1、山西金驹煤电化股份有限公司山西金驹煤电化股份有限公司瓦斯发电情况介绍瓦斯发电情况介绍目目一、一、公公司司 运运行行电电厂厂10在运行瓦斯电厂（站）基本情况在运行瓦斯电厂（站）基本情况*在运行瓦斯电厂（站）基本情况在运行瓦斯电厂（站）基本情况*在在建建电电二、煤矿瓦斯简介二、煤矿瓦斯简介（一）煤矿瓦斯分类（一）煤矿瓦斯分类煤矿瓦斯按浓度分三类：一类是：浓度大于30%的高浓度瓦斯；二类是：浓度在930%的低浓度瓦斯；三类是：浓度在9%以下的瓦斯超低浓度（含煤矿通风乏风）（二）瓦斯的危害（二）瓦斯的危害l瓦斯是一种可燃性气体，当其在空气中的浓度达到某一范围瓦斯是一种可燃性气体，当其在空气中的浓度达到
2、某一范围时，遇适当的点火源就会发生燃烧或爆炸。时，遇适当的点火源就会发生燃烧或爆炸。按瓦斯在空气中发生燃烧的性状不同，可以将它分为三按瓦斯在空气中发生燃烧的性状不同，可以将它分为三个区间：个区间：助燃区间，瓦斯浓度大于助燃区间，瓦斯浓度大于0%至小于爆炸下限（至小于爆炸下限（5%）。）。该区间内，瓦斯在点燃源附近发生氧化燃烧反应，但不能形该区间内，瓦斯在点燃源附近发生氧化燃烧反应，但不能形成维持的火焰，只能起到助燃的作用。成维持的火焰，只能起到助燃的作用。爆炸区间，瓦斯浓度在爆炸界限内（爆炸区间，瓦斯浓度在爆炸界限内（5%16%）。该）。该区间内的瓦斯遇一定能量的点火源会形成可自动加速的燃烧区
3、间内的瓦斯遇一定能量的点火源会形成可自动加速的燃烧锋面，该锋面在瓦斯一空气混合气体内加速传播从而形成强锋面，该锋面在瓦斯一空气混合气体内加速传播从而形成强烈的爆炸。烈的爆炸。扩散燃烧区间，瓦斯浓度大于爆炸浓度上限（扩散燃烧区间，瓦斯浓度大于爆炸浓度上限（16%）。）。该区域内瓦斯该区域内瓦斯空气的混合气体无法直接被点燃，但是，当空气的混合气体无法直接被点燃，但是，当其与新鲜空气混合时，可以在混合界面上被点燃并形成稳定其与新鲜空气混合时，可以在混合界面上被点燃并形成稳定的火焰，称为扩散燃烧。的火焰，称为扩散燃烧。各类煤矿瓦斯利用各类煤矿瓦斯利用*l一类：浓度大于30%的高浓度瓦斯，采用高浓度瓦斯
4、发电机组发电。l二类：浓度在930%的低浓度瓦斯，采用低浓度瓦斯发电进行利用。l三类：浓度在9%以下的瓦斯超低浓度（含煤矿通风乏风）；l （1）甲烷浓度为0.25-5%，采用煤矿乏风氧化装置直接或经过掺混、稀释后利用；l （2）超低浓度瓦斯（甲烷浓度6-9%）采用柴油引燃技术发电利用。l瓦斯由储气柜接入到预处理系统，通过旋风分离器和冷凝分离器除尘脱水，然后经罗茨风机加压、精密过滤器过滤、空冷器降温，最后经流量计量装置后供燃机使用。常规高浓度瓦斯输送及预处理系统：常规高浓度瓦斯输送及预处理系统：矿井瓦斯储气柜水封房旋风分离器冷凝分离器罗茨风机精密过滤器空气冷却器发电机组 预处理系统浓度30%的低
5、浓度瓦斯l5%-16%属于爆炸范围，运输中易爆炸，不能管道常规输送，只能就地利用l提浓至40%或90%以上，投资大、经济效益不好l发电，无法保障瓦斯在输送过程中的安全性l排空，集团公司日均排空近80万立方米l能源浪费、温室气体、大气环境污染l因此，寻求一种低浓度瓦斯的安全输送工艺，具有迫切 性和现实意义。低浓度瓦斯排空现场三、高浓度瓦斯发电项目简介三、高浓度瓦斯发电项目简介l第一编第一编 电厂概况电厂概况l第二编第二编 燃气预处理系统燃气预处理系统l第三编第三编 燃气发电机组燃气发电机组 l第四编电力并网第四编电力并网l第五编余热利用第五编余热利用l第六编第六编 脱硝工艺脱硝工艺1、项目概况：
6、l项目名称：山西晋城寺河瓦斯发电厂l项目位置：山西晋城沁水县嘉丰镇寺河煤矿l项目目的：l 降低煤层气（瓦斯）对煤矿安全生产的威胁，变害为利。减少的环境污染。l 利用煤层气洁净能源，减少能源的浪费，变废为宝。l 缓解地区电力供应紧张，新增电源点，补充电力供应。l项目内容：利用寺河煤矿井下抽放煤层气为燃料，建设一座120MW寺河瓦斯发电厂及相关电网改造工程 2、发电机组概况：l寺河煤层气发电厂利用寺河矿瓦斯气卡特彼勒G3520C 发电机组 发电 余热锅炉及汽轮发电机组 组成联合发电机组。l发电总容量约120MW。l年发电设备利用小时数为7000h(设计)。l投产时间：2008年7月。4、电厂工艺流
7、程图、电厂工艺流程图 4个单元厂房（个单元厂房（1#、2#、3#、4#单元厂房）单元厂房）由西向东依次布置，每个单元厂房安装由西向东依次布置，每个单元厂房安装15台台1.8MW燃气发燃气发电机组，电机组，15台发动机的尾气汇集到单元厂房尾气母管再供台发动机的尾气汇集到单元厂房尾气母管再供给三台余热锅炉，三台余热锅炉产生的蒸汽带给三台余热锅炉，三台余热锅炉产生的蒸汽带1台台3MW蒸蒸汽轮机发电机组。汽轮机发电机组。电厂工艺电厂工艺l红色线段部分：燃气发电机组和蒸汽轮机发电机组的输出燃气发电机组和蒸汽轮机发电机组的输出电压均为电压均为10.5kv，单元厂房的每台发电机全部由高压配电，单元厂房的每台
8、发电机全部由高压配电柜连接至单元厂房的柜连接至单元厂房的10.5kv母线，四个单元厂房的母线，四个单元厂房的10.5kv母线由电缆输送到母线由电缆输送到220kv变电站的变电站的10.5kv母线上，然后经母线上，然后经两台容量为两台容量为75MVA的主变升压到的主变升压到220kv与芹池变电站电网与芹池变电站电网相联。相联。l绿色线段部分：为了充分利用燃气发动机的缸套水的余热为了充分利用燃气发动机的缸套水的余热，每个单元厂房配置了，每个单元厂房配置了15台板式换热器。板式换热器与散台板式换热器。板式换热器与散热水箱并联，通过一个三通调节阀控制缸套水的流向，向热水箱并联，通过一个三通调节阀控制缸
9、套水的流向，向寺河矿区供暖。寺河矿区供暖。1#气柜2#气柜燃机厂房燃机厂房锅炉区锅炉区预处理间预处理间汽机房汽机房供热站供热站水处理间水处理间变电站变电站办公楼办公楼冷却塔冷却塔检修房检修房材料库材料库 流程：从寺河矿井下抽出的瓦斯气经寺河矿抽放站分别送给1#、2#储气柜，经储气柜缓冲稳压后送给冷干机和溴化锂制冷机组换热器除湿以后分别供给五台离心式鼓风机，最后经鼓风机加压以后、经过精密过滤器（2um）分别送给各单元厂房燃机。l2台3万m3气柜 用于储存、缓冲、稳压瓦斯气l2套冷却装置（包含溴化锂、冷干机、冷却水泵），用于对瓦斯气进行除湿、降温、冷却l5台离心式鼓风机 ，用于对瓦斯气进行加压l8
10、套精密过滤器，用于过滤瓦斯气的杂质预处理设备预处理设备冷却器冷却器l预处理设备离心式鼓风机预处理设备预处理设备精密过滤器精密过滤器*l瓦斯气经过预处理系统混合、除水、升压、过滤、降温处理后达到主机用气要求。l采用防爆设计，配备防爆电动机l系统内设有甲烷泄漏监测报警系统，确保预处理系统安全l根据燃气发动机的用气量，自动变频调整，减少耗电量，降低运行费用机预备基础知识3、卡特彼勒G3520C燃气发动机部分4、卡特彼勒KATO发电机部分5、发电机组控制模块l（2）、G3520C燃燃气气发发动动机机的的进进排排气气系系统统l（3）、G3520C燃燃气气发发动动机机的的冷冷却却系系统统l（4）、G352
11、0C燃燃气气发发动动机机的的润润滑滑系系统统发发动动曲轴曲轴缸体中活（2）、G3520C燃燃的、清洁的、干燥的、充分的可燃气体，并排除废气。主要部件：燃气过滤器、调压阀、快速切断阀、涡轮增压器、燃气计量阀进气排气（3）G3520C燃冷冷却却系系统统润润滑滑系系统统典典2、G352发发电电机机轴承轴整流模块励磁转子和定子 主定子主转子G3520C3、发电机组控控制模块 燃气发电机组和汽轮机发燃气发电机组和汽轮机发电机组的输出电压均为电机组的输出电压均为10.5kv，单元厂房的每台发电机全部由单元厂房的每台发电机全部由高压配电柜连接至单元厂房的高压配电柜连接至单元厂房的10.5kv母线，四个单元厂
12、房的母线，四个单元厂房的10.5kv母线由电缆输送母线由电缆输送220kv变电站的变电站的10.5kv母线上，然后母线上，然后经两台容量为经两台容量为75MVA的主变升的主变升压到压到220kv与芹池变电站电网与芹池变电站电网相联。相联。每个单元厂房安装每个单元厂房安装15台台1.8MW燃气发电机组，燃气发电机组，15台发动机的尾气汇集到单元台发动机的尾气汇集到单元厂房尾气母管再供给三台余厂房尾气母管再供给三台余热锅炉，三台余热锅炉产生热锅炉，三台余热锅炉产生的蒸汽带的蒸汽带1台台3MW蒸汽轮机蒸汽轮机发电机组。发电机组。汽轮机发电机组（汽轮机发电机组（3000KW）第六编、脱硝工艺第六编、脱
13、硝工艺l主要指标：尾气中的氮氧化物排放主要指标：尾气中的氮氧化物排放l执行标准：执行标准：NOx含量含量2.0 g/kWh l脱硝方法：脱硝方法：SCR选择性催化还原法选择性催化还原法l脱硝工艺：尿素用除盐水溶解成脱硝工艺：尿素用除盐水溶解成40%的尿素溶液，再由循环泵、计量的尿素溶液，再由循环泵、计量分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室，高温烟气也进入分解室加热分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室，高温烟气也进入分解室加热尿素溶液，生成氨气和二氧化碳，通过喷嘴喷入尿素溶液，生成氨气和二氧化碳，通过喷嘴喷入SCR催化剂，在催化催化剂，在催化剂作用下烟气中的氮氧化物剂作用下烟气中的氮氧化物(NOx)
14、与氨气通过选择还原反应，生成氮与氨气通过选择还原反应，生成氮气气(N2)和水和水(H2O)。脱硝工艺图脱硝工艺图改造前后对比改造前后对比一、立项的背景一、立项的背景二、项目概况二、项目概况项目建设项目建设6台台1MW静音集装箱式国产低浓度静音集装箱式国产低浓度瓦斯发电机组，配套建设低浓度瓦斯安全输送装瓦斯发电机组，配套建设低浓度瓦斯安全输送装置和配电控制设备，在长平公司芦家峪置和配电控制设备，在长平公司芦家峪110kV变电站变电站10kV侧并网运行，就地实现芦家峪瓦斯侧并网运行，就地实现芦家峪瓦斯抽放站抽放的抽放站抽放的10%-20%低浓度瓦斯的综合利用。低浓度瓦斯的综合利用。项目利用长平公司
15、芦家峪风井空闲场地，占地项目利用长平公司芦家峪风井空闲场地，占地面积约面积约3600平方米。平方米。项目总投资项目总投资4129.77万元。万元。2015年年10月月8日开工建设；日开工建设；2016年年4月土建工程基本完工；月土建工程基本完工；2016年年7月安装工程基本完工；月安装工程基本完工；2016年年8月并网工程完工并通过晋城供电月并网工程完工并通过晋城供电公司验收；公司验收；2016年年9月月10日建成投运。日建成投运。进进 度度三、低浓度瓦斯利用难点三、低浓度瓦斯利用难点 10%-20%的低浓瓦斯本的低浓瓦斯本身就处于瓦斯爆炸极限范围身就处于瓦斯爆炸极限范围内，压力、浓度也不稳定
16、。内，压力、浓度也不稳定。难点难点1：低浓瓦斯安全输：低浓瓦斯安全输送和有效利用。送和有效利用。难点难点2：环保排放指标达：环保排放指标达标。标。难点难点3：国产大功率低浓：国产大功率低浓瓦斯发电机组的首次应用。瓦斯发电机组的首次应用。难难 点点低浓度输送类型低浓度输送类型目前，成熟的低浓度输送有三种类型1、细水雾输送系统（在管道中喷雾化水）2、气水两相流输送系统（水在管道中形成环流和柱流）3、喷粉抑爆输送系统（传感器感应到信号后，往管道中喷粉末）四、瓦斯安全输送四、瓦斯安全输送四、瓦斯安全输送四、瓦斯安全输送1、瓦斯输送系统、瓦斯输送系统 抽放泵站抽放泵站湿式放散阀湿式放散阀水封防爆器水封防
17、爆器过滤器过滤器瓦瓦斯阻爆装置斯阻爆装置水雾输送系统水雾输送系统水封阻火器水封阻火器燃气汽水燃气汽水分离器分离器瓦斯发电机组发电。瓦斯发电机组发电。矿井瓦斯水封阻火器专用阻火器水雾输送脱水水封阻火发电机组水封防爆器水封防爆器l水封防爆器由水封阻火罐、自动补水装置等部分组成，其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。水封阻火器配置自动补水装置，当水位低于设定下线水位时自动补水，当水位高于设定上线水位时自动放水，从而维持水位的恒定，保证阻火器可靠工作。细水雾输送技术细水雾输送技术l细水雾
18、输送技术又称主动阻火技术，主要包括：细水雾阻火技术及脱水技术。l瓦斯输送管道细水雾发生器是通过细水雾颗粒的气化和迅速蒸发，来降低输送管道内的气体温度、稀释瓦斯气体，以达到抑制火焰、终止燃烧的目的。l细水雾发生器包括供水部分（水泵）、喷水输送部分（管道）、细水雾生成部分（水雾发生器）、游离水收集部分（回收管道和水池）。l在瓦斯输送管道上，每隔一定距离（不超过20m)安装一个细水雾发生器；向进水口提供高压水；喷嘴出口的管道内充满细水雾。瓦斯由输送管道的首端流向末端，在流通过程中混合了一定的细水雾，抑制燃烧或爆炸。如果末端发生回火或爆炸，每一个细水雾发生器相当于一个阻火器，能防止沿管道逆向蔓延。细水
19、雾输送技术可有效消除瓦斯输送过程可能产生的静电及自燃和人为引起的火源。3、机组布置方式、机组布置方式 采用集装箱式内燃发电机组。集装箱式内燃发电机组。将发动机、发电机、控制屏、卧式多风扇水箱、高低温缸套水板式换热器、烟气净化装置、外接排气管系、立式消声器等单元，集成为一个标准化建站模块。自动化程度高，适应能力强，运行可靠。五、环保工艺五、环保工艺烟气脱硝烟气脱硝 采用采用SCR选择性催化还原原理，在催化剂选择性催化还原原理，在催化剂的作用下，将氮氧化物转换成无害的氮气的作用下，将氮氧化物转换成无害的氮气（N2）和水（）和水（H2O），实现烟气脱硝，保证），实现烟气脱硝，保证节能环保指标。处理后烟气中节能环保指标。处理后烟气中NOx含量含量2.0 g/kWh，NOx处理效率达处理效率达73%以上以上。
