:
不征用土地;地势平整。
缺点:
距瓦斯储存罐和35kV变电站较远。
通过上述三个方案比较,方案三:
在珙泉煤业有限责任公司原玻棉厂处建瓦斯发电站,可以减少配套工程重复建设,集中管理,免去了重新征地的复杂程序,有利于CDM项目建设,对加快工程进度,缩短建设周期,使瓦斯发电站按期建成投产更为有利,所以方案三为优选方案。
2.2瓦斯发电机组选型(济柴和胜动的性能比较表)
㈠1512瓦斯发动机技术参数
厂家
济柴
胜动
型号
G12V190ZLDW
W12V190ZLDK-2C
型式
四冲程、火花塞点火、水冷、增压、空气中冷、增压前混合
四冲程、火花塞点火、水冷、增压中冷、电控混合
气缸排列
V型、60°夹角
V型60°夹角
气缸数
12
12
气缸直径
190mm
190mm
活塞行程
210mm
210mm
活塞总排量
71.5L
71.45L
标定转速
1000r/min
1000r/min
空载最低稳定转速
600r/min
600r/min
标定功率
550kW
550kW
燃气压力
4~50kPa
热耗率
≤9.8MJ/kW.h
10.5MJ/kWh
机油消耗率
≤1.2g/kw.h
排气温度
≤550℃(涡轮前)
出水温度
≤90℃
≤85℃
中冷器进水温度
≤45℃
主油道机油压力
500~800kPa
400~800kPa
稳定调速率
≤5%
0-5%可调
机油牌号
长城SE40/美孚飞马705
冷却方式
强制水冷
强制循环水冷
润滑方式
压力润滑和飞溅润滑
压力和飞溅复合式润滑
曲轴转向
逆时针(自飞轮端视)
压缩比:
10:
1
㈡瓦斯机组技术参数
厂家
济柴
胜动
机组型号
500GF-WK
500GF1-2RW
燃气发动机型号
G12V190ZLDW-2
发电机型号
1FC6456-6LA42
控制屏型号
KW500A-Z2
PLT-500D
额定功率(kW)
500
500kW
额定转速(r/min)
1000
1000r/min
额定电压(V)
400
400V
额定电流(A)
902
902A
额定频率(Hz)
50
50Hz
额定因数(COSΦ)
0.8(滞后)
0.8(滞后)
燃气热耗率
≤10
调压方式
自动
自动调节
励磁方式
无刷
稳定调速率(%)
≤5
相数与接法
三相四线制
三相四线制
点火方式
电子点火MIC-500
控制系统
WOODWARD-UMT1
发动机热效率(%)
≥36
31%~33%
计算机管理系统(选购)
GPS-CMC-2000
排气温度(℃)
≤550
机油消耗率(g/kW·h)
≤1.2
≤1.25
工作方式
常年工作方式(SI工作制)
启动方式
直流24V电启动
24V直流电起动
操纵方式
远距离电控
冷却方式
开式双温强制水冷
开式(带换热器)
机组大修期(h)
≥30000
≥25000
外形尺寸
5120×2040×2780
5506×1970×2750mm
机组质量(kg)
12000
12500kg
调速方式:
电子调速
电子调速
济柴瓦斯发电机组和胜动燃气发电机组都是以瓦斯作为燃料进行研制而成,瓦斯发电机组主要关键部件由国外进口,具有燃气热耗率低、发动机热效率高、机油消耗率低、大修周期长、可实现远距离控制等优点。
因此瓦斯发电机组拟选择济柴,并将通过招标确定。
3.瓦斯发电的可行性
3.1内燃机对瓦斯的适应性
我国近几年在瓦斯、煤层气、天然气、石油炼化尾气、焦炉尾气的利用上取得了突破。
瓦斯发电机组已经在全国各地煤矿得到广泛应用。
瓦斯发电机组针对瓦斯特点设计,采用了数字点火技术、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、浓度变化等问题。
3.2瓦斯发电机组应用的技术
煤矿瓦斯抽放过程中,瓦斯的压力和CH4浓度是在不断变化的,瓦斯发电机组适应瓦斯的变化,具有以下技术特点:
3.2.1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20%-100%之间变动时,机组都能适应。
3.2.2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。
3.2.3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。
3.2.4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。
3.2.5数字点火技术
数字点火技术点火系统由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。
3.2.6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。
3.2.7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。
3.2.8TEM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。
3.2.9防回火技术
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。
3.3瓦斯发电机组特点
燃气机组针对瓦斯特点设计,机组特性如下:
1可适用于燃气成份变化的燃气发电,计算机闭环控制,自动跟踪成份变化,保证良好燃烧,保证机器运转平稳,国内唯一掌握;
2可适应极低压力的燃气,不必增压,减少投资和提高有效发电量;
3效率高,热效率可达32-40%。
4机组自成体系,辅助设备少;建站简单,投资少;
5建站周期短,一般不超过3个月,见效快;运行费用低;
6机组可单台使用,也可多台组合使用,可并机,也可并网;
7机器质量可靠,机组功率是同等柴油的功率的50%多一点,机械负荷小,转速低;
8重要控制部分零件如调速器、点火系统、火花塞等,是从美国进口;
9机组的各种保护系统齐全;技术成熟,有近20年的生产历史;备件充足,服务及时。
从机组技术上分析及实际运行情况来看,利用瓦斯发电机组,以煤矿瓦斯为燃料发电,是可行的。
4.机组系统组成及性能参数
4.1瓦斯发电机组的系统组成
主要包括润滑系统、冷却系统、瓦斯进气系统及控制单元、电子点火系统、排气系统、控制管理系统及发电机组控制系统。
4.2机组性能参数
机组型号
500GF1-2RW
燃气发动机型号
G12V190ZLDW-2
发电机型号
1FC6456-6LA42
控制屏型号
KW500A-Z2
额定功率(kW)
500
额定转速(r/min)
1000
额定电压(V)
400
额定电流(A)
902
额定频率(Hz)
50
额定因数(COSΦ)
0.8(滞后)
燃气热耗率(MJ/kWh)
≤10
调压方式
自动
励磁方式
无刷
稳定调速率(%)
≤5
相数与接法
三相四线制
点火方式
电子点火MIC-500
控制系统
WOODWARD-UMT1
发动机热效率(%)
≥36
计算机管理系统(选购)
GPS-CMC-2000
排气温度(℃)
≤550
机油消耗率(g/kW·h)
≤1.2
工作方式
常年工作方式(SI工作制)
启动方式
直流24V电启动
操纵方式
远距离电控
冷却方式
开式双温强制水冷
机组大修期(h)
≥30000
外形尺寸
5120×2040×2780
机组质量(kg)
12000
4.3发电机组控制
每台发电机组由生产厂家自带一套控制、保护、监控设备(控制屏)。
发电机组控制:
发电机组的启动、停机、调频、调压、投运、切除、并车、解列。
发电机组的测量监视仪表包括:
①发电机的交流电流表、电压表、功率表、功率因数表、频率表、电能表、转速表、运行时间累计表及相应配套的电流互感器、电压互感器、测量转换开关;②瓦斯机的水温、油温、油压及排烟温度。
瓦斯发动机的状态信号:
运行状态预告、故障报警信号、水温、油温过高报警、润滑油压过低、
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- 关 键 词:
- 瓦斯 发电 工程项目 可行性研究 报告