某煤层气联合循环发电厂装机方案的拟定

《某煤层气联合循环发电厂装机方案的拟定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、某煤层气联合循环发电厂装机方案的拟定　　煤层气是指伴生在煤中的一种非常规气体，其主要成分是甲烷，若直接排空不仅浪费宝贵的能源资源，而且会导致全球气候变化与大气污染。甲烷的温室效应是CO2的21倍，对臭氧层的破坏是CO2的7倍，我国因采煤每年向大气排放的甲烷气体达70～90亿m3，居世界第一。为减少环境污染，环境保护部于XX年4月2日发布了《煤层气排放标准》，规定矿井抽放的CH4浓度≥30%的煤层气禁止排放，必须加以利用。利用煤层气发电是减少煤层气排放的有效途径之一。下面将以某新建大型矿井抽放的煤层气发电为例，拟定该煤层气联合循环发电厂的装机方案。 　　该矿井达到设计规模时，纯

2、煤层气抽放量为630m3/min，抽放浓度为40%，抽放最大混合量为1575m3/min。根据国内外煤层气燃烧技术现状，煤层气发电可采用燃气轮机或燃气内燃发电机组。若采用燃气轮机，机组的原理是煤层气在燃烧室内与经过空压机压缩后的空气混合燃烧，燃烧生成的高温烟气在燃气轮机中膨胀作功，带动发电机发电，作功后的乏气从机体排出后，其温度较高，但该机型要求煤层气浓度60％以上，且要求燃料热值比较稳定。燃气内燃发电机组的原理为利用煤层气在机体内燃烧，推动汽缸活塞移动作功，带动发电机发电，作功后的乏气从机体排出后，其温度较高。该机组具有对燃料要求低，建设周期短的特点。根据该矿井抽放的煤层气

3、资料，选用燃气内燃发电机组。 　　目前在我国运行或安装的燃气内燃发电机组分国产和进口两种。国内生产厂家主要有胜动机械、山东济柴、淄博柴机和山西柴机等，他们生产的500kW和700kW机组在河南登封、宁夏石嘴山、辽宁抚顺、山西XX和阳泉等地有成功运行经验。国产机组能够适应较低浓度煤层发电要求，同时具备一系列世界先进技术如空燃比闭环自动控制技术、低氮稀薄燃烧技术、故障自动检测技术、运行状态自动检控技术、高能量智能化的数字点火系统、远传控制技术、自动并车技术等特点，国产机组拥有相对价格低廉、维修及操作人员培训方便等优势。但是通过实际运行情况来看，国产机组使用寿命短，大修频繁，年运行

4、时间少，发电效率低，每1Nm3纯煤层气实际发电约为2.5~3.0kwh。 　　进口机组单机容量分别为2MW、3MW和4MW，厂家有美国的卡特彼勒，奥地利的颜巴赫和德国的道依茨等生产厂家，在我国均有用户，2~3MW机组在新疆格尔木、山西XX和阳泉等地均已平稳投运，4MW机组在山西XX兰花大宁煤矿正在调试，即将投产运行，三种机型均能满足本工程发电要求。进口机组除具备国产机组所拥有的先进技术外，在控制系统、人机操作界面和并网技术等方面更趋智能化。 　　进口机组无论从单机容量、占地面积、发电效率、年运行时间还是年发电量等都优于国产机组。虽然进口机组设备价格高，初始投资较大，但设备技术

5、先进，维修量少，运行保养费用低，从长远来看，产生的效益远高于国产机组。因此本工程采用进口机组发电机组模式。 　　根据矿井抽放的纯煤层气量630m3/min，按每1标方纯煤层气发3.8度电估算，燃机规模为143.6MW，从节约占地和提高发电效率等方面考虑，燃气内燃发电机组选用单机容量3MW及以上机组，布置方式可采用厂房式布置或集装箱布置。 　　燃机排放烟气的背压不大于3~6kPa，余热锅炉的配置首先必须保证满足排气背压要求，即从燃机排烟口算起，烟道、电动快速切换三通阀和余热蒸汽锅炉的阻力之和，或烟道、电动快速切换三通阀和带火星熄灭消声器的阻力之和，不大于3~6kPa，具体数值根

6、据机型确定。 　　本工程利用燃机的缸套水经板式换热器换热后供厂区和矿井各建筑物采暖，供蒸汽量小，故选用凝汽式汽轮发电机组。燃机排放的烟气温度约470℃，经过余热蒸汽锅炉换热后的蒸汽温度只能达到400℃。目前，400℃的蒸汽所配套的单台蒸汽轮机发电机组最大功率只有3000kW机型，3000kW以上机型的配套锅炉蒸汽温度需要450℃，通过燃机排放的烟气换热是不可能实现的。单台3000kW蒸汽轮机发电机组的进汽参数为2.35MPa、400℃、16.1t/h，与其配套的余热蒸汽锅炉出口蒸汽参数为2.45MPa、400℃。经热平衡计算，30MW燃机排放的烟气换热后的蒸汽量可拖动一台30

7、00kW蒸汽轮机。综合考虑以上各个方面，本工程拟装机方案如下： 　　方案一：燃机和汽机采用单元厂房式布置，共4个单元厂房，余热锅炉露天布置。每个单元厂房装机方案拟定为12×3MW燃气内燃发电机组配套3×7t/h余热蒸汽锅炉拖动1×3MW组合快装凝汽式汽轮发电机组。 　　方案二：燃机采用集装箱式布置，汽机采用厂房式布置，余热锅炉露天布置。装机方案拟定为48×3MW集装箱式燃气内燃发电机组配套12×7t/h余热蒸汽锅炉拖动4×3MW组合快装凝汽式汽轮发电机组。 　　两种方案燃料消耗、发电量和供热量都是一样的