瓦斯发电课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,山西金驹煤电化股份有限公司,瓦斯发电情况介绍,目 录,一、公司基本情况,二、煤矿瓦斯简介,三、高浓度瓦斯发电项目简介,四、低浓度瓦斯发电项目简介,五、机组检修周期,一、公司基本情况,金驹股份公司注册资本,4.27,亿元，在册员工,1600,余人。,2017,年，实现发电量,18.43,亿千瓦时，营业收入,8.59,亿元，瓦斯发电创利,2.73,亿元，利用煤矿瓦斯,4.73,亿标方，相当于减排,CO2,当量,709,万吨，瓦斯发电量连续九年位居全国第一。,公司基本情况,目前，在运瓦斯发电厂（站）,10,座，总装机容量,273MW,，在建和规划瓦斯发电厂（站）,10,余座，主要分布在晋城地区的沁水、高平、泽州、阳城和长治市长子县，到“十三五”末，瓦斯发电总装机容量可达,380MW,以上。,公司拥有燃气发电机组,141,台，其中：,97+4,台美国卡特彼勒机组，,10,台德国曼海姆机组，,12,台奥地利颜巴赫机组和,18,台我国石油集团济柴公司机组。,在低浓度瓦斯发电上，主要使用济柴股份公司制造的燃气机组，分别为,2016,年,9,月投运的芦家峪瓦斯电站，装机容量,6MW,；,2017,年,12,月投运的三水沟瓦斯电站，装机容量,6MW,；,2018,年,3,月投运的段河瓦斯电站，装机容量,6MW,。,运行电厂,10,个（,三个区管理,）,寺河发电区,一、,沁水晋煤瓦斯发电有限公司,采用,60,台,G3520C,型瓦斯（燃气）内燃发电机组和,4,台,3000KW,汽轮发电机组，装机容量,120MW,。,二、寺河瓦斯电站采用,6,台卡特比勒,G3520C,型瓦斯（燃气）内燃发电机组，和一台利用余热带动的,13MW,汽轮发电机组，装机容量,15MW,。,三、胡底瓦斯电站采用,5,台,MWM TCG2020V20,型瓦斯（燃气）内燃发电机组，总装机容量,10MW,。,四、三水沟低浓度瓦斯电站采用,6,台济柴,1000GF9-W,瓦斯（燃气）内燃发电机组，装机容量,6MW,。,运行电厂,10,个（,三个区管理,）,成庄发电区,五、成庄热电分公司采用,10,台卡特比勒公司制造的,G3520C,型瓦斯（燃气）内燃发电机组，装机容量,18MW,。,六、,寺河二号井瓦斯发电站,采用,5,台,MWM TCG2020V20,型瓦斯（燃气）内燃发电机组，总装机容量,10MW,。,七、,成庄,46MW,电厂,采用,123.3MW,颜巴赫燃气内燃发电机组配套（,211t/h+112t/h,）余热蒸汽锅炉拖动,23MW,组合快装凝汽式汽轮发电机组。,八、段河,低浓度瓦斯电站采用,6,台济柴,1000GF9-W,瓦斯（燃气）内燃发电机组，装机容量,6MW,。,运行电厂,10,个（,三个区管理,）,王台发电区,九、王台热电分公司采用,21,台,(,备用,1,台,),卡特比勒公司制造的,G3520C,型瓦斯（燃气）内燃发电机组，装机容量,36MW,。,十、芦家峪低浓度瓦斯电站采用,6,台济柴,1000GF9-W,瓦斯（燃气）内燃发电机组，装机容量,6MW,。,瓦斯发电厂（站）名称,装机规模,（兆瓦）,建设地点,瓦斯浓度（,%,）,供气煤矿,沁水晋煤,瓦斯发电公司,120,沁水县嘉峰镇,秦庄村,35-40,寺河矿西风区、三水沟、潘庄,寺河瓦斯电站,15,沁水县嘉峰镇,秦庄村,35-40,寺河矿,胡底瓦斯电站,10,沁水县胡底乡,蒲池村,35-40,胡底矿,三水沟瓦斯电站,6,沁水县嘉峰镇,张山村,13-20,寺河矿三水沟,庄成热电,分公司,18,泽州县下村镇,35-40,成庄矿,在运行瓦斯电厂（站）基本情况,*,在运行瓦斯电厂（站）基本情况,*,瓦斯发电厂（站）名称,装机规模,（兆瓦）,建设地点,瓦斯浓度（,%,）,供气煤矿,成庄,46MW,电厂,46,泽州县下村镇,35-40,寺河矿常店,寺河二号井,瓦斯电站,10,泽州县川底乡,寺河村,32-35,二号井,段河瓦斯电站,6,泽州县大东沟镇段河村,13-15,成庄矿段河,王台热电,分公司,36,城区北石店,32-35,沁秀公司岳城矿和坪上矿,芦家峪瓦斯电站,6,高平市寺庄镇,芦家峪村,13-15,长平煤矿,在建电厂,3,个,岳城,9MW,瓦斯发电项目采用,9,1MW,燃气内燃发电机组，,41.4t/h,+ 10.7t/h,余热蒸汽锅炉,胡底二期项目,采用,81.3MW,燃气内燃发电机组,+41.8t/h,余热蒸汽锅炉,段河二期项目,采用,4,1.5MW,燃气内燃发电机组,+41.5t/h,热水锅炉,筹建项目（,7,个）,芦家峪二期低浓瓦斯发电项目（,27MW,）,东大低浓度瓦斯发电项目,(6MW),常店低浓度瓦斯发电项目（,6MW,）,南苏低浓度瓦斯发电项目（,37MW,）,东大（,90MW,）、车寨（,10MW,）、龙湾（,6MW,）瓦斯发电项目,二、煤矿瓦斯简介,（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,9,30%,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,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，可以将它分为三个区间：,助燃区间，瓦斯浓度大于,0%,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（,5%16%,）。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。,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,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的火焰，称为扩散燃烧。,各类煤矿瓦斯利用,*,一类：浓度大于,30%,的高浓度瓦斯，采用高浓度瓦斯发电机组发电。,二类：浓度在,9,30%,的低浓度瓦斯，采用低浓度瓦斯发电进行利用。,三类：浓度在,9%,以下的瓦斯超低浓度（含煤矿通风乏风）；,（,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；,（,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。,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：,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%,的低浓度瓦斯,5%-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,提浓至,40%,或,90%,以上，投,资大、经济效益不好,发电，无法保障瓦斯在输,送过程中的安全性,排空，集团公司日均排空,近,80,万立方米,能源浪费 、温室气体、大气环,境污染,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,第一编 电厂概况,第二编 燃气预处理系统,第三编 燃气发电机组,第四编电力并网,第五编余热利用,第六编 脱硝工艺,-,以沁水晋煤瓦斯发电有限公司为例,第一编 电厂概况,1,、项目概况：,2,、发电机组概况：,3,、电厂规模：,4,、电厂工艺：,5,、厂区布置：,1,、项目概况：,项目名称：山西晋城寺河瓦斯发电厂,项目位置：山西晋城沁水县嘉丰镇寺河煤矿,项目目的：,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。,利用煤层气洁净能源，减少能源的浪费，变废为宝。,缓解地区电力供应紧张，新增电源点，补充电力供应。,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：,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。,发电总容量约,120MW,。,年发电设备利用小时数为,7000h(,设计,),。,投产时间：,2008,年,7,月。,3,、电厂规模,本电厂厂区占地,54600m,2,，,总装机容量为,120MW,，,主要设备：,1.,60,台卡特彼勒,G3520C,型燃气发动机发电机组,2. 4,台国产,N,3,-2.35,型,3MW,凝汽式汽轮发电机组,上述发电设备分别安装在,4,个单元厂房中，每个单元厂房发电容量为,30MW,。,电厂年消耗井下抽放瓦斯气约,2.2,亿,NM,3,。年发电量约,8.4,亿,KWh,，冬季采暖供热量约,233600GJ,。,4,、电厂工艺流程图,电厂工艺,工艺流程介绍：,黄线段部分：,寺河矿井下抽放煤层气经过过滤、计量输送到两个,30000m3,储气罐，储气罐内的煤层气经过两台冷干机脱水送到煤层气加压站，加压站共有五台离心式鼓风机，四台运行一台备用，将煤层气升压至后供给四个单元厂房的,G3520C,燃气发电机组发电。,蓝线段部分：,4,个单元厂房（,1#,、,2#,、,3#,、,4#,单元厂房）由西向东依次布置，每个单元厂房安装,15,台,1.8MW,燃气发电机组，,15,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,1,台,3MW,蒸汽轮机发电机组。,电厂工艺,红色线段部分：,燃气发电机组和蒸汽轮机发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高压配电柜连接至单元厂房的,10.5kv,母线，四个单元厂房的,10.5kv,母线由电缆输送到,220kv,变电站的,10.5kv,母线上，然后经两台容量为,75MVA,的主变升压到,220kv,与芹池变电站电网相联。,绿色线段部分：,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,15,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，向寺河矿区供暖。,1#,气柜,2#,气柜,燃机厂房,锅炉区,预处理间,汽机房,供热站,水处理间,变电站,办公楼,冷却塔,检修房,材料库,第二编 燃气处理部分,1,、燃气处理概述,2,、燃气处理设备,3,、燃气处理参数,4,、燃气处理特点,1,、燃气处理概述,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。,2,、燃气处理设备,2,台,3,万,m,3,气柜 用于储存、缓冲、稳压瓦斯气,2,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,5,台离心式鼓风机 ，用于对瓦斯气进行加压,8,套精密过滤器，用于过滤瓦斯气的杂质,预处理设备,冷却器,预处理设备,离心式鼓风机,预处理设备,精密过滤器,*,3,、燃气处理参数,名称,预处理入口,预处理出口,瓦斯气浓度,40%,40%,氧气,12.86%,12.86%,氮气,47.14%,47.14%,低位发热量,14.35MJ/Nm,3,14.35MJ/Nm,3,粉尘粒度,100um,2um,相对湿度,100%,60%,燃气压力,10,15kPa,50,55kPa,燃气温度,常温,35,45,4,、燃气处理特点,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。,采用防爆设计，配备防爆电动机,系统内设有甲烷泄漏监测报警系统，确保预处理系统安全,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,第三编 燃气发电机组部分,1,、内燃发电机组类型,2,、燃气发动机预备基础知识,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,1,、内燃发电机组类型,国外机组：美国卡特彼勒机组（,97,台，额定功率,1800KW,）,德国曼海姆机组（,10,台，额定功率,2000KW,）,奥地利颜巴赫机组（,12,台，额定功率,3348KW,）,国内机组：济柴机组（,18,台，额定功率,1000KW,）,2,、燃气发动机预备知识,1,、,G3520C,燃气发电机组,（,1,）、,G3520C,燃气发动机的构造,（,2,）、,G3520C,燃气发动机的进排气系统,（,3,）、,G3520C,燃气发动机的冷却系统,（,4,）、,G3520C,燃气发动机的润滑系统,（,1,）、,G3520C,燃气发动机的构造,G3520C,发动机组的概述,结构：四冲程、水冷、增压后冷却进气,气缸分布：,V,型、,20,缸、,60,度角,排量：,86,升,进气方式：独立循环增压后冷却,点火系统： 电控点火,主要部件：缸体、曲轴、轴承、连杆、凸轮轴等,G3520C,燃气发动机的构造,G3520C,发动机组的概述,发动机缸体,G3520C,发动机机体是基于柴油机的结构，坚固耐用。,20,缸、,V,型布置,曲轴,缸体中活塞、连杆部件,（,2,）、,G3520C,燃气发动机的进排气系统,进排气系统是对内燃机工作气缸提供新鲜的、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,进气系统,图中从左到右依次为燃气过滤器、调压阀、电磁切断阀,排气系统,（,3,）,G3520C,燃气发动机的冷却系统,使用全封闭冷却系统，有两个独立循环，分为缸套水冷却和后冷却系统，缸套水冷却发动机的受热部件，后冷却系统冷却混合气体。,主要部件：水泵、冷却器、节温器和壳、加热器、进出水管、散热水箱,冷却液充分吸收热量，吸收热量后的冷却水通过散热水箱进行散热。,冷却系统原理图,*,（,4,）、,G3520C,燃气发动机的润滑系统,润滑系统是发动机正常运行的保证，为发动机里所有的运动件提供必要的润滑,主要部件有油泵、呼吸器、注油口、冷却喷嘴、滤清器、油底壳,通过油泵将油底壳中的油吸出，经过滤、冷却后通过机组油道给发动机运动件润滑。,润滑系统,典型机油流向图,1,、油底壳,2,、机油泵,3,、安全阀,4,、油冷器,5,、旁通阀,6,、机油滤清器,7,、油道,8,、预润滑泵,9,、止回阀,2,、,G3520C,燃气发电机,配套的发电机为,KATO,发电机，由定子、转子、轴承、外壳及励磁机等构成。,技术参数为额定功率,1807KW,，额定电压,10.5KV,，功率因素,0.8,，额定频率,50Hz,接线方式三相星型连接。,发电机内部图,*,轴承,轴,整流模块,励磁转子,和定子,主定子,主转子,G3520C,发电机外观图,3,、发电机组控制模块,ECM,有三个发动机控制模块（,ECM,），一个主,ECM,和两个辅,ECM,。,ECM,是密封的，安装在发动机上的接线盒内。监控各传感器发过来的信号，能够闭合继电器、电磁阀等执行部件。,控制模块,(ECM),功能,电子控制模块(ECM) 控制发动机的空气/燃料混合气。,右图,为燃料系统主,要,零部件,和燃气走向。,第四编电力并网,燃气发电机组和汽轮机发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高压配电柜连接至单元厂房的,10.5kv,母线，四个单元厂房的,10.5kv,母线由电缆输送,220kv,变电站的,10.5kv,母线上，然后经两台容量为,75MVA,的主变升压到,220kv,与芹池变电站电网相联。,第五编余热利用,每个单元厂房安装,15,台,1.8MW,燃气发电机组，,15,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,1,台,3MW,蒸汽轮机发电机组。,汽轮机发电机组（,3000KW,）,第六编、脱硝工艺,主要指标：尾气中的氮氧化物排放,执行标准：,NO,x,含量,2.0 g/kWh,脱硝方法：,SCR,选择性催化还原法,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,SCR,催化剂，在催化剂作用下烟气中的氮氧化物,(,NO,x,),与氨气通过选择还原反应，生成氮气,(N,2,),和水,(H,2,O),。,脱硝工艺图,改造前后对比,四、低浓度瓦斯发电项目简介,立项背景,项目概况,主要对低浓度瓦斯安全输送进行介绍,-,以芦家峪低浓度瓦斯发电项目为例,一、立项的背景,芦家峪瓦斯抽放站抽放的瓦斯全部排空，不仅造成资源浪费、空气污染，还会加剧温室效应。,二、项目概况,项目建设,6,台,1MW,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置和配电控制设备，在长平公司芦家峪,110kV,变电站,10kV,侧并网运行，就地实现芦家峪瓦斯抽放站抽放的,10%-20%,低浓度瓦斯的综合利用。,项目利用长平公司芦家峪风井空闲场地，占地面积约,3600,平方米。,项目总投资,4129.77,万元。,2015,年,10,月,8,日开工建设；,2016,年,4,月土建工程基本完工；,2016,年,7,月安装工程基本完工；,2016,年,8,月并网工程完工并通过晋城供电公司验收；,2016,年,9,月,10,日建成投运。,进 度,三、低浓度瓦斯利用难点,10%-20%,的低浓瓦斯本身就处于瓦斯爆炸极限范围内，压力、浓度也不稳定。,难点,1,：低浓瓦斯安全输送和有效利用。,难点,2,：环保排放指标达标。,难点,3,：国产大功率低浓瓦斯发电机组的首次应用。,难 点,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）,低浓度瓦斯发电瓦斯输送及预处理系统工艺,特性：,5%-16%,范围极易爆炸,要求：,除脱水、除尘、阻火器等必要措施,还必须保证低浓度瓦斯在管道内的安全输送,运用技术：,细水雾混合输送工艺,原理：,细水雾发生器在低浓度瓦斯输送管道中喷,入细水雾粒细水雾粒气化和迅速蒸发降低输,送管道内气体温度、稀释瓦斯气体抑制火焰、,终止燃烧,四、瓦斯安全输送,四、瓦斯安全输送,1,、瓦斯输送系统,抽放泵站,湿式放散阀,水封防爆器,过滤器,瓦斯阻爆装置,水雾输送系统,水封阻火器,燃气汽水分离器,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,细水雾输送技术又称主动阻火技术，主要包括：细水雾阻火技术及脱水技术。,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。,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）。,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,采用,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,烟气脱硝,采用,SCR,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（,N,2,）和水（,H,2,O,），实现烟气脱硝，保证节能环保指标。处理后烟气中,NOx,含量,2.0 g/kWh,，,NOx,处理效率达,73%,以上 。,五、机组检修周期,机组,顶修周期,（小时）,中修周期,（小时）,大修周期,（小时）,卡特彼勒,10000-20000,22000-40000,45000-80000,曼海姆,16000,32000,64000,颜巴赫,10000,30000,60000,济柴机组,6000,18000,36000,谢 谢,