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1、阳煤寺家庄公司新建低浓度瓦斯发电方案一、项目概述利用 瓦 斯 发 电 既 符 合 国 家 节 能 环 保 政 策 ， 又 是 集 资 源 合 理 配 置 、矿 井 安 全 生 产 为 一 体 的 效 益 工 程 ， 属于矿井瓦斯综合利用项目，具 有良 好 的 节 能 效 果 ， 环 境 、 经 济 和 社 会 效 益 可 观 。寺家庄公司每年排空的低浓度纯瓦斯量约 2000 万 m3，瓦斯浓度在 2-5%之间。基于国家节能减排要求，为了合理利用这部分低浓度瓦斯，并且考虑利用瓦斯电厂尾气余热解决矿井冬季井口加温问题，部分或全部替代现有的燃煤热风炉，从而实现节能减排、资源综合利用的目的。为此，拟在
2、寺家庄矿中央风井工业广场西部现有土地建设 10MW 余热利用瓦斯发电机组。二、低浓度瓦斯发电方案可行性分析1、瓦斯气源分析寺家庄矿抽采瓦斯来源主要来自井下（地面抽采瓦斯计划下一步开始实施） ；井下抽采瓦斯分本煤层和邻近层两部分，现本煤层抽采瓦斯全部排空，邻近层抽采瓦斯是瑞阳 CNG 项目的主供气源，同时保障矿井供暖及生活民用。2014 年寺家庄公司本煤层抽采瓦斯纯量为 1467 万 m3，浓度为24%，最高为 4.6%；2015 年本煤层抽采瓦斯纯量 1832 万 m3，浓度为 35%。随着煤矿瓦斯治理力度的加大、抽采工艺改进以及采掘工作面有序衔接，本煤层瓦斯抽采量将逐年增加，瓦斯浓度也将逐步
3、提高，预计 2016 年本煤层抽采瓦斯量在 2500 万 m3以上。在正常生产条件下，寺家庄公司邻近层瓦斯（35%以上）抽采量每年都在 6000 万 m3以上。随着矿井开采强度和瓦斯抽采工程的加大，瓦斯抽采量将逐年增加，预计 2016 年瓦斯抽采量在 5000 万 m3以上（生产 8 个月计算） 。鉴于寺家庄本煤层抽采瓦斯浓度低的现状，建议采取：一是规范本煤层抽采工艺、完善抽采管网提高瓦斯浓度达 8%以上，二是考虑掺混 10001500 万 m3邻近层高浓度瓦斯，形成瓦斯浓度为 9%左右的稳定气源。2、瓦斯供气方式及输送寺家庄矿瓦斯抽放站目前有 6 台水环式真空泵抽采本煤层瓦斯，抽采能力为 3
4、200m3/min；有 2 台水环式真空泵抽采邻近层瓦斯，抽采能力为 1240m3/min。低浓度瓦斯输送系统须设置泄爆、阻爆、抑爆三种不同原理的阻火防爆装置。本方案阻火泄爆装置采用水封阻火器，阻爆装置采用自动阻爆装置，抑爆装置采用细水雾装置。各种装置型号与管道尺寸及敷设方式具体在设计阶段考虑。如果低深度瓦斯达不到 8-9%的要求，需掺混邻近层瓦斯时，由为煤层气牵头与矿方协调配合，制定配、输方案。3、电力网络系统保障（1）寺家庄矿电网现状寺家庄矿现有一座 35kV 变电站（寺矿 35/10kV 变电站） ，站内设有 2 台 SFZ10-31500/35 的主变，35kV 母线接线方式为双母线接
5、线、10kV 母线接线方式为单母线分段。矿井的 35kV 电源分别引自昔阳 220kV 变电站 35kV 的不同母线段，输电距离 4.6km，架空导线的型号为 2LGJ-240，任一回路均能保证矿井全部负荷用电。中央风井10kV配电室为双回RZ-YJV-8.7/15 31300-100mLGJ-240-805mRZ-YJV-8.7/15 31300-280m进线，线路长1.2km，双回路电源分别引自寺矿35 kV变电站10kV的不同母线段，中央风井10kV母线接线方式为单母线分段，任一回路均能保证新建瓦斯发电全部负荷。新建瓦斯发电20500kW(或101000kW)项目，拟以一回RZ-YJV-
6、8.7/15 31300线路接入中央风井10kV配电室母812备用回路。（2）电力负荷及电力平衡根据寺家庄公司的负荷统计资料，现在全矿井有功功率计算负荷为 15000kW。本期工程拟建 20 台 500kW（或 10 台 1000kW）低浓瓦斯发电机组，发电站总装机容量为 10000kW。工程建成后发出电力 10000kW，年发电量为 6000104kWh（机组满负荷年运行 6000 小时） 。扣除厂用电（厂用电率按 4%计）外，尚余 9600kW 电力和 576104kWh。瓦斯电厂所发电力送入中央风井 10kV母供矿井使用，富余电量返回寺矿 35kV 变电站供矿井使用，不足部分仍需从系统取
7、电。因此利用矿区丰富的煤层气资源，建设瓦斯发电工程，不仅使生态环境得到改善，同时可补充矿区不断增长的电力需求。（3）电厂接入系统瓦斯电站位于距寺家庄公司中央风井 10kV 变电站约 200 米，发电机组发出的电力主要用于满足矿井用电需求，故瓦斯电站接入系统拟采用 10kV 电压等级接入中央风井 10kV 变电站母 812 备用回路；瓦斯电站接入系统方式以接入系统设计为准。（4）电气主接线考虑瓦斯电站装机容量为 10000kW 低浓瓦斯发电机组。发电机出口电压为 10.5kV。电气主接线为：20 台瓦斯发电机组 10kV 母线，再经 1 回 RZ-YJV-8.7/15 31300 线路接入中央风
8、井配电室10kV母 812 备用回路。（5）系统继电保护及安全自动装置瓦斯电站以一回 10kV 线路接入中央风井 10KV 母线，采用光纤纵差保护为主保护，装设过流、过频过压等后备保护装置，具体配置以接入系统设计要求为准。（6）系统调度自动化及通讯瓦斯电站建设一路光缆至中央风井 10 kV 配电室再至寺矿 35kV变电站，实现瓦斯电站与寺家庄矿变电站的电力通信。瓦斯电站调度自动化及远动通讯最终以接入系统设计为准。（7）余热利用系统根据供暖需求量及余热量进行设计。4、国家环保规定要求现中央风井热风炉为燃煤设备，排放污染物达不到国家排放标准，按照锅炉大气污染物排放标准GB13271-2014 规定
9、，2016年 7 月 1 日起，不达标的将被环境保护主管部门责令改正或者限制生产、停产整治，并处 10 -100 万元罚款。为此，低瓦斯发电项目还可作为燃煤热风炉改造的新途径。三、低浓度瓦斯发电规模方案按现有国产机组参数估算，每 1 m3纯瓦斯发电 2.6kWh，同时按寺家庄现抽采瓦斯情况综合分析考虑：使用邻近层增量气源（浓度35%计算）1500 万 m3纯量，与低浓度瓦斯（平均浓度 4.5%）1200万 m3纯量掺混，可安装国产 500kW 机组 20 台或者国产 1000kW 机组10 台。四、方案比较与效益分析1、投资估算方案一：寺家庄瓦斯电厂拟安装 20 台 500kW 机组，采用钢结
10、构厂房对排对面大空间布置，余热锅炉采用五对一室内布置，通风方式采用侧下进上出（强进自然出）余热锅炉布置在厂房外平台上。因电能直接输入中央风井 10kV段母线，不需要安装主变压器。按照目前设备、材料及工时费估算，每 kW 造价按 4200 元估算，项目总投资约 4200 万元。方案二：寺家庄瓦斯电厂拟安装 10 台 1000kW 集中箱式机组，配置余热利用系统，整个工程造价按 4000 万元估算。2、投资回收年发电量 6000 万 kWh，上网 5760 万 kWh，自发自用电价按35kV 等级平段电价计算，每 kWh0.509 元（含税） ，实现营业收入2500 万元。年消耗纯瓦斯 6000/
11、2.6=2308 万立方米，为集团公司提供气源费 231 万元。因为自备机组，集团公司每年可获得财政补贴 923 万元。按照目前的运营水平，年运营成本为 0.12 元/kWh，提取折旧0.08 元/kWh，度电利润 0.235 元/kWh，年实现营业利润 542 万元。按照目前利息水平计算，财务费用每年 200 万元。年估算管理费用 100 万元。年现金流合计=现金流入-现金流出=气源费+补贴收入+营业利润+折旧-财务费用-管理费用-所得税=231+923+542+461-200-100-73=1784 万元投资回收期=4200/1784=2.35 年。因建设期设备部分进项税可以在生产期抵扣，
12、国家有增值税先征后退政策，增值税费未考虑。3、节能降耗（1）如装机容量初期按 1 万 kW 计算，考虑发电设备的实际效率及备用、检修，全年保有发电量可达 5000 万 kWh。按 2015 年公司全年用电量 1.05 亿 kWh 计算，可实现自用电近 50%，按每度电综合电价 0.54 元计算，全年可节省电费约 2700 万元。（2）发电机组排烟温度按 500计算，每台机组余热可产生蒸汽 350kg/h,共计可产生蒸汽约 3000kg/h，相当一台 3 吨蒸汽锅炉。一个采暖期按 150 天计算，可节省燃煤约 860 吨,约 17.2 万元。五、建议寺家庄低浓度瓦斯发电方案考虑到机组后续投入和经济运行，暂按 500kW 机组考虑。
