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济柴瓦斯发电资料简介


中 油 济 柴

瓦 斯 发 电 简 介

中国石油济南柴油机股份有限公司 二○一○年

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录?...................................................................

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一、济南柴油机股份有限公司简介?..........................................................................................................?2 二、“济柴”瓦斯发电机组简介?............................................................................................................?12 三、“济柴”含添加剂细水雾瓦斯安全输送系统简介?........................................................................?24 四、石油济柴瓦斯发电业绩情况?............................................................................................................?26 五、“济柴”瓦斯发电机组应用案例分析?............................................................................................?32

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一、济南柴油机股份有限公司简介
济南柴油机股份有限公司(Jinan Diesel Engine Co.,Ltd)位于中国山东省济南市, 是中国石油天然气集团公司下属唯一的内燃机专业制造企业, 也是全国机械行业骨干企业 之一,拥有 89 年的发展历史。1996 年,公司率先成为中石油试点企业进行股份制改造, 同年 10 月, “石油济柴”在深交所上市,股票代码 000617。公司现有员工 2280 人,总 资产近 25 亿元,2008 年营业收入 18 亿元,下设营销中心、研发技术中心、制造中心, 绿色能源公司四个主要单位。 石油济柴是国内非道路用中高速、 中大功率柴油机和燃气发动机的主要生产商, 主导 产品"济柴牌"190 系列发动机及发电机组,广泛适用于石油钻探、工矿机车、工程机械、 舰艇渔船(包括各种工程船、运输船、客轮、渔政船、渔船、军舰主辅机动力)及发电设 备(应急自动化电源、常用电源、生产及消防备用电源等) ,是国家军工等要害领域和场 合的重点选用产品。产品范围覆盖全国油田和 30 个省市、自治区、直辖市,并出口美国、 俄罗斯、丹麦、印尼、泰国、尼日利亚等三十多个国家和地区。 石油济柴目前主要生产三大主导机型:陆用 2000、3000 和 6000 系列,功率 200~ 2500kW 柴油机及配套机组; 船用直列 4 缸、 缸、 缸, 型 8 缸、 缸, 6 8 V 12 功率 180~2200kW 柴油机及配套发电机组;燃气(包括天然气、煤层气、炼焦煤气、炼油气、沼气等多种气 体)5~1500kW 气体发动机及发电机组。产品已通过了 ISO9001 质量安全环保体系认证, 获得了国家技术监督局和国家商检局颁发的国家质量体系认证。 现有产品 123 个品种、 270 个型号,年生产能力 4000 台,总功率 260 万千瓦以上,技术水平、生产总量和市场占有 率在国内中大功率发动机制造业中名列前茅。 公司先后荣获国家一级计量单位、设备管理优秀单位、全国用户满意企业,全国优秀
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维修服务网点等荣誉称号, 产品多次荣获国家质量金质奖, "济柴牌"产品商标被评为山东 著名商标,中国驰名商标。 石油济柴的使命是提供更有特色的产品和服务,为顾客创造价值。 石油济柴瓦斯(煤层气)发电产品于 2003 年最早在晋城地区使用,自 2005 年以来公 司加大煤矿瓦斯发电产品的研发投入, 注重与煤矿相关科研院所的沟通与合作, 与中国煤 层气学会、河南理工大学、抚顺煤科总院及各煤炭设计院建立紧密联系,相继研发煤矿瓦 斯专有的高、低浓度机型 8 种,功率覆盖 200-1100kW,采用当今国际上先进的燃气机控 制技术和稀薄燃烧理论,针对国内瓦斯抽排过程中,瓦斯浓度波动较大的特点,通过对进 气系统的合理匹配,使得瓦斯机组的适应性能更为宽广,可以燃用甲烷浓度在 7%-50%、 压力在 1-15KPa 范围的瓦斯,其动力性、经济性、安全性和可靠性都达到国际先进水平。 目前已累计销售瓦斯(煤层气)共 300 余套,分布在 11 个主要产煤地区。 国家一级计量单位 产品荣获国家质量金奖 全国优秀维修服务商 全国用户满意企业 中国驰名商标品牌 中国机械行业 500 强 全国内燃机标准化技术委员会燃气发动机工作组所在单位 全国往复式内燃燃气发电设备标准化技术委员会所在单位 国家重要场合和重点项目内燃机发电设备的主要供应商 海军装备定型产品指定供应商 最早研制燃气动力及发电,中国气体机最有影响力品牌

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国内最大的燃气动力产品制造商及综合服务商

国家政府机关备用电源首选产品

西昌卫星发射基地备用电源

海军常规舰艇舰用电站

国家重点工程“西气东输”燃气电力供应

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ISO9001 体系质量认证

法国 BV 船级社认证

俄罗斯 RS 船级社认证

CE 国际认证

3C 电气产品认证

核电领域供货资格证

中国中大内燃机唯一驰名品牌
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全国用户满意企业

国家质量金奖

西气东输工程表彰

根据石油工业部(82)油制字第 17 号令,济柴于 1982 年开展大功率增压天然气发动 机的研发工作。于 1988 年 10 月 12 日通过国家鉴定,鉴定结论:填补中国增压大功率燃 气机空白,主要指标达到国际先进水平。

国家燃气发电标准制定单位
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知名品牌保护

机械行业 500 强企业

“含添加剂细水雾安全输送系统” 通过中 国工程院张铁岗院士等专家的鉴定,为低浓度 瓦斯发电保驾护航。

济柴高、低浓度瓦斯发电技术在“全国 煤矿瓦斯防治工作会议”上作为先进技术向 全国推广

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济柴“高、低浓度瓦斯发电及安全输送工艺”入选 《煤矿瓦斯治理和利用先进技术及示范》 ,由国家发改 委、国家安监总局向全国推荐

首台大功率 1100kW 瓦斯发电机组参加中 国国际煤炭产业博览会,引起国内外关注

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2009 年 1 月 18 日国家煤矿安 全监察局王树鹤副局长、纪国 有司长、郑行舟司长听取中油 济柴瓦斯发电工作汇报

国家安全监管总局副局长、国家煤矿安监局局长赵铁锤 率国家煤矿安监局巡视组视察我公司瓦斯发电现场

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二、石油济柴瓦斯发电机组简介
一、技术概况 为了利用煤矿抽排放散的大量瓦斯, 减少对大气环境的污染, 中国石油济南柴油机股 份有限公司联合河南理工大学及国外著名公司, 采用国际上先进的燃气控制技术和稀薄燃 烧理论,针对国内瓦斯抽排过程中瓦斯浓度波动较大、压力不稳定的特点,研制开发瓦斯 安全输送及发电利用技术,适合瓦斯浓度 7-50%、压力 1-15kPa、温度 5-50℃范围,目前 该技术已获得中国石油科技进步一等奖、 山东省科技创新一等奖, 正在申请国家 863 科技 项目。

机组型号: 500GF-WK 500GF-WK2 功率范围: 400KW-1100KW 出线电压: 400V、6300V、10500V 800GF-WK 1100GF-WK

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二、主要技术原理及特点 1、技术背景及原理 煤炭开采过程中大量的瓦斯排空, 对大气环境造成很大破坏, 而瓦斯与氧进行燃烧反 应可以产生大量能量:CH4+202=CO2+2H2O(1NM3 瓦斯完全燃烧所需理论空气量为 ,可以驱动内燃机发电进行能量转换及余热循环的利用,继解决了环境污染, 9.52NM3) 又使得废气变成清洁能源,创造巨大的经济效益及社会效益。 2、主要技术内容 低压力、低浓度、瓦斯变化大的控制 通过机组燃气闭环控制系统, 将瓦斯与空气中的氧自动混合, 根据燃烧室容积及压缩 比,对空燃比进行精确控制,保证稀薄 燃烧及高效发电做功。 自动检测燃气进气温度、 燃气进气 压力、燃气阀后绝对压力 MAP、温度 MAT、功率、转速、均值排温等参数, 自动调整机组运行工况, 适应现场瓦斯 浓度及压力波动,保证机组平稳运行,具有浓度适应范围广、抗波动能力强、自动化程度 高的特点。 燃气控制系统实现全电脑智能化,高精确度,它的信息输入系统包括速度传感器、λ 传感器(空燃比) 、功率传感器或扭矩信号传感器、两个进气压力传感器和一个进气温度 传感器,这些传感器将发动机运行过程中的转速、功率(或扭矩) 、尾气中氧含量等信号 及时传递给控制器。 控制器将上述信息进行处理, 计算出发动机最佳运行所需要的燃气量, 由燃气控制阀控制调整燃气进气量, 实现最佳空燃比的目的。 同时通过速度执行器来控制

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混合气的流量,将发动机的转速控制在标定范围内。 含添加剂细水雾瓦斯输送系统 含添加剂细水雾装置以水作为 载体, 通过加入添加剂后以细水雾形 式分散于“瓦斯-空气”的混合气中, 在 瓦斯爆炸三要素都满足的条件下抑 制瓦斯爆炸,使浓度在 5-16%的瓦斯 气体失爆, 实现低浓度瓦斯的安全输 送。 同时采用细水雾与瓦斯混合的分 离技术,将分离出来的瓦斯用于发电。系统配合防爆装置、防回火装置及瓦斯过滤装置一 并使用,采用输送过程全程微机监控。 3、 “济柴”瓦斯发电机组技术特点说明 (1)“济柴”瓦斯发电机组采用世 界上最先进的 WOODWARD 燃气 控制系统、燃气控制阀和混合器、 电子调速器等瓦斯进气控制系统。 燃气控制系统是全电脑智能 化,高精确度的燃气进气控制系 统,它的信息输入系统包括速度传感器、λ传感器、功率传感器或扭矩信号传感器、两个 进气压力传感器和一个进气温度传感器, 这些传感器将发动机运行过程中的转速、 (或 功率 扭矩) 、尾气中氧含量等信号及时传递给燃气控制器。燃气控制器将上述信息进行综合处 理,计算出发动机最佳运行所需要的燃气量,将信息传递给燃气控制阀,由燃气控制阀控

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制调整燃气进气量,实现控制最佳空燃比的目的。通过控制 WOODWARD-ProAct 执行器 来控制混合气的流量,将发动机的转速控制在标定范围内。 空燃比闭环控制技术的应用,使瓦斯机组燃烧更合理,机组运行更加平稳、可靠, 控制更加精确。 目前, 国内其他企业生产的瓦斯发电机组仍无法实现空燃比的精确闭环控 制,这直接影响机组运行的经济性、动力性、安全性和排放指标。 燃气控制阀精密的加工、合理的设计,使阀体与动阀始终保持良好的配合状态,运 动灵活,密封严密。当瓦斯浓度发生变化后,在控制系统的指挥下,迅速动作,保证了控 制指令的准确执行, 以实现精密控制空燃比的目的。 阀体不会出现卡滞和错误动作的现象。 WOODWARD 燃气控制控制系统抗干扰能力强,保证在运行过程中不会因外界干扰 而导致控制系统失灵。 国内控制系统抗干扰能力较弱, 在运行过程中容易因点火系统高压 电力干扰,造成控制失灵。

WOODWARD 调速系统

进口高精度混合器

燃气控制阀

YD811-A1 空燃比控制界面

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(2)德国 MOTORTECH 公司智能 IC500 点火系统,保证点火控制人性化 “济柴”瓦斯机组点火系统包括数字点火模块、高压线圈、高压线、火花塞等,全部 采用进口名牌产品。 本机采用德国 MOTORTECH 公司的 IC500 高能量智能化的点火系统。 其 优点如下: 在发动机运行过程中点火提前角和点火能量都可随意调整,并且各缸的点火提 前角可单独调整。 点火能量分三个等级,可根据燃气的组分对点火能量进行调整,以实现最佳点 火状态。最高等级点火能量可高达 5 万伏,实现高能量点火,使实现稀薄燃烧 成为可能。 点火系统具有自身故障的自动检测及报警功能,一旦某缸火花塞不点火或某一 段线路出现短路或接触不良等故障,系统可以及时检测到并进行报警,便于机 组的维护和运行。 其他厂家磁电机点火装置不具有上述功能, 并且只有一个点火等级, 导致火花塞寿命 相对较短。

MOTORTECH 公司智能 IC500 点火系统 (3)网电无隙备用技术,确保发电上网安全 网电无隙备用技术目前尚属济柴独有的一项控制技术。 目前在我国尚存在着一个严重
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的政策问题,即自备电站不允许上网(行业垄断) 。如果发电完全自用,一是存在着电站 容量和负荷的匹配问题;二是供电安全问题。自备电站毕竟是小电网,尤其是非正常的故 障停电, 可能造成人身安全或重大经济损失。 所以这给瓦斯发电技术的推广造成很大影响。 济柴自主研发的网电无隙备用技术, 较好地解决了这一上网难题。 本技术主要功能特点是: 不对电网反送电, 不会对大网造成任何影响; 自用负载始终保持在自发电和大网双路供电 状态。如果自发电容量大于负载时,大网供电量≤50kW;如果自发电容量不够或故障维修 停机时,大网能自动实现部分或全部供电,确保了用电的安全。通过这项技术的应用,既 实现了最大限度地使用自发电,又保证了用电的安全。 (4) 机组采用智能控制屏,方便操作 瓦斯机组控制屏为落地柜式结构。选 用智能自动空气断路器,具有过电流和逆 功率等自动保护。控制屏内装有控制器、 各种显示仪表、调整按钮、机组保护指示 灯、紧急停车按钮等,用于控制及监测发 电机组的工作状况。发电机组的启动由人工在机旁操作,停机可在机组旁控制,也可由控 制屏、计算机控制实现。 控制系统装备进口自动并车控制模块,可自动监测同步,满足手动并车及自动并车, 多台机组并联运行时可实现负荷自动分配功能,满足并网、并联运行工况。机组转速采用 电子调速控制系统自动调节, 也可通过控制屏面板上转速微调旋钮进行微量调整; 机组电 压为自动调整, 通过控制屏面板上电压整定电位器进行电压整定。 控制屏内装备浮充电装 置,为蓄电池提供充电电源。 控制屏可监测以下内容:
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三相 AC 电压 三相输出电流 频率 输出有功功率 功率因数 电池电压 转速微调整旋钮

合闸指示 分闸指示 水温高报警灯 油压低报警灯 油温高报警灯 超速报警灯 电压微调整旋钮

机组转速 进冷却水温度 出冷却水温度 润滑进油压力 润滑出油压力 润滑油温度 运行时间

控制屏内加装远传通讯接口(标准 RS485) ,通过 MODBUS 协议进行通讯,供甲方实现 中央监控。通过无源触点接收开关量控制机组的正常停机(包括常规引线的紧急停机) 。 (5) 低压进气,确保瓦斯输送安全 针对煤矿瓦斯抽排压力低的特点, 瓦斯机组采用混合后增压技术, 瓦斯和空气都是被 机组自身的压气机吸入的。 气源的压力只需大于 3 kPa 即可, 使瓦斯机组的适用范围更广。 进气之前设置瓦斯预处理单元,除对瓦斯进行净化、除尘、稳压、脱水的功能外,还设置 止回阀,一旦感应异常的压力反射波迅速切断,对瓦斯管路起到保护功能,避免了安全事 故的发生。 (6) 高效率进气系统保证充气效率,使机组功率有效发挥 瓦斯机为增压、中冷型。采用了高效率的复合式空气滤清器、大流量涡轮增压器和 德国 GEA 公司技术生产的圆管式高效中冷器。 GEA 圆管式高效中冷器散热效率比普通中 冷器高近 20%,有效满足了空气流量增加对冷却的要求。同时两个增压器共用一个中冷 器, 这样可以有效保证即使在两个增压器效率不同时, 瓦斯机组左右两侧进气管中的混合 气特性仍完全相同, 使瓦斯机组左右两排气缸实现相同工况, 上述系统保证瓦斯机进气系 统高效, 充气效率提高, 爆震几率降低, 有效提高瓦斯机组升功率, 使机组输出功率持续、 稳定,并比同等机型功率增加。 (7) 排气系统有效防护,防止热量向机房释放

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排气温度(消音器后)≤500℃,排气背压 5kPa 。排气汇总管和涡轮增压器的外部 都敷有绝热层,排气出口装有波纹管等弹性排气膨胀节,减少了故障率,并防止热量向机 房内释放。 机组噪声值(距机组 1m 处)≤90dB(A)。机组采用减振隔音装置,排气消音器降噪 能力≥20 dB(A)。 机组烟气污染物排放满足:烟尘≤50mg/m3,SO2≤100mg/m3,NOx≤50mg/m3。 (8) 安全保障——四道防线确保瓦斯管道安全 稀薄燃烧技术和空燃比控制技术的采用能够保证发动机始终以稀薄混合气进气, 回火 不传播。 高质量制造技术,确保气阀密封严密、配时准确,从而杜绝回火现象。 安装在管道上的阻火器对火焰有淬熄作用能阻止火焰的传播。 一旦发生回火现象,止回阀会迅速关闭切断瓦斯气源,安全阀会迅速打开,泄掉过高 的压力,确保安全。 (9) 先进的出厂试验,保证机组出厂合格 公司设有产品试验室。试验室管理严谨,装备精良。有先进的丹麦烟度计,美国的 尾气测试排放仪等。瓦斯发动机试验室拥有专用燃气输送管线,可模拟瓦斯、沼气等多种 可燃气体进行机组试验。 设有 8 个试验台架, 每个试验台架都配有先进的微机系统进行跟 踪,可以对瓦斯机组进行出厂前的试验、调试、检测,对出现的问题能够进行分析、记录 和处理。 公司集生产、 设计、 开发与一体, 对其所设计的产品在投产前都要做性能和耐久实验。 为确保发电机组正常运行,我公司对瓦斯发动机做如下试验:

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试验和检查项目 1.起动性能试验 2.调速性能试验 3.负荷特性试验 4.速度特性试验 5.空载特性试验 6.最低空载稳定转速试验 7.各缸工作均匀性试验 8.机械效率的测定 9.噪声测定 10.烟度测定 11.润滑油消耗率测定 12.自动保护功能检查 13.可靠性试验

检验类别 型式检验 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 出厂检验 √ √ × × × √ √ × × × × √ × 抽查检验 √ △ √ △ × √ △ × △ △ √ √ × 验收检验 √ △ △ △ × √ △ × △ △ △ √ ×

注: “√”进行项目; “×”可不进行项目; “Δ”选择进行项目。

各检验项目的测量参数按下表规定进行
天 序 试验项目 号 环 境 参 数 转 扭 功 然 气 热 速 矩 率 耗 率 1 2 3 4 5 6 起动性能试验 调速性能试验 负荷特性试验 速度特性试验 空载特性试验 最低空载稳定转速 √ 试验 各缸工作均匀性试 7 8 √ 验 机械效率的测定 √ √ √ √ √
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燃 气 温 度 × × √ √ × ×

燃 气 压 力 × √ √ √ √ √

燃 气 机 出 水 温 度 √ √ √ √ √ √

燃 气 机 进 水 温 度 √ √ √ √ √ √

润 滑 油 温 度 √ √ √ √ √ √

润 滑 油 压 力 √ √ √ √ √ √

排 气 温 度 × √ √ √ √ √

最 高 燃 烧 压 力 × × × × × ×





√ √ √ √ √

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× √ √ √ × ×

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9 10 11 12 13

噪声测定 烟度测定 润滑油消耗率测定 自动保护功能检查 可靠性试验

× √ √ √ √

√ √ √ √ √

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√ √ √ √ √

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× √ × × √

× √ × √ √

× √ × √ √

× √ √ √ √

× √ × √ √

√ √ × × √

× × × × ×

注: “√”进行项目; “×”可不进行项目; “Δ”选择进行项目。

(10)微机操作及显示系统 微机操作及显示系统,是对发电站操作、运行和保护的全电站的计算机后台管理系 统。主要实现对发电站各种运行参数的在线实时监视、历史数据保存和查询、系统运行的 在线异常报警及电站运行报表的 打印输出。 本系统采用分布式集中管理 模式,缩短了模拟信号的传输距 离,提高了系统的抗干扰能力,利 用总线通讯方式实现了集中管理。 同时该系统具备远程网络复视功能,可以实现远程异地的计算机监控管理。 该系统采用国际先进的网络组态结构, 易于各种功能的实现及扩展。 通过人性化设计 的人机友好界面,做到了运行人员的操作方便。 通讯内容包括:发动机转速、油压、油温、水温、排温、缸温;机组功率、频率、电 压、电流;报警指示;机组功率调整及机组的停机操作。并可实现手动、自动控制兼顾功 能。

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(11) 合理配套发电机保证长期稳定输出功率 “济柴”牌 500GF-WK2 瓦斯机组选用西门子许可证生产的无刷励磁稳极式 1FC6 455-6LA42 型发电机,电机额定电压为 0.4kV,额定容量为 625kVA(500kW) ,可保证机组 在 500kW 的长期满负荷状态运行指标。1FC6 系列无刷恒压同步发电机结构组成: 发电机:由主机,励磁机和励磁系统组成。主机为旋转磁场式,转子呈圆柱形并带有 阻尼绕阻,励磁机为旋转电枢式,主机励磁功率通过旋转整流器输入主发电机转子。 励磁系统:带可控硅电压调节器的 THYRIPART?励磁系统,采用相复励无刷自动电 压调压方式,发电机的励磁电流随负载情况而自动调节,保持发电机的电压恒定。在负载 变化和短路情况下具有良好的动态特性。 绝缘系统:标准绕阻采用西门子 DURIGNIT?2000 绝缘系统,满足 VDE0530 标准对 F 级绝缘的要求。所采用的绝缘材料具有不吸潮、介电强度高等特性,且能承受剧烈的温 度变化。 定子绕阻采用具有高耐水解特性的特种漆包线或包有云母箔的扁铜母线制成。 标 准绝缘采用特殊的树脂浸渍工艺, 能获得高机械强度、 高抗震性和极好绝缘强度的满意效 果,从而使发电机能在 DIN50019 标准规定的各种气候条件下长期运行。 短路电流和短路参数: 当发生突加大型鼠笼式异步电动机负载情况时, 由于励磁系统 以相复励方式运行, 发电机满足最小电压降和最快电压恢复的要求, 此时这种励磁方式可 提供其值约为 3-5 倍额定电流的持续短路电流,以便选择保护装置,但在持续短路电流的 持续时间达 5S 时,发电机卸载负荷。 过载:按 VDE0530 标准的规定,在额定电压下,发电机能承受 1.5 倍额定电流,历 时 2min 的过载。 (12) 远程微机可视、监控、管理技术 对发电站操作、运行和保护的全站系统管理,实现各种运行参数的在线实时监视、历

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史数据保存和查询、系统运行的在线异常报警及电站运行报表的打印输出。 同时该系统具备远程网络复视功能,可实现远程异地的计算机监控管理。 该系统采用先进的网络组态结构, 易于各种功能的实现及扩展。 通过人性化设计的人 机友好界面,做到了运行人员的操作方便。

(13) 自动并车、并网及负荷分配技术 装备进口自动并车控制模块,可自动监测同步,多台机组并联运行时可实现负荷自 动分配功能,满足并网、并联运行工 况,实现并车并网的自动化。

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三、含添加剂细水雾瓦斯安全输送系统简介

一、先进的细水雾发生方法 细水雾是指在喷头最小设计压力下, 以距 喷头 1m 处的平面上, 测得水雾的雾滴直径 Dv 0.99 不超过 1000μm 。细水雾具有冷却降温、 吸收和阻隔辐射热、雾滴悬浮时间长特点,细 水雾在灭火过程中有较强的抑制火焰的传播作用。 二、添加剂的选择、制备和筛选,不同添加剂浓度对抑制瓦斯爆炸效果 研究在瓦斯爆炸三要素都满足
火焰最大速率(m/s)

60 50 40 30 20 10 0
无水雾 清水
无水雾

的条件下加入含添加剂细水雾后抑 制瓦斯爆炸的效果, 确定最佳添加剂 和配比浓度,并用于长距离瓦斯输 送。 灭火添加剂可以俘获燃烧物燃烧

1.5ml 2ml 2.5ml 3ml 4.5ml

8.34% 试剂A

8.34% 15.4% 试剂B 试剂B

8.34% 试剂C

15.4% 试剂C

过程中产生的活性自由基,中断其燃烧反应链。 三、细水雾与瓦斯混合物分离技术 安装于整个安全保护系统终端, 瓦斯抽放泵站气源通入输送干管后, 由于施加了含添 加剂细水雾而使瓦斯气中携带有较多细水雾, 从而形成气液两相流。 为了不影响发电机组 的燃烧效率,必须在进入发电机组前将细水雾除去,提高机组发电效率。 四、技术适用性 瓦斯安全输送及发电利用技术自 2006 年正式应用以来, 已经在低浓度瓦斯地区使用, 技术水平经过不断的升级完善,满足环境温度-20℃~+50℃,相对湿度<90%,海拔高度
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≤3000m安全可靠使用,适合瓦斯浓度 7-50%、排空压力 1-15kPa、温度 5-50℃范围区间, 对低压力,低浓度,压力及浓度变化范围大的现场能够实现自动调节控制,机组自动化程 度高,结构简单、操作方便。 在实际使用中,由于内燃机本身构造及材料特点,应注意瓦斯中的颗粒杂质的过滤, 硫化物的含量不要超标(总硫含量≤480 mg/Nm3) ,避免零部件污堵腐蚀,同时在寒冷地 区注意管路的保温及防护。

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四、石油济柴瓦斯发电业绩情况
通过几年的实际应用及不断的技术开发,瓦斯安全输送及发电利用技术已在神华集 团、中煤能源、山西焦煤、川煤集团、淮北矿业集团、阳泉煤运公司、龙煤集团、冀中能 源等单位煤矿使用, 通过实际使用效果验证了技术的可行性, 通过瓦斯发电及余热综合利 用为煤矿企业创造了良好的经济效益,以用促抽的方式保障了矿井的安全生产。

煤矿瓦斯发电机组主要业绩
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 任公司
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名称和地址
晋城沁水县龙鑫瓦斯发电有限公司 巨能投资有限公司 泽州县马平头煤矿 李忠楼煤矿 侯甲煤矿 沁和能源南凹寺/永红/候村矿 河南磴槽集团金岭煤矿 黑龙江龙煤集团鹤岗兴安矿 黑龙江鸡西矿业城子河矿 山西太原恒业实业有限公司 山西中能煤层气开发有限公司 贵州盘江精煤公司土城矿 山西华晋焦煤有限责任公司 川南煤业鲁班山北矿 川南煤业鲁班山南矿 重庆松藻瓦斯开发有限公司 宁夏安泰新能源股份有限公司 内蒙古晨宏利集团阿拉善宏飞煤业有限责

机组功率
400 kW 400 kW 500 kW 500 kW 500 kW 400 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 700 kW 700 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW

数量
8 4 6 6 6 17 3 2 1 6 10 6 20 8 5 2 8 6

所在位置
晋城嘉峰镇 晋城沁水县 晋城泽州马平头矿 晋城 阳城县芹池镇 沁水县嘉峰镇 (河南登封) (黑龙江鹤岗) (黑龙江鸡西) 山西阳泉 (山西阳泉) (贵州柏果) (山西柳林) (四川筠连) (四川筠连) (重庆綦江打通) 神华宁煤石嘴山 内蒙阿拉善左旗

19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

淮北三利废气利用有限公司 四川兴文华福矿业公司 贵州仁怀蒲竹井煤矿 山西阳泉平定裕泰矿业公司 四川犍为滴水岩矿 山西晋城兰金瓦斯发电有限公司 四川广安意民煤电有限公司 宁夏安泰新能源股份有限公司 四川胜利煤矿 山西寿阳段王煤化有限公司 河北冀中能源宣东瓦斯热电公司 四川广能集团龙滩煤业有限公司 四川汪洋能源有限公司 四川白鹤煤业有限公司 山西汾西矿业集团公司 四川汪洋能源有限公司 格瑞克(郑州)煤层气有限公司 华北油田煤层气开发分公司 华北油田煤层气开发分公司 新疆大黄山煤业有限公司 贵州赤水煤业有限公司

500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 500 kW 800 kW 500 kW 400 kW 700 kW 700 kW 500 kW 500 kW

3 3 2 12 1 5 30 24 2 4 20 6 2 1 6 1 1 6 3 2 2

(安徽淮北海孜) (宜宾兴文) 贵州仁怀 山西平定 乐山犍为 (沁水曲堤) 广安蔡山洞 宁夏汝箕沟 乐山犍为 山西寿阳 张家口宣东 广安前锋 四川嵋山 四川乐山 汾西贺西 四川嵋山 山西晋城 端氏镇七坡村 端氏镇固庄 新疆阜康 贵州习水县

27

华晋焦煤 20 台 700KW 机组,2007 年 8 月投运,已累计发电 1.8 亿千瓦时

山西阳泉程庄 16 台 500GF-WK 机组,2006 年 8 月投运,已累计发电 1.5 亿千瓦时

四川省首个瓦斯利用电站:川南煤业鲁班山南、北矿瓦斯电站 15 台机组,2006 年 11 月至今安全稳定运行。
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淮北矿业海孜瓦斯电站

鹤岗兴安矿瓦斯电站

四川广安盛民瓦斯电厂:26 台 500GF-WK 机组,电力全部上网,中央财政支持项目。

神华宁煤集团汝箕沟 24 台 500GF-WK 机组,2009 年 7 月 21 调试,28 日全部上网。

29

神华宁煤集团石嘴山二矿瓦斯电站

6 台 500GF-WK2 机组

广能龙滩瓦斯电站

龙煤鸡西城子河电站

河南登封金岭电站

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冀中能源张家口宣东瓦斯热电有限公司

20 台 500GF-WK2 机组

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五、 “济柴”瓦斯发电机组应用案例分析

项目简介 冀中能源张家口集团矿业有限公司宣东矿业公司于 1997 年正式开 工建设,2001 年投产,井田面积 21.87 平方公里,矿井可采储量为 7600 万 t,设计生产能力为 90 万 t/a,矿井经过技术改造后现生产能力已达 到 160 万 t/a。 根据《宣东矿业公司矿井通风系统改造工程设计》提供的有关资料 知道,矿井瓦斯可采储量为 2166.69M m ,抽采率按 35%计算,可采瓦 斯储量为 758.3M m 。 为防止煤矿瓦斯爆炸事故发生,保证矿井人员生命和生产安全,本 着节约资源、减少污染,变费为宝的总体利益出发,近年来矿业公司先 后投资建设了 2 座瓦斯抽放站,第一座瓦斯抽放站毗邻矿井工业场地, ,2008 年矿业公司筹建了低浓度 瓦斯抽放稳定在约 50 m /min(纯瓦斯) 瓦斯发电站,电站装机容量为 10MW,采用济南柴油机股份有限公司生产 的 20 台 500GF-WK2 型低浓度瓦斯发电机组,总的瓦斯利用量约为 50 。 m /min(纯瓦斯) 项目经济效益分析 单台瓦斯发电机组长期运行功率按保守 425kW 计算。 年发电量:425kW×7200h=306 万(kW.h)
3 3 3 3

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单台年发电产值:306 万×0.595=182.07 万元 运行成本: 可控制在 35 万元内, 平均每千瓦时运行成本在 0.1 元左右。 具体分析如下: 设备折旧费用:折旧成本按 10 万元/年。 配件成本:主要是发动机的机油滤芯、空气滤芯等,考虑到一些部件的 损坏更换,从机组投产到报废期间内平均配件成本在 3 万元/年。 维修成本:机组使用过程中根据机组具体情况,包括中修保养(10000~ 12000 小时中修一次,费用 5 万元/台次) 、大修费用(20000~25000 小时大 修一次,费用 12.5 万元/台次) ,平均维修成本为(5+12.5)×4÷10=7 万 /年。 维护成本:包括人员工资等。电站设站长 1 名,机组维护工 3 人,1 人 一班,实行 8 小时工作制;维修工 2 名,一机一电。共 6 人,平均年薪 2 万, 电站每年维护成本 12 万,平均单台成本 3 万。 机油成本:单台机组全年机油成本约为 4 万元。 燃气成本:主要为管道维护成本、净化成本等,单台机组可控制在 2 万 元内。 辅助设备维护及其他:冷却系统、余热锅炉、电力系统等的维护及其他, 按 1.5 万元计算。 机组运行总成本为:10+3+7+3+4+2+1.5=30.5 万元。 平均成本为:30.5 万元÷306 万千瓦时=0.1 元/kW.h 各项管理费用、税费及不可预测费用按营业收入的 8%计算: 182.07×8%=14.56 万元。 单台 500kW 瓦斯发电机组年利润: 182.07 万元-30.5 万元-14.56 万元=137.01 万元。 项目结论
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通过该瓦斯发电项目的实施,有效的解决了煤矿瓦斯安全问题和瓦斯抽 放对环境的污染,通过热电联产,发展了循环经济,提高了能源的综合利用 率。 发展以瓦斯发电为代表的绿色电力,符合国家鼓励的产业政策,通过对 资源的高效利用,为企业增加了效益,降低了生产成本,而且有利于环境保 护,是立国利民、造福社会的绿色环保项目。 电站采用济南柴油机股份有限公司生产、代表国际先进水平的闭环电控 系列瓦斯发电机组,能适应瓦斯浓度变化,具有高智能化、运行可靠、综合 效率高的优点,对电站的稳定运行提供了强有力的设备保证。电站年创造效 益 2340 万元余。

清洁能源动力

共环境和谐美好
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