利用500gf13pww型燃气发电机组发电项目可行性研究报告.doc

利用500GF1-3PwW型燃气发电机组发电项目可行性分析报告

利用500GF1-3PWW型燃气发电机组

发电项目可行性分析报告

编制：

贵州XX煤业
XX油田XX动力机械集团有限公司

2010年1月28日

目 录
1．项目概述 3
1.1．项目概述 3
1.2．项目建设的必要性 3
2. 瓦斯发电的可行性分析 7
2.1 内燃机对煤矿瓦斯的适应性 7
2.2低浓度瓦斯发电技术介绍 8
3.瓦斯发电机组的组成及性能参数 12
3.1 瓦斯发电机组的系统组成 12
3.2 机组性能参数 12
3.3 发电机组控制 13
3.4机组启动方式 13
4.电站技术方案描述 14
4.1燃气进气系统 14
4.2排气系统 15
4.3电气系统 15
4.4冷却系统 16
4.5消防系统 16
4.6防雷接地系统 17
5.机组保护 17
6.瓦斯报警及通风 17
7.电站总平面布置 18
7.1.站址选择 18
7.2．布置原则 18
7.3．布置形式 18
8.余热回收 18
9.生产组织和定员 19
10. 投资效益分析 19
10.1投资估算表 19
10.2年总运行成本 21
10.3年发电收益 21
10.4效益分析 21
11. 附：XX油田XX动力机械集团有限公司 22
11.1公司简介 22
11.2 “胜动”燃气发电机组特性 23
11.3“胜动”燃气发电机组市场 24
1．项目概述
1.1．项目概述
本项目为贵州XX煤业瓦斯综合利用及节能环保项目，利用XX煤矿抽排瓦斯作为燃料进行发电，减少环境污染，降低大气温室效应。本项目集低浓度瓦斯输送、瓦斯发电及系统自动控制为一体。主要技术特点如下：
（1）根据煤矿瓦斯抽排的实际情况，利用煤矿低浓度瓦斯发电。为保证安全输送的要求，本工程采用低浓度瓦斯细水雾输送技术、专用防爆配套装置、燃气空气混合等技术，使燃气发电机组可以更平稳、安全地运行。此项技术2005年12月已通过国家安全生产监督管理总局的鉴定。
（2）采用瓦斯发电综合自动控制技术。发动机采用先混合后增压的方式，混合后的气体浓度不随瓦斯进气浓度的变化而变化，当瓦斯浓度变化时，计算机对运行参数进行分析判断，自动调节混合器，使瓦斯与空气混合比例发生变化，瓦斯浓度低时多供瓦斯少供空气；当瓦斯浓度高时，少供瓦斯气多供空气，实现了气源浓度不同但经过混合器后的混合气浓度保持不变。先混合后增压技术优势在于对瓦斯气的压力要求低，不需要再上增压设备，就能满足使用要求。采用双蝶阀混合器的优点在于可以在瓦斯浓度有较大变化时混合浓度也能保证在合理的范围，适应瓦斯的浓度范围较宽。
（3）通过本项目的建设，瓦斯电站输出的电能可满足煤矿部分用电的要求；更重要的是通过此项目的运行，减少了甲烷对大气温室效应的影响，同时创造可观的经济效益。
实施方案：
根据贵州XX煤业目前瓦斯抽排量情况以及今后规划瓦斯抽排情况，拟采用低浓度瓦斯发电机组进行发电，总装机规模为2台（其中一期1台），装机容量为1000kW。考虑到XX煤业水源紧张，本方案使用500GF1-3PWW型燃气发电机组（每台机组配一套卧式多风扇水箱，代替冷却水塔和冷却水池）。配套水雾输送系统、变配电系统及其他辅助系统。
1.2．项目建设的必要性
1.2.1瓦斯利用符合国际国内环境要求
瓦斯是赋存于煤层中的非常规天然气。全世界瓦斯资源十分丰富，据有关资料表明，总资源量达260万亿ｍ3。中国瓦斯资源量为30－35万亿立方米，继俄罗斯、加拿大之后居第三位，是美国的3倍。近十几年来，许多国家瓦斯勘探开发活动十分活跃。特别是在美国，瓦斯开发获得重大突破，已发展成为一个新的产业，1997年瓦斯产量达320亿m3。在美国瓦斯工业发展中，瓦斯经济鼓励政策起了极大的推动作用，其他配套法规也在逐步建立和完善。其他一些国家，如英国、澳大利亚、德国和波兰也相继制订了一些与瓦斯有关的法规。这些国家的瓦斯政策法规和经验可供我们研究和借鉴。
瓦斯的主要成份是甲烷(CH4)，是很好的燃料。瓦斯利用方式：作为工业或民用燃料直接燃烧、作为化工原料以及用于瓦斯发电。但因用作燃料直接燃烧的间断性以及用量的有限性，使许多瓦斯的利用受到影响。XX煤矿现抽放的瓦斯量较大，瓦斯排空造成大量的资源浪费，因此，将其作为低热值能源综合利用是最便捷的途径。
同时，瓦斯中的甲烷，是一种仅次于氟利昂占第二位的重要温室气体，能破坏大气的臭氧层，根据气候变迁跨国委员会研究报告，其温室效应是CO2的21倍。大量的瓦斯排入大气，使地球表面余热通过大气层向宇宙空间散发的“热阻”增大，从而增强地球表面的温室效应，导致全球变暖，破坏了地球的生态环境。
1997年12月，149个国家和地区的代表在日本东京召开《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议，通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。《京都议定书》规定，到2010年，所有发达国家排放的二氧化碳等6种温室气体的量，要比1990年减少5.2%，发展中国家没有减排义务。2005年2月16日《京都议定书》正式生效。因此，对排放的瓦斯进行利用符合国际国内的环境要求。
1.2.2瓦斯利用符合CDM项目要求
CDM是英文CLEAN DEVELOPMENT MECHANISM （清洁发展机制）的缩写，是“京都议定书”规定的跨界进行温室气体减排三种机制之一。CDM是“京都议定书”所规定的国家在境外实现部分减排承诺的一种履约机制。发达国家通过向发展中国家提供资金和技术帮助发展中国家实现可持续发展。同时发达国家通过从发展中国家购买“可核证的排放削减量（CERs）”以履行“京都议定书”规定的减排义务。
我国一直在认真履行“气候变化框架公约”，积极促进“京都议定书”的生效，并于2002年8月批准了“京都议定书”。 这些努力与中国完成国内发展目标的努力密切相关。中国正在着手实施国民经济和社会发展第十一个五年计划，实施可持续发展战略已经成为中国实现自己社会经济发展目标的重要考虑。继续保持较高的经济增长速度，通过节能降耗、提高经济效率来实现经济增长方式的转变，进一步扩大对外开放，改善利用外资的效果，引进人才和技术，大力加强能源、交通等基础设施建设，加强环境保护和生态建设，加快农村和边远地区的经济发展，特别是加快西部地区的开发速度，这些都将构成今后很长一段时间内中国社会经济发展目标的重要组成部分。
环境保护一直以来就是我国的基本国策。借鉴国外的经验教训，引进和吸收国外先进的技术和资金，走新型工业化道路，实现经济、社会和环境的协调和可持续发展是我国政府长期坚持的战略目标。而实施CDM项目，在帮助缔约方以较低的成本实现其减排温室气体承诺的同时，可以通过先进和适用技术的引进促进中国实施可持续发展战略，是一种双赢的活动。
我国强调CDM项目必须同时满足帮助发展中国家实现可持续发展和减少温室气体排放的要求。CDM项目产生的经核证的减排量只能是缔约方国内减排量的补充。2004年7月1日我国政府颁布了“清洁发展机制项目运行管理暂行办法”。办法提出CDM实施的优先领域、许可条件、管理和实施机构、实施程序以及其它相关安排。中国开展清洁发展机制项目的重点领域是以提高能源效率、开发利用新能源和可再生能源及回收利用甲烷和煤层气为主。
在可再生能源领域，根据CERs的来源可以对基准线研究和核准的难易程度以及将来项目实施过程的交易成本的大小做出判断。一般来讲可再生能源和煤层气项目比节能项目容易一些。比如并网风力发电规模大、比较集中，CERs来源单一，自身排放可忽略不记，替代的往往是构成相对简单的电网电，基准线的确定相对容易。并且现在已经有统一的学术方法，使实施可再生能源并网发电CDM项目相对简单了许多。
煤矿瓦斯发电项目符合CDM项目在以下两个方面的要求：
1. 符合项目所在国可持续发展的要求
　　a) 有利于国民经济发展
　　b) 有利于环境保护和减缓温室效应；
　　c) 有利于当地的经济发展和减少贫困；
　　d) 有利于社会进步和增加就业。
2. 符合我国环境保护的有关规定。
中国目前正处在经济迅速发展的时期。如何适应国际潮流，寻找与发达国家不同的发展模式，走出一条有中国特色的新型工业化道路，实现经济、社会和环境的协调和可持续发展是摆在我们面前的重大和现实的课题。CDM机制无疑为发展中国家引进发达国家资金和技术，提供了一个机会。煤矿可利用本项目，使之最大限度地服务于经济、社会和环境的协调和可持续发展。
1.2.3矿区利用瓦斯发电的必要性
煤矿富含瓦斯，瓦斯被白白排放到大气中，既浪费了大量洁净能源，又污染了大气，十分可惜。瓦斯发电技术的开发与利用，不但可以有效利用各煤矿的洁净能源，而且为瓦斯利用开辟了一条新的途径，经济效益和环境效益是巨大的。
为了解决矿井排空瓦斯造成的浪费和对环境污染问题，在治理矿井瓦斯灾害的同时，将原煤生产的“废物”变为综合利用的资源的“宝”，利用瓦斯发电可以使抽放瓦斯成为盈利工程，抽放的瓦斯越多，产生的经济效益也就越好，可以形成良性循环。有了经济杠杆的作用，就能进一步调动抽放瓦斯的主动性，促进煤矿安全生产。
1.2.4利用煤层气发电得到国家政策的支持
根据《国务院办公厅关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见》（国办发[2006]47号）和发改能源[2007]721号文《关于利用煤层气（煤矿瓦斯）发电工作的实施意见》，为做好煤层气（煤矿瓦斯）综合利用工作，变害为宝，保障煤矿安全，节约利用能源，保护生态环境，特制定如下意见：
(1)国家鼓励各类企业利用各种方式开发利用煤层气（煤矿瓦斯）。
(2)各级政府部门应当督促煤矿企业结合本矿区实际情况制定煤层气（煤矿瓦斯）综合利用规划，并组织审查批准，引导企业合理利用能源资源。发电可以作为煤层气（煤矿瓦斯）综合利用规划的一项内容。
(3)全部燃用煤层气（煤矿瓦斯）发电并网项目由省级人民政府投资主管部门核准；煤矿企业全部燃用自采煤层气（煤矿瓦斯）发电项目，报地方人民政府投资主管部门备案。省级人民政府投资主管部门要将核准和备案情况及时报送国务院投资主管部门。
(4)电力产业政策鼓励煤矿坑口煤层气（煤矿瓦斯）发电项目建设。鼓励采用单机容量500千瓦及以上煤层气（煤矿瓦斯）发电机组，开发单机容量1000千瓦及以上的内燃机组，以及大功率、高参数和高效率的煤层气瓦斯轮机（煤矿瓦斯）发电机组。
(5)鼓励煤层气（煤矿瓦斯）发电企业通过技术进步和加强与国内外瓦斯发电机组制造企业合作，提高能源利用效率和电厂的安全稳定运行水平。
(6)煤层气（煤矿瓦斯）电厂应执行国家的有关法律法规、行业标准和规程，接受电网企业的专业管理和技术指导，具备并网技术条件，服从电力调度指令。
(7)煤层气（煤矿瓦斯）电厂所发电量原则上应优先在本矿区内自发自用，需要上网的富裕电量，电网企业应当予以收购，并按照有关规定及时结算电费。
(8)煤层气（煤矿瓦斯）电厂不参与市场竞价，不承担电网调峰任务。
(9)电网企业应当为煤层气（煤矿瓦斯）电厂接入系统，提供各种便利条件。原则上，由电网企业负责投资建设电网至公共联结点的工程，由发电企业负责投资建设电厂至公共联结点的接入系统工程。
(10)电网企业要按照国家标准、行业标准和规程规定验收电厂投资建设的接入系统工程，并及时签订并网调度协议，确保电网的稳定和电厂的正常运行。
(11)煤层气（煤矿瓦斯）电厂上网电价，比照国家发展改革委制定的《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》（发改价格〔2006〕7号）中生物质发电项目上网电价（执行当地2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加补贴电价）。高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分，通过提高煤层气（煤矿瓦斯）电厂所在省级电网销售电价解决。
(12)有关政府部门应当制定鼓励煤层气（煤矿瓦斯）发电的配套政策和措施，为煤层气（煤矿瓦斯）综合利用工作创造有利条件。电力、价格等监管机构应当加强煤层气（煤矿瓦斯）发电项目上网交易电量、价格执行情况的监管和检查工作。
(13)煤层气（煤矿瓦斯）发电企业如果弄虚作假，一经查实，有关政府部门和监管机构要责令其纠正错误，电网企业可以暂停收购其上网电量，并追回价格差。
为加快推进煤层气资源的抽采利用，鼓励清洁生产、节约生产和安全生产，经国务院批准，颁布了财税[2007]16号文，其中规定了鼓励煤层气抽采有关税收政策如下：
（1）对煤层气抽采企业的增值税一般纳税人抽采销售煤层气实行增值税先征后退政策。先征后退税款由企业专项用于煤层气技术的研究和扩大再生产，不征收企业所得税。
煤层气是指赋存于煤层及其围岩中与煤炭资源伴生的非常规天然气，也称煤矿瓦斯。
煤层气抽采企业应将享受增值税先征后退政策的业务和其他业务分别核算，不能分别准确核算的，不得享受增值税先征后退政策。
煤层气抽采企业增值税先征后退政策由财政部驻各地财政监察专员办事处根据财政部、国家税务总局，中国人民银行《关于税制改革后对某些企业实行“先征后退”有关预算管理问题的暂行规定的通知》（［94］财预字第55号）的规定办理。
（2） 对独立核算的煤层气抽采企业购进的煤层气抽采泵、钻机、煤层气监测装置、煤层气发电机组、钻井、录井、测井等专用设备，统一采取双倍余额递减法或年数总和法实行加速折旧，具体加速折旧方法可以由企业自行决定，但一经确定，以后年度不得随意调整。
综上所述，在利用瓦斯能源的同时，将进一步加强煤矿瓦斯综合治理力度，有效减少甲烷等温室气体排放，减少环境污染，增加企业环境及经济社会效益，因此该项目的建设是十分必要的。
2. 瓦斯发电的可行性分析
2.1 内燃机对煤矿瓦斯的适应性
XX油田XX动力机械集团有限公司是全国唯一的系列化、专业化燃气机生产企业，燃气机的生产已经有20多年的历史。近几年在瓦斯气、天然气、石油炼化尾气、焦炉尾气的利用上取得了突破，产品已经在全国各地得到广泛应用。公司生产的瓦斯发电机组已经在贵州六盘水、毕节、黔西南州，重庆，山西晋城、阳泉，河南鹤壁、焦作、平顶山、义马，安徽淮南、淮北，辽宁阜新、抚顺等地煤矿成功应用。
瓦斯发电机组针对煤矿瓦斯抽放的具体特点设计，采用了瓦斯和细水雾混合输送、数字点火、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和浓度变化等问题。
2.2低浓度瓦斯发电技术介绍
低浓度瓦斯发电是指利用CH4浓度小于25％的瓦斯发电。如何安全、高效的进行发电必须解决两方面的问题：
一是安全问题（防爆问题）。采用何种技术措施来保证安全，是否得到国家安全部门的认可，并已应用。
二是机组对瓦斯的适应性问题。采用何种技术，保证机组适应低浓度瓦斯的特点，并能高效运行。
公司经过多年研究，已成功解决了低浓度瓦斯输送及安全发电的问题，只需瓦斯浓度达到6％以上，就可以用来发电。2005年12月25日，国家发改委《煤矿瓦斯治理与利用总体方案》组织实施的煤矿低浓瓦斯细水雾输送及安全发电技术研究项目，在淮南谢一矿通过了由国家安全生产监督管理总局组织的鉴定。鉴定意见认为，细水雾与煤矿抽放瓦斯混合输送等阻火技术，为抽放瓦斯的安全输送创造了条件，其成果达到了国际先进水平。
2.2.1低浓度瓦斯输送安全
低浓度瓦斯输送工艺流程为抽放瓦斯与细水雾混合，在输送管路上设置湿式水位自控阻火器和金属波纹带瓦斯管道专用阻火器，瓦斯脱水后进入瓦斯发电机组。全部过程由计算机监控运行，并确保输送系统压力正常，实现安全放散。主要技术措施如下：
u 湿式水位自控式水封阻火器
阻火器由雷达液位计、水封阻火罐、水位自动监控系统、PC机、GPRS等部分组成，实现水封阻火罐水面的全自动监控和数据无线上传（通过GPRS），阻止火焰通过瓦斯输送管道。
u 金属波纹带瓦斯管道专用阻火器
采用金属波纹带瓦斯管道专用阻火器，利用该阻火器灭火机理，达到熄灭火焰的目的，实现低浓度瓦斯的安全输送。
u 细水雾灭火技术
细水雾灭火技术采用冷却、稀释机理，特点是利用细水雾与瓦斯均匀混合，并以一定的速度流动，形成长期的、连续的细水雾。
u 循环脱水技术
Ø 脱水器由旋风脱水和重力脱水串联实现，设置在利用瓦斯发电机组跟前，每台发电机组分别配备一套脱水器。
Ø 脱水器脱出来的水由水泵加压循环使用。　　
u 瓦斯细水雾输送监控技术
通过采集细水雾输送的相关参数，实现运行参数实时显示，对超限参数进行报警，并自动控制输送系统执行相关操作，有效地保证输送系统的安全可靠性，同时具有历史数据存储、查询和打印功能。

详细参数区
系统显示区
操作区

输送系统运行主界面

数据查询界面

历史再现界面

参数设定界面
u 瓦斯输送系统压力控制技术
为保证煤矿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，在输送系统的主管道上设置一个瓦斯安全放散器。当输送系统管道压力增高时，内套水面下降，外套水面上升；当内套水面下降到露出内套下沿时，瓦斯便通过水溢出排空。系统压力可通过改变放散器内的水量来调整。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中的，因此放散器能够将外部可能存在的火源与系统内瓦斯隔离，实现安全放散。
2.2.2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6%－100％之间变动时，机组都能适应。
2.2.3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。
2.2.4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。
2.2.5燃烧自动控制技术
此技术为我公司独创。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。
2.2.6数字点火技术
该技术为XX动力机械集团有限公司专利技术，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。
2.2.7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。
2.2.8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。
2.2.9 TEM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。
2.2.10防回火技术
我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。
从机组技术上分析及实际运行情况来看，利用XX油田XX动力机械集团有限公司生产的500GF1-3PwW瓦斯发电机组，以煤矿瓦斯为燃料发电，是可行的。
3.瓦斯发电机组的组成及性能参数
3.1 瓦斯发电机组的系统组成
主要包括润滑系统、空气过滤系统、点火系统、冷却系统、进气系统、排气系统及发电机组控制系统。
3.2 机组性能参数
机组型号: 500GF1-3PwW
控制屏型号： PCK1-RB500/ PCK1-RZ500
额定功率： 500kW
额定频率： 50Hz
额定转速： 1000r/min
额定电压： 400V
额定电流： 902A
功率因数： 0.8（滞后）
接线方式： 三相四线制
起动方式： 24V直流电起动
电压调整方式： 自动调节
调速方式： 电子调速
循环水冷却方式： 开式（带换热器）
连接方式： 弹性联轴器联接
外形尺寸： 4850×1970×2778mm
机组质量： 11500kg
3.3 发电机组控制
每台发电机组配备一套控制、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燃气发动机的水温、油温、油压及排烟温度；
机组同期装置：同期测量仪表及同期控制设备。
燃气发动机的状态信号：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、超转速故障。
发电机组监控设备装在控制屏上，而且可以远传（根据用户要求选配）。
3.4机组启动方式
a、 外部条件：为保证机组的正常运行，厂内提供的气源必须满足所需的压力和气量要求。由外部电力系统提供厂用电源，为整个电站首台机组启动前所必需的循环冷却水系统等供电。
b、 机组的启动方式：采用DC24V硅整流电源启动。
4.电站技术方案描述
4.1燃气进气系统
4.1.1 燃气要求
Ø 在距离机组燃气进气调压阀前1m内，瓦斯温度不超过40℃；
Ø 在距离机组燃气进气调压阀前1m内，压力3～10kPa，压力变化速率≤1kPa/min；
Ø 瓦斯中甲烷体积含量不低于9%，变化速率≤2%∕min；对于甲烷体积含量小于30%的瓦斯，甲烷与氧气体积含量之和不低于28%，氧气体积含量不低于16％；
Ø 瓦斯不含游离水或其它游离杂质，粉尘颗粒小于5μg，杂质总含量不大于30mg/m3。
4.1.2进气系统
为了确保电站的安全正常运行，必须将低浓度瓦斯安全地输送到瓦斯电站。从抽放泵排出的瓦斯首先经过水位自控式水封阻火器、丝网过滤器、瓦斯管道专用阻火器、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，将低浓度瓦斯安全输送到发电站。在每台发电机组前面安装一台旋风重力脱水器将燃气中的液态水分离出来，并通过回水管流回雾化水池。该技术已经通过国家安全生产监督管理总局2005年12月组织的《煤矿瓦斯细水雾输送及安全发电技术研究》的鉴定。其成果达到国际先进水平，可实现煤矿瓦斯的地面安全输送，并用于直接发电。以上技术是唯一用于低浓度瓦斯安全利用的途径。
在瓦斯输送管线上安装每台发电机组进气支管的管径为DN200，进入每台机组的支管线采用符合《输送流体用无缝钢管》GB/T 8163-1999标准生产的20#钢无缝钢管； 分管线和总管线采用符合《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第一部分： A级钢管》GB/T9711.1-1997标准生产制造的L255螺旋缝埋弧焊钢管；套管采用符合《普通流体输送管 螺旋埋弧焊钢管》SY/T 5037-2000标准生产制造的螺旋埋弧焊钢管。
进气系统主要设备工作原理如下：
（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气混合层时，火焰与水接触，能量被水蒸气吸收，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的浓度，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E-H公司生产）和计算机自动监控，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灰尘和水汽。
（3） 瓦斯管道专用阻火器
瓦斯管道专用阻火器的原理主要是基于火焰通过狭窄通道时熄灭现象的研究。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。火焰以一定的速度进入狭缝时，火焰表面靠近狭缝冷壁处，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，开始形成熄火层，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，火焰熄灭。
（4） 低温湿式放散阀
当系统用气量突然减少时，为保证煤矿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高度来调整设定。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。
（5） 瓦斯与细水雾混合输送系统
在电站内设一雾化水池安装区，安装区内安装两台多级立式离心泵（一开一备），为瓦斯输送管线上的水雾发生器供给高压水，再通过水雾发生器往瓦斯输送管道内喷射水雾，瓦斯通过水雾发生器后与水雾混合，避免了火焰的产生（静电或其它火源），起到阻火的作用，保证了瓦斯管道输送的安全性。
4.2排气系统
燃气发电机组排气温度为550℃左右，通过发动机高温冷却水循环系统以及利用烟-水热交换器可产生热媒水输送入供热管网统一进行供暖，实现热电联供，提高机组的热效率。
4.3电气系统
发电机组出口电压为400V，出口接线端子经4根电缆并接至主控室内机组控制屏电源侧，机组控制屏设有并网控制和常规保护装置，各机组出线分别经控制屏和隔离柜汇接至400V母线输出，站房内的电气开关、电磁阀、照明灯具应采用矿用隔爆型。400V系统采用三相三线制中性点不接地系统，站内照明采用220V电压。机组发出的电力可以直接供电，也可以升压后高压输出供电或采用高压输电线将电力输送高压配电上网。
4.4冷却系统
4.4.1机组对冷却水的要求
根据500GF1-3PwW燃气发电机的性能要求，燃气发电机冷却系统采用软化水，机组对循环水的要求：由热力部分处理出的软化水（硬度0.7－5.3me/l，pH值6－8.5）补充燃气发电机内循环补充水量；每台500GF1-3PwW瓦斯发电机组每天正常消耗软化水量约1.0～1.5kg，由软化水箱提供。
燃气发电机组直接通过卧式多风扇水箱循环水进行冷却。单台卧式多风扇水箱共设8个冷却风扇，每个风扇功率为1.5千瓦，可以通过控制风扇开启数量控制水温，单台机组的消耗量约为5kg/d，可设置静压软化水膨胀水箱补给。
4.4.2冷却工艺
燃气发电机组循环水系统流程为：
处理后的软化水→软化水箱→卧式多风扇水箱→闸阀→内循环进水管→发动机→内循环回水管→闸阀→卧式多风扇水箱
燃气发电机房内设一个软化水箱，用于补充机组内循环的水量。
4.5消防系统
4.5.1消防对象
站内的主要消防对象为瓦斯发电机组，高压配电室，低压配电室，户外变压器、综合泵房等。
4.5.2消防方式
按照“预防为主，防消结合”的原则，以及依据《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）的要求，站内消防以移动式灭火器消防为主，同时在站内设置消火栓进行安全保护，消防水引自站外消防管网。
4.5.3消防内容
a. 在厂区及瓦斯发电机组周围设置消火栓SS-100型及推车式磷酸铵盐干粉灭火器和手提式磷酸铵盐干粉灭火器；
b.高压配电室内设置推车式CO2灭火器和手提式CO2灭火器，低压配电室设置推车式CO2灭火器和手提式CO2灭火器；
c.变压器区设置手提式磷酸铵盐灭火器；
d.循环水泵房设置手提式磷酸铵盐灭火器；
e.循环水泵房配电值班室设手提式CO2灭火器。
4.6防雷接地系统
4.6.1建筑物的防雷
根据《建筑物防雷设计规范》的规定，电站建筑物应按三类防雷建筑物进行设计。
将发电机房、高低配电室及发电机组、控制屏、TEM工控柜、变压器等所有金属外壳正常不带电的设备与引下线可靠连接；引下线沿建筑物四周均匀布置，间距不大于25米，每根引下线的冲击接地电阻不大于10欧姆。
4.6.2接地
站内设联合接地网，接地装置采用热镀锌角钢L50×5×250作为垂直接地体，采用热镀锌扁钢-40×4作为水平接地体。为保证站内微机系统的可靠运行，接地电阻不大于1欧姆。
4.6.3避雷塔的设置
在电站区域内对角设置两个避雷塔，用于保护整个站区。
5.机组保护
短路保护：利用主回路低压断路器电磁式脱扣器做短路保护，动作电流整定8-10倍额定电流。
过电流保护：利用主回路低压断路器的延时脱扣器，按照发电机额定电流的1.25倍整定。
欠压保护：在主回路低压短路器装设失压脱扣器，当发电机电压低于50%-60%额定电压时，使主断路器分闸。
逆功率保护：并联运行时发生5%-15%额定功率的逆功率时，10s内逆功率保护装置使主断路器分闸。
发电机热保护：定子温度超过145℃，发出声光预告报警信号，超过155℃使主断路器分闸。
机组油压低保护：当油压低到≤392kpa时，油压低指示灯亮，同时电铃报警，主开关自动分离。
6.瓦斯报警及通风
发电机房内设置瓦斯泄漏传感器，当瓦斯泄漏达到报警值时，低压配电室内的发出报警信号，提醒操作人员进行瓦斯泄漏查找并排除泄漏点。当瓦斯泄漏达到危险值时，瓦斯报警控制器输出一信号，联动发电机房内的防爆轴流风机，对机房内的空气进行强制通风，在最短的时间内达到安全界限内。当低于报警值后，防爆轴流风机自动停转。防爆轴流风机也可手动启动。发电机房墙上布置轴流风机的下墙面上安装铝合金百叶窗。
综合泵房的墙面也设置有轴流风机及百叶窗，综合泵房的强制通风靠手动进行控制。
7.电站总平面布置
7.1.站址选择
本工程燃气、消防给排水、热工等系统与公司内系统相连，电气系统接至中央配电室。燃气发电站站址选择应兼顾整个生产车间的总平面，水、电、气、热输送配出方便。
7.2．布置原则
a、 符合生产流程、工艺流向，并方便生产管理。
b、 按生产工艺和功能，合理分区，便利管理。
c、 设备布置满足设备运行和维修的需要，有足够的操作间距，检修场所和运输通道。
d、 在保证运行维修方便的前提下，尽量减少装置区内建筑面积，力求节约，做到经济合理。
e、 应符合工艺流程、注意消音、隔震，做到整齐、美观、创造良好的使用条件和操作环境。
f、 在设备布置时，认真考虑管线的布置，尽量减少管线的长度，避免交叉，减少弯曲。
7.3．布置形式
本站建筑物为发电机房、高压配电室、低压配电室、循环水泵房、办公值班室、配件室等。
燃气发电机组的布置形式采用单列布置方式。
变压器位于低压配电室的两侧，方便接线，不受位置的限制。低压配电室兼作值班室。冷却水池与发电机房垂直布置，综合泵房及其配电室位于冷却水池一侧。余热回收部分的设备及装置都安装在综合泵房，控制部分安装在综合泵房配电室。
发电机组配套的冷却系统、润滑系统、排气系统等按照机组成套系统配置。
8.余热回收
500GF1-3PwW型燃气发电机组运行时产生大量的余热，排气温度可达550℃左右。可进行余热回收产生蒸汽或热水。
余热回收系统是由余热回收装置、汽水分离器、循环水泵、余热锅炉给水泵组成，余热回收装置产生的汽水混合物进入汽水分离器，分离出饱和蒸汽送到热用户，水由循环水泵送回余热回收装置，由余热锅炉给水泵给汽水分离器补水完成系统给水。余热回收装置热力系统简图如下：
热用户

汽水分离器

余热锅炉给水泵
除氧水箱

循环水泵

余热锅炉

单台余热回收装置可产生0.6MPa饱和蒸汽0.4t/h，4台发电机组可产生1.6t/h压力为0.6MPa的饱和蒸汽，若产生小于0.6MPa饱和蒸汽,则机组产生的蒸汽量也增加。
9.生产组织和定员
根据原电力部火力发电厂机构定员标准（试行），并结合电站实际运行情况，初步确定电站人员。
电站劳动定员表
岗位
总人数
站长
1
运行、维护人员
4
合计
5
10. 投资效益分析
10.1投资估算表

序号
项目名称
型号规格
单位
数量
单价 (万元)
合价 (万元)
一
工程费

367.1
(一)
设备费

316.7
电气部分
1
低浓度瓦斯发电机组
500GF1－3PwW
台
1
118
118
2
微机控制系统
TEM-WS12V190-8/2
台
1
10
10
3
低压进线柜
BJ
台
1
5
5
4
站用电配电屏
GGD型
台
1
2
2
5
启动柜3000A
QD3000A
台
1
2
2
6
升压变压器
S11-M-1250/10F
台
1
15
15
7
高压开关柜
KYN28A-12
台
1
8
8
8
直流柜
GZDW-65AH/220V-M
台
1
6
6
9
低压交联聚乙烯绝缘电力电缆

米
500
0.05
25
10
高压交联聚乙烯绝缘电力电缆

米
300
0.07
21
进气部分
1
雷达水封阻火器
WGZS300.00
个
1
9
9
2
丝网过滤器
CS02.00
个
2
1.5
3
3
瓦斯管道专用阻火器
WGZ300.00
个
1
14
14
4
通用波纹膨胀节
DN300
个
1
1
1
5
常温湿式