瓦斯治理和综合利用方案.doc

遵义县大林煤矿

瓦斯治理和综合利用方案
第一章 矿井概况
一、 地理概况
(一) 矿井位置及交通情况
位置：遵义县平正乡大林煤矿位于位于遵义县县城北西325°方向，平距45Km，运距60km。地理坐标：东经106°28′31″-106°30′22″、北纬27°44′02″-27°45′26″。
行政区划隶属遵义县平正乡管辖。
交通：矿区位于距平正乡直线距离约10公里处的干溪村烂坝村民组，属遵义县平正乡所辖。距离鸭溪电厂30公里,鸭溪电厂有运煤公路相通，交通方便。(见交通位置图)。
大林煤矿

者密煤矿

大林煤矿交通位置图
二、 矿井瓦斯赋存规律
瓦斯在煤体及围岩中的赋存状态主要有游离状态及吸附状态，所获资料中未提供瓦斯各种赋存状态所占比例。
煤层瓦斯含量的大小取决于两个方面的因素，一是瓦斯生成量的多少和煤的含瓦斯能力；二是瓦斯保存和放散速度。
煤层瓦斯含量随埋深加大而增加；围岩透气性越小，煤层瓦斯含量越高；同一埋深下，煤层倾角越小，煤层瓦斯含量越高；煤层露头线存在时间越长，瓦斯排放越多；封闭型地质构造易于封存煤层瓦斯，开放型地质构造利于排放瓦斯；煤化程度越高，其贮瓦斯的能越强；地下水活跃的地区，通常煤层瓦斯含量较小。
原苏联科学院矿物资源综合开发研究所1987年的研究结果表明，在300m～1200m开采深度范围内，煤层内的瓦斯游离瓦斯仅占5%～12%。但是在断层，大的裂隙、孔洞和砂岩内，瓦斯则主要以游离状态赋存。
近年来，随着分析测试技术的不断发展，有关学者采用X射线、衍射分析等技术对煤体进行观察分析后认为，煤体内瓦斯的赋存状态不仅有吸附（固态）和游离（气态）状态，而且还包含有瓦斯的液态和固溶体状态；但是，总的来说，吸附（固态）和游离（气态）瓦斯所占的比例在85%以上，在正常情况下，整体所表现出来的特征仍是吸附和游离状态的瓦斯特征。
当煤层具有露头或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，在煤层内存在两个不同方向的气体运移，即煤化过程中生成的瓦斯经煤层、上覆岩层和断层不断由煤层深部向地表运移；而地面空气、表土中的生物化学和化学反应生成的气体向煤层深部渗透扩散，从而使赋存在煤层内的瓦斯表现出垂向分带特性。煤层瓦斯的带状分布是煤层瓦斯含量及巷道瓦斯涌出量预测的基础，也是搞好瓦斯管理的依据。
矿井瓦斯涌出形式主要从采掘工作面煤壁和采落煤炭中涌出，同时还有采空区和临近不可采煤层也有一部分。
三、 瓦斯压力、含量
地质报告未提供瓦斯压力、含量资料。
根据《采矿工程设计手册》中给出的经验公式进行计算，瓦斯压力P＝（2.03～10.13）H，H为垂深(m)，kpa；根据突出鉴定报告，本矿在＋1060m标高时，M7、M9、M14煤层瓦斯压力分别为P=0.12MPa、0.22MPa、0.22MPa，此时埋深约为250m,扣除风氧化带高度约30m，实际计算深度约220m，,由此计算得的压力系数小于2.03。为安全起见，取P=3m，矿井准采标高＋1300m～＋500m,在本矿井田内M7、M9、M14煤层最大埋深为850m，则煤层瓦斯压力为2.55MPa。
各煤层瓦斯含量
开采水平
＋1060m水平（埋深350m）
＋500m水平（埋深850m）
煤层编号
M7
M9
M14
M7
M9
M14
吸附瓦斯量Wx(m3/t)
11.96
11.95
11.88
14.24
14.22
14.15
游离瓦斯量WY(m3/t)
0.70
0.90
0.70
1.70
2.19
1.70
瓦斯含量Wh=Wx+WY(m3/t)
12.66
12.85
12.58
15.94
16.41
15.85
四、 矿井瓦斯等级
大林煤矿为新建矿井，未进行瓦斯等级鉴定。
中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2010年7月24日提交的《大林煤矿M7、M9、M14煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》报告（编号2010TC0234）：大林煤矿M7、M9、M14煤层在＋1300～＋1060m标高范围内无突出危险性。各煤层指标如下：
大林煤矿M7、M9和M14煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定指标表
煤层号
煤的破坏类型
瓦斯扩散初速度⊿P
煤的坚固系数f
煤层瓦斯压力P（MPa）
M7
Ⅲ
25.90
0.46
0.12
M9
Ⅱ
24.35
0.74
0.22
M14
Ⅰ
20.70
0.94
0.22
本专篇根据《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）预测：＋1060m标高,矿井相对瓦斯涌出量19.836m3/t，绝对瓦斯涌出量15.55m3/min；＋500m标高,矿井相对瓦斯涌出量29.114m3/t，绝对瓦斯涌出量22.82m3/min。
五、 矿井煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性
(一) 透气性
煤层中存在着瓦斯含量增高带，因而引起煤体膨胀和煤层应力增高，此处煤层的透气性接近于零。当巷道掘进到该处时，其应力急剧降低，造成煤的破碎和突出。该矿处于高瓦斯区，存在此类突出的可能性。
(二) 瓦斯压力
瓦斯潜能要比煤的弹性变形能大十倍左右，在煤的强度低的地区，煤的瓦斯压力大于煤的极限破坏强度。当巷道接近这一地区时，在瓦斯压力的作用下，可产生连续的破碎煤体的突出波，引起突出。此方面资料欠缺，该矿应在生产过程中收集资料，以更好地预测煤与瓦斯突出的可能性。
(三) 地质破坏带
由于有地质破坏带的存在，潜藏着一定数量的高压瓦斯。当巷道或工作面接近该带时，在爆破及地压的影响下，煤、岩壁裂缝增多，如覆盖层的阻力与瓦斯压力的平衡遭到破坏时，将会发生突出它的中心点在于：由于地质破坏带的存在，增加了周围岩体的异常拱压，当工作面接近这一破坏带时，工作面与地质破坏带之间的煤层会被迅速破坏从而引起突出。地质报告及生产过程中没发现断层，但不代表整个矿区没有断层存在，因此类突出的可能性。
大林煤矿为新建矿井，根据煤层瓦斯突出危险性鉴定资料，本矿按有煤与瓦斯突出危险性矿井设计，在开采M7、M9、M14号煤层在＋1300m～＋1060m标高范围内时，按无突出危险性区域设计。后期开采井田范围内未鉴定区域时，需重新进行煤与瓦斯突出鉴定，未鉴定前按有煤与瓦斯突出进行设计和管理，鉴定后根据鉴定结果确定设计和管理等级，修改设计相关内容。因此在突出区域应严格按“四位一体”防突措施进行建设与生产。
六、 井田煤尘爆炸性、煤的自燃倾向性、煤与瓦斯突出及地温情况
(一) 煤尘爆炸性
根据贵州省煤田地质局实验2007年1月出具的遵义县大林煤矿M7、M9、M14煤层煤尘爆炸性鉴定报告：M7、M9、M14煤层无爆炸危险性。
(二) 煤的自燃倾向性
根据贵州省煤田地质局实验2007年1月出具的遵义县大林煤矿M7、M9、M14煤层煤炭自燃倾向性鉴定报告：M7、M9、M14煤层自燃倾向等级为Ⅲ类(不易自燃煤层)。
(三) 煤与瓦斯突出情况
根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2010年7月24日提交的《大林煤矿M7、M9、M14煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》报告（编号2010TC0234）及省煤炭局批复文件：大林煤矿M7、M9、M14煤层在＋1300～＋1060m标高范围内无突出危险性。
本矿按有煤与瓦斯突出危险性矿井设计，在开采M7、M9、M14号煤层在＋1300m～＋1060m标高范围内时，按无突出危险性区域设计。后期开采井田范围内未鉴定区域时，需重新进行煤与瓦斯突出鉴定，未鉴定前按有煤与瓦斯突出进行设计和管理，鉴定后根据鉴定结果确定设计和管理等级，修改设计相关内容。
(四) 冲击地压
该矿井目前无法确定其冲击地压的倾向性，该矿及其周围井田无冲击地压的历史记录，矿井暂按无冲击地压矿井考虑。但在巷道布置时就尽量避开应力集中区，掘进和采煤时也应注意应力集中的影响。
(五) 地温
本井田属地温正常区，无热害影响。
七、 邻近矿井瓦斯、煤尘、煤的自燃、煤与瓦斯突出、地温等实际情况及鉴定研究成果
与本矿邻近矿井未发生煤与瓦斯突出事故。
八、 矿井水文地质条件
大林煤矿准采标高1300～＋500m, 区内最低侵蚀基准面约为950米（矿区西南部河垭沟流出矿区处），开采最低侵蚀基准面上部的煤炭，直接充水水源主要为顶部的碳酸盐岩岩溶水、基岩裂隙水、老窑采空区积水、地表冲沟水。开采最低侵蚀基准面下部的煤炭，特别是开采M14煤层距强含水层茅口组顶板只有3.44～5.41m，底部承压水突水的可能性很大,故本矿区属于以裂隙—岩溶充水为主，在开有最低侵蚀基准面＋950m标高以上时，水文地质条件复杂程度为中等；开采＋950m标高以下时，水文地质条件趋向于复杂。

第二章 矿井改扩建建设及先期瓦斯治理情况
一、矿井改扩建建设情况
大林煤矿为新建矿井，原设计生产能力9万t／a；2007年9月批准该矿扩界，生产能力变更为30万t/a，现采矿证登记生产规模30万t/a，企业性质为私营。
1、2008年12月取得采矿许可证(登记生产规模30万t/a)，有效期至2018年12月；采矿证许可证号：5200000821145；
2、林东矿务局设计研究所2003年8月编制了《贵州省遵义县平正乡大林煤矿可行性研究报告》和《安全专篇》，已获得批复；
3、贵州大学勘察设计研究院于2009年2月编制了《遵义县平正乡大林煤矿开采方案设计（变更）》（设计能力为30万t/a），并经省煤炭局审查批准。(黔煤规字[2009]125号)
4、贵州大学勘察设计研究院于2009年3月编制了《遵义县平正乡大林煤矿（变更）安全专篇》（设计能力为30万t/a），并经贵州省煤矿安全监察局遵义监察分局审查批准。(黔煤安监遵安审字[2009]77号)
5、贵州大学勘察设计研究院于2010年10月提交了《遵义县平正乡大林煤矿开采方案设计（变更）》（设计能力为30万t/a），并经省能源局审查批准。(黔能源发[2010]611号)
二、先期瓦斯治理情况
矿井现状：动工批准后，矿井进行了一系列建设，地面工业场地已初具规模，施工有主平硐、副平硐、回风平硐三个井筒，在煤层中掘进了系列探煤巷道。根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2010年7月24日提交的《大林煤矿M7、M9、M14煤层煤与瓦斯突出危险性鉴定报告》报告（编号2010TC0234）及省煤炭局批复文件：大林煤矿M7、M9、M14煤层在＋1300～＋1060m标高范围内无突出危险性。
本矿按有煤与瓦斯突出危险性矿井设计，在开采M7、M9、M14号煤层在＋1300m～＋1060m标高范围内时，按无突出危险性区域设计。后期开采井田范围内未鉴定区域时，需重新进行煤与瓦斯突出鉴定，未鉴定前按有煤与瓦斯突出进行设计和管理，鉴定后根据鉴定结果确定设计和管理等级，修改设计相关内容。
第三章 存在问题
1、矿井“一通三防“工作仍有差距。
2、矿井井下装备条件差的状况仍未从根本上解决，局部巷道断面不够要求，导致局部地段通风阻力较大。
3、地质工作程度较低，煤层底板等高线、采空区、老窑破坏区与现场有一定出入，管理起来比较困难。
4、地质报告没有对各煤层瓦斯进行详细勘探及提供详细的瓦斯参数，瓦斯资料不能满足设计要求。
5、需要加强矿井通风瓦斯管理。
6、区内的气象资料、自然灾害资料等不详细。
7、本矿属新建矿井，“一通三防”人员不足。
第四章 瓦斯治理方案
一、成立大林瓦斯治理领导小组
组 长：总经理
副组长：总工程师 副总经理
成 员：总经理助理、各部室负责人
二、成立大林煤矿防突部
部长由周建军担任，成立专门的防突施工队伍。
三、瓦斯治理方案
总的原则是：提高装备能力，强化培训力度，抓好管理，在此基础上，还需从以下几个方面入手进行治理。
1、加强对瓦斯防治工作的领导
　　建立健全煤矿瓦斯防治工作机构，协调各方面力量，促进煤矿瓦斯治理工作。要结合实际，突出重点，制定本地区煤矿瓦斯治理规划或方案，协调和帮助解决各种困难和问题。加强信息沟通和交流，取长补短，相互促进，逐步完善瓦斯综合治理的长效机制。
　　2、加大投入，完善安全系统与装备
要根据安全实际需要，制定安全保障能力的补套计划，自觉增加安全投入，完善瓦斯综合治理系统和装备，重点是矿井通风、瓦斯抽采、防灭火、综合防尘、监测监控等，做到“可保尽保、应抽尽抽”。
3、治理措施
（1）落实责任，强化矿井“一通三防”管理
加强组织领导工作，保证“一通三防”工作正常，有序开展。健全“一通三防”管理机构。各级领导要提高对“一通三防”工作重要性的认识，坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，牢固树立瓦斯为天、瓦斯超限就是事故的思想，切实加强对矿井“一通三防”工作的领导，各采区、各科室必须配足“一通三防”管理人员，建立健全“一通三防”队伍，配备足够的专业技术人员和专门的防突人员，扎扎实实的开展工作。严格执行“以风定产、先抽后采、监测监控”的十二字方针和“四位一体”综合防突措施。
（2）夯实基础、规范管理
一是要加强矿井通风质量标准化建设，制定通风安全质量标准化达标规划和检查、验收、考核制度，每月由矿总工程师组织，对“一通三防”工作检查验收一次，解决矿井“一通三防”存在的问题。
二是加强瓦斯检查管理工作，必须对瓦斯检查点进行认真排点，做到不留死角、盲点，瓦斯检查必须严格执行“一炮三检”及“三人连锁”放炮制度。安排专职瓦斯检查员检查瓦斯，制定检查图表和相关的瓦斯检查办法和措施，确保“一炮三检”及“三人连锁”放炮制度的执行。
三是保证各种报表、图纸、牌板、台帐、记录等齐全、准确、真实；并及时填写、修改。
（3）优化通风系统，确保通风系统稳定、可靠
①开采布局和巷道布置合理，采掘工作面应实行独立通风，系统中严禁出现不符合《煤矿安全规程》规定的串联通风、扩散通风、老塘通风和采煤工作面利用局部通风机通风；在采区设计时要考虑通风系统的抗灾能力和巷道断面的富裕系数；定期检查通风系统，特别是回风系统，确保巷道断面、失修率符合要求，对不符合要求的巷道，要及时整改、维修。
②矿井生产能力要与通风能力相匹配，通风能力满足安全生产需要；井下各采区、采掘工作面及硐室的供风量必须符合《矿井风量计算细则及供风标准》规定，严禁超通风能力生产，严格执行以风定产，矿井风量不足、采掘工作面风量不足严禁生产，严禁无风或微风作业；严禁瓦斯超限作业。
③严格巷道贯通管理，防止通风系统紊乱。
（4）加强瓦斯综合治理力度，防止瓦斯事故发生
①首先要按瓦斯治理的十二字方针，以瓦斯抽放和防突为重点，做好瓦斯抽放数据的收集、整理、统计、分析，以监测监控为保障，区域治理与局部治理并重，重点强化现场管理，技术突破、装备升级、管理创新、责任落实，实现矿井安全生产。
②其次要真正建立专门的防突机构，配足人员，购置必要的防突设备，由总工程师组织制定防突措施计划，编制“四位一体”防突措施，矿业务主管部门和井口负责组织实施，并定期检查防突工作的实施情况。对所有人员进行防突基础知识培训。
③认真组织瓦斯等级鉴定工作。
④再者要加强采煤工作面上隅角、巷道空顶处等局部瓦斯的管理，一旦瓦斯超限积聚，必须采取措施进行处理，严禁瓦斯超限作业。
⑤最后一点就是要在临时停电、停风、停工的地点，按规定断电撤人，设置栅栏、挂好警戒牌，对不使用的废旧巷道以及回采工作面采完要及时组织回撤，并按规定设置密闭，严禁盲巷存在。
（5）完善监控系统，充分发挥监控系统的重要作用
①瓦斯监控系统必须安排专 人管理，配足专业的维修维护人员，维修维护人员必须经过专业培训合格，持证上岗。
②传感器的数量、种类必须符合要求，及时调校种类传 感器，确保传输数据准确、系统正常、稳定工作
③安全监控中心必须24小时有人值班，发现瓦斯超限必须立即向有关领导和部门汇报。
④安全监控系统出现故障必须及时维修处理，并记录每次处理的情况。
（6）加强局部通风管理
①局部通风机必须由专人负责管理，保证正常运转。
②局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距掘进迎头巷道回风口不得小于10米，全风压供给局部通风机的风量大于风机的吸风量，并保证风机地点附近的风速符合〈煤矿安全规程〉的规定，杜绝循环风现象。
③必须使用抗静电、阻燃风筒，风筒口到掘进工作面的距离必须符合〈作业规程〉的规定，风筒吊挂要平、直、紧、稳、不拐死角，并保证迎头有足够的新鲜风量。
④矿井所有的掘进工作面都必须采用“三专两闭锁”装置。
⑤严禁随意停止或启动局部通风机，停止或启动局部通风机，必须有计划有措施；局扇安装、迁移必须严格停送电报告制度，并制定安全技术措施。
⑥加强局部通风机供电管理，制定确保供电正常的有关制度和措施。并严格执行。
⑦选用高效低噪音对旋式局部通风机，逐步淘汰原有的YBT系列产品。
⑧加强一班三检查、一班三汇报、一炮三检查、瓦斯三对口、局部地方重点管理的现有管理制度。
（7）加强通风设施管理，减少内部漏风
井下所有通风设施的构筑物质量必须符合《安全质量标准化通风质量标准》的要求，永久风门必须安设传感器并有闭锁装置，通车频繁的风门必须安排专人看守。不得留有盲巷、采煤工作面回采完毕，必须及时回收，进行密闭。定期对通风设施进行检查维护，确保设施完好，使用正常。
（8）加强井下放炮管理和电气设备管理，防止产生爆炸火源
井下放炮作业必须使用煤矿许用炸药和电雷管，不得使用过期和变质的爆破材料。爆破作业必须严格执行“一炮三检”和“三人连锁”放炮制度。井下电气设备的选用必须符合〈煤矿安全规程〉的规定，所有入井设备必须有“产品合格证”、“防爆合格证”、“煤矿矿用产品安全标志”并经防爆检查合格。井下“三大保护”必须保持完好，并使用正常，所有电气设备每天必须进行一次全面检查，严禁失爆。
（9）加强安全宣传、教育和培训工作
全矿要充分利用各种宣传形式（如标语、板报等），广泛宣传，利用学习、班前会、安全知识竞赛等形式，对全体职工进行“一通三防”、瓦斯治理、防突等安全知识、规章制度教育，提高职工“一通三防”安全意识，营造良好安全氛围，减少“三违”。对新招收的工作要由安全、技术部门培训考核合格，签订劳动合同后才能上山岗，采区要安排有经验、操作技能好的老工人带领，才能下井作业，采取师带徒、传帮带的形式，使用职工的操作技能、“一通三防”安全意识普遍提高。对于特种作业人员，必须按国家有关规定培训合格，取得操作资格证书，且必须持证上岗。同时组织有关人员到瓦斯治理较好的邻近矿井参观学习，取长补短。
第五章 瓦斯综合利用方案
大林煤矿抽采的瓦斯，高、低负压瓦斯主要考虑用于瓦斯发电。瓦斯发电站设在风井场地附近。
一、设计依据
1、抽采纯量：Q=11.41m3/min，其中：高负压6.76 m3/min，低负压4.65 m3/min；
2、抽采瓦斯浓度
高负压：30%，低负压：18%；
3、孔口负压
高负压20KPa，低负压6KPa，高、低负压真空泵出口压力9KPa。
二、瓦斯综合利用方案
（一）瓦斯利用原则
根据本矿井的实际，本矿井周围没有大型化工厂，矿井工业场地不具备民用条件，设计在各分区风井场地附近设瓦斯发电站利用瓦斯。
（二）利用瓦斯的分期建设
根据大林煤矿的情况，瓦斯发电站设在风井场地附近，由于矿井初期瓦斯抽放量可能较小，一期暂按高负压抽采纯量的50%，二期按矿井抽采纯量的50%分期建设瓦斯发电站。
抽采纯量：Q=11.41m3/min，（其中：高负压6.76 m3/min），瓦斯利用率：η=50%。
高负压瓦斯利用量：Q高=6.76×η=3.38 m3/min。
（三）瓦斯发电
1、工艺流程简介与发电机组选择
（1）工艺流程简介
燃气内燃机瓦斯发电瓦斯输送系统一般不设储气罐和加压设备（特别是低浓度），依靠瓦斯抽采泵的正压输送，抽采站抽采的瓦斯通过阻火器等附件送入预燃室，由火花塞点燃出现多个着火点，然后由机组程控装置将预燃的瓦斯气通过电控混合器送入各个汽缸燃烧做功，带动发电机工作。
瓦斯发电机组排放的尾气温度很高，约500℃，若直接排入大气，将会对附近环境造成极大影响，应考虑用预热锅炉对内燃电机组排放的尾气余热加以利用，供矿井生产、生活建筑物采暖及生活热或其他方面之用。
瓦斯发电工艺流程见下图
（2）发电机组选择
A、设计依据
一期瓦斯发电站瓦斯利用量：3.38 m3/min；
国产内燃组单循环发电率在32～40%之间，即燃气的消耗率为11250～9000kJ/（kw·h），综合考虑按10500 kJ/（kw·h）计算，每立方米纯瓦斯完全燃烧发热量为35.19MJ/m3。
B、综合利用瓦斯气的计算：
每小时高负压抽采的瓦斯纯量
Q高=3.38 m3/min×60=202.8 m3/h
C、瓦斯气单位时间发电量的计算：
P=202.8 m3/min×35.19MJ/m3÷10.5 MJ/（kw·h）=679.7（kW）
D、选择发电机组
根据上述计算数据，一期可选用瓦斯发电机组：500GF1-3RW型500kW机组2台。
燃气内燃机组主要技术指标见下表

发动机主要技术指标
型号
W12V190ZLDK-2C
型式
四冲式、火花塞点火、水冷、增压中冷、电控混合
汽缸排列
V型60°夹角
汽缸直径（mm）
190
活塞行程（mm）
210
总排量（L）
71.45
标定功率（kW）
550
标定转速（r/min）
1000
最低空载稳定转速（r/min）
600
燃气热耗率MJ/（kw·h）
10.5
机油消耗率g/（kw·h）
≤1.5
排气温度（涡轮前）℃
≤650
出水温度℃
≤85
油底壳油温度℃
≤90
主油道机油压力KPa
400～800
稳定调速率%
0～5%可调
冷却方式
强制循环水冷却
润滑方式
压力和飞溅复合式润滑
汽缸编号
输出端
1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12
点火方式
火花塞点火
点火顺序
1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12
启动方式
24V直流电机启动
旋转方向
逆时针（面向输出端
输出方式
飞轮输出
外形尺寸长×宽×高（mm）
2745×1560×2590
净质量（kg）
5300
机组型号
500GF1-3RW
发电机组主要技术指标
发动机型号
W12V190ZLDK-2C
发电机型号
1FC6454-6LA42（防沙型）
控制屏型号
PCK1-RB500
额定功率（Kw）
500
额定电流A
902
额定电压V
400
额定功率因数，COS∮
0.8滞后
额定频率HZ
50
启动方式
24V直流电机启动
电压调整方式
自动
调速方式
电子调速
励磁方式
无刷
接线方式
三相四线制
循环水冷却方式
开式（带热换器）
连接方式
弹性联轴器联接
外形尺寸1×b×h（mm）
6070×2264×2750
机组质量kg
12500
三、进气系统
（一）瓦斯发电进气系统概述
1、低负压瓦斯进气系统
从瓦斯抽采泵站到瓦斯发电站的低浓度瓦斯输送管主管选用管径DN325的焊接钢管，在瓦斯输送管线上安装水位自控式水封阻火器、丝网过滤器、瓦斯管道专业阻火器、低温湿式放散阀、防爆电动蝶阀等设备，并通过瓦斯与细水雾混合输送系统，将低浓度瓦斯输送到发电厂。设雾化水池、雾化水泵，为瓦斯输送管线上的水雾发生器供给高压水，再通过水雾发生器网瓦斯管道内喷射水雾，瓦斯管道通过水雾发生器后含有水雾避免了火焰的产生（静电或其他产生的火焰），并起到阻火的作用，保证了瓦斯管道输送的安全性。在瓦斯输送管路每隔20米设置一个水雾发生器。
选用MD25-30×5型雾化水泵二台，一台工作，一台备用；配电机YB180-2、22kw、380kw，二台。
瓦斯发电站低浓度瓦斯发电机组进气系统见下图

2、高压瓦斯进气系统
从瓦斯抽采泵站到瓦斯发电站的高浓度瓦斯输送管主管选用管径DN273的焊接钢管，在瓦斯输送管线上安装水位自控式水封阻火器、丝网过滤器、瓦斯管道专业阻火器、低温湿式放散阀、防爆电动蝶阀等设备，并通过瓦斯与细水雾混合输送系统，将低浓度瓦斯输送到瓦斯发电站。
瓦斯发电站高浓度瓦斯发电机组进气系统见下图
（二）主要设备工作原理
1、水位自控式水封阻火器
水位自控式水封阻火器的基本原理主要是当火焰通过水汽混合层时，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。水位自控式水封阻火器采用雷达水位监测（雷达液位计是德国产）和计算机自动控制，当水位低于设定下限水位时自动补水，当水位高于设定上限水位时自动放水，从而维持水位的恒定，保证阻火器可靠工作。此套系统同时带有计算机网络远传和无限传输系统，可实现远程监控。
2、丝网过滤器
丝网过滤器是用于过滤由瓦斯带来的水汽和灰尘，防止瓦斯管道专用阻火器堵塞，延长其清洗周期的装置。其过滤材料采用不锈钢丝绒，利用拦截、碰撞机理过滤瓦斯中的粉尘颗粒和水分。
3、瓦斯管道专用阻火器
瓦斯管道专用阻火器的原理主要基于火焰通过狭窄通道时的熄灭现象研究。火焰在狭缝中淬熄主要是由于火焰表面的化学反应放热与散热条件不匹配引起的。火焰以一定速度进入狭缝时，火焰面内靠近狭缝冷壁处，作为化学反应活化中心的自由基和自由原子与冷壁相碰撞放出其能量，这相当于反应区的热量流向冷壁边界，从而当火焰面达到一定距离时，开始形成熄灭层，随着火焰面的运动，熄火层厚度不断增大，以至于自由基进入熄火层内就复合成分子并放出能量，自由基越来越少直到没有，火焰熄灭。
4、低温湿式放散阀
当系统用气量突然减少时（如瓦斯发电机组突然减少开机台数或突然降低负荷），为保证水环真空泵的安全运行和整个输送系统工作在设定的压力范围内，在输送系统的输气主管道上设置低温湿式放散阀。当输送系统管道压力增高时，瓦斯便通过水溢出排空。放散压力可通过改变放散阀内的水量或水面来调整或设定。通过液位变送器可实现计算机远程控制。瓦斯的排空是通过水而放散到空气中，因此该放散阀能够将外部可能产生的火源与系统内瓦斯隔离，实现安全放散。
四、冷却循环系统
根据500kw燃气发电机组的性能要求，燃气发电机组冷却系统分为内外两个循环系统，内外循环都通过换热器进行换热，内外循环又分为高、低温冷却水系统。高温冷却水系统进水水温为55℃，回水温度为65℃；低温冷却水系统进水水温为35℃，回水温度为45℃。
高温冷却内循环主要是冷却发动机机体、汽缸盖等部件，低温循环主要是冷却机油和空气。内循环使用软化水，每天每台的消耗量约为5kg/d，5台机组的总耗水量为25kg/d。
外循环也使用软化水，通过多风扇水箱冷却循环冷却外循环冷却水，高低温冷却水量每台均按40m3/h考虑。
低浓度瓦斯发电站选用与机组配套的多风扇水箱二台，一台机组配一台，形成密闭循环。高浓度瓦斯发电站选用与机组配套的多风扇水箱三台，一台机组配一台，形成密闭循环。发电厂的外冷却密闭循环系统，节约冷却水。
五、余热利用系统
瓦斯发电站由于距离工业场地较远，暂不考虑余热利用，但留有余热利用空间（并考虑相关设备），以后若需要，安装余热回收装置即可民用或热联发电。考虑MHW-I-R-AT350型全自动软水器一台和软化水箱一个为机组提供冷却软化水。
六、电气系统
1、升压变压器容量的选择
瓦斯发电站共计2台发电机组，额定功率500kw，一段母线出线，配置一台1500kWA S9-M型升压变压器。单台机组发电容量400kw，2台机组视在功率Sf=500×2/0.8=1250kVA；选容量1500 kVA变压器，变压器负荷率=1250/1500=83.0%，一台。
2、电力系统主接线概述
单机额定功率为500kw，额定电压500V，一段母线出线，配置一台1500kWA S9-M型升压变压器升压到10kv，经高压出线柜以一回架空线路接入到矿井10kv变电所10kv母线上，为煤矿的生产提供电力。
在矿井10kv变电所需要增加一台10kv高压开关进线柜（型号与该变电所的10kv进线柜相同）。
3、低压配电系统概述
瓦斯发电站低压升压变电所设3面PCKI-RB500型发电机组控制屏、一面变压器低压出线柜、一面站用配电柜、一面蓄电池柜，低压开关柜均选用GCS通用型低压开关柜。
4、站内动力配电设计
瓦斯发电站配电电压为220V/380V，配电方式采用放射式。动力配电箱电源引自低压升压变电所配电柜，进线电源采用双电源自动转换装置。雾化泵房内的设备均采用交流接触器在现场或低压升压变电所控制。线路敷设方式采用直埋或沿电缆沟敷设。
5、发动机启动
发电机启动采用24V直流电源启动，在发电机房内设置2台硅整流启动电源，电源来自低压升压变电所内的站用配电柜。硅整流启动电源供5台发电机组不同时启动使用。
6、10kv配电装置
在瓦斯发电站升压变电所内设3台10kv高压开关柜；高压开关柜选用具有五防功能的KYN28A型铠装移开式交流金属封闭开关柜，配真空断路器、弹簧操作机构，该操作机构即可手动操作也可电动操作关柜，也可电动操作。
在矿井10kv变电所内新增一台10kv高压开关柜，规格型号、外形尺寸与原系统相同，其上母线与原系统母线相接。
7、升压变压器
变压器采用S9-M型低损耗全封闭电力变压器。室外布置，高压侧电缆引出，低压侧由铜排引入。
8、继电保护
（1）升压变压器保护配置
升压变压器设速断保护、过流保护、高压零序、瓦斯、温度保护等，采用微机综合保护，保护装置安装在高压开关柜上。
（2）电厂、变电所进出线保护
瓦斯发电站10kv出线开关和矿井10kv变电所新增加的一台进线开关柜采用微机保护，设置速断、过流保护。保护装置分散安装在各自的开关柜上。
（3）发电机保护
0.4kv发电机保护为：短路保护、过电流保护、欠压保护、逆功率保护及发电机热保护。其保护由发电机组配套的控制屏实现，不需另外采购保护装置。
9、直流系统
瓦斯发电站升压变电所配置直流220V、38Ah直流屏为微机控保和开关设备等的控制、操作提供电源。蓄电池形式采用铅酸免维护蓄电池。充电装置选用只能高频开关电源型充电装置，通过充电模块并联方式对蓄电池充电或浮充电功能。蓄电池，直流屏和充电设备集中布置在升压变电所内。
10、过电压保护及防雷、接地
（1）构筑建筑物防雷
（2）过电压保护
（3）接地
11、站内照明、检修部分
依据《工业企业照明设计规范》，发电机房和雾化水池安装区内照明采用防爆灯具，其余场所采用普通照明。其中发电机房、升压变电所设置应急照明，全站停电时，由应急照明灯照明，供电时间不小于30min。
12、电缆设施
（1）电缆构筑物
本工程电缆构筑物考虑采用如下几种类型：
a、 电缆敷设采用直埋或电缆沟敷设
b、 机房及升压变压变电所采用电缆沟。
（2）电缆选型
根据《电力工程电缆设计规范》GB50217-94有关条款的规定，本工程电缆选型如下：
a、10kv电力电缆采用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆；
b、低压动力电缆采用交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆；
c、控制电缆采用聚氯乙烯绝缘屏蔽铜芯控制电缆。
（3）电缆防火措施
为防止火灾蔓延造成损失，本工程采用以下防火措施：
在电缆沟穿墙处设置防火堵料，采用有效的防火材料对电缆构筑物分区封堵。设置必要消防设备。
13、厂内通信
瓦斯发电站升压变电所内设电话一部。
14、控制
（1）瓦斯发电机组
每台发电机组由厂家配置一套微机监控系统装置，可实现瓦斯发电机组运行的实时检测和控制。其中包括发动机的水温、油温、转速；发电机的电压、电流、频率、功率、功率因数、有功电能及运行时间的显示，发电机的参数及发电机的报警及保护停车功能。
（2）低浓度瓦斯输送监控系统
通过检测低浓度瓦斯输送管线内的瓦斯压力、温度及水雾输送系统中的水压力、温度、流量及水封阻火器、雾化水池内的水位，实时监控各参数，一旦参数越限即发出报警信号，保护瓦斯输送系统的安全运行。
（3）可燃性气体的浓度检测
在发电机房及雾化水池安装区内设置可燃气体探测器，实现发电机房及雾化水池安装区燃气浓度检测及报警，并连锁发电机房的防爆轴流风机开启通风；持续可燃气体浓度报警时，关断总气源及各发电机组进口气源阀门，机组停止发电。
七、厂房及布置
满足燃气发电机组正常运行和维护保养需要留有足够的布置间距、维修场所和机组安装进出运输通道以及符合国标安全防火规范间距的前提下，尽量做到生产流程、工艺流向合理；尽量减少管线长度，避免交叉，减少弯曲；注意噪声控制和隔震；尽量做到电站布局整齐、美观，创造良好的使用条件和操作环境。
根据以上原则，把发电机组和汽、水交换器并排布置于主机房内，机房墙壁用钢筋混泥土结构，瓦斯发电站主机房尺寸：长×宽×高=31m×13.5m×8m。在机房两侧设两个大门，可用于机组及设备的搬运。机房顶部设换气扇，采用机械通风换气。为保证主机房的隔噪效果，设计暂时考虑人工采光，不考虑自然采光，如果隔噪效果还不能达到环境要求，在沿墙壁敷设隔噪板。
水泵和汽水分离器在水泵和汽水分离器室内分两侧布置，汽水分离器靠近发电厂主机房，瓦斯发电站水泵及气水分离器室采用轻钢结构，房屋尺寸：长×宽×高=3m×3m×2.5m。
瓦斯发电站升压变电所内的设备并排布置，前留人行道，后留有检修通道。升压变电所尺寸为：长×宽×高=12m×7.5m×5m；升压变压器置于升压变电所外，须留有足够的检修空间。

遵义县大林煤矿
2011年8月

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