關于某33 MW煤層氣聯(lián)合發(fā)電工程的設計心得

贠利民

(煤炭工業(yè)太原設計研究院)

·專題綜述·

關于某33 MW煤層氣聯(lián)合發(fā)電工程的設計心得

贠利民

(煤炭工業(yè)太原設計研究院)

介紹了煤層氣資源及其發(fā)電利用的基本情況，并以國內某煤層氣發(fā)電工程為例，分析了在設計煤層氣聯(lián)合發(fā)電工程過程中應該注意的一些細節(jié)問題，包括在招標、技術談判、工程設計和現(xiàn)場服務階段的心得體會等。針對設計類似工程提出了自己的建議。

煤層氣；聯(lián)合發(fā)電；招標；技術談判；設計心得

煤層氣是一種以吸附狀態(tài)儲存于煤層中的非常規(guī)天然氣，也稱“煤礦瓦斯”，其主要成分是甲烷，可用于發(fā)電、民用及汽車燃料、化工等領域，是一種高熱值的潔凈能源。我國煤層氣資源豐富，居世界第三位。據最新資源評價，我國埋深2 000 m以內煤層氣地質資源量約36萬億m3，可采資源量約10萬億m3。據測算，目前全國煤炭開采、加工、運輸過程中每年釋放瓦斯約150億～200億m3，經人工抽放的只有30億 m3，而得到利用的只有其中的1/3，煤層氣抽采利用潛力巨大，煤層氣產業(yè)化開發(fā)具有重要現(xiàn)實意義。近年來,中國對國際能源市場依賴程度日漸加大，已成為石油、液化天然氣的純進口國。要保持經濟持續(xù)快速增長，有必要開發(fā)新能源，取代原有的不合理能源結構。煤層氣開發(fā)利用正是打破不合理能源結構的有效手段，煤層氣發(fā)電是煤層氣綜合利用切實可行、可持續(xù)發(fā)展的一條重要途徑。筆者擔任某33 MW煤層氣聯(lián)合發(fā)電工程項目設總，結合該項目執(zhí)行過程中的一些實踐，就煤層氣發(fā)電項目設計淺談一些做法與體會，供同行借鑒。

1 工程概況

該項目為煤層氣聯(lián)合發(fā)電工程，裝機規(guī)模為33 MW,即8×4 MW燃氣內燃發(fā)電機組配4×4.38 t/h余熱鍋爐+3 MW組合快裝凝汽式汽輪發(fā)電機組，2008年7月開工，2010年3月投產，設計年發(fā)電量2.452×108kW·h，年供電量2.322×108kW·h，年耗純煤層氣量為5.368×107Nm3。性質為公共電廠，工程所用燃氣內燃機組為德國道依茨設備，型號TCG2032V16，額定功率4 000 kW，發(fā)電機電壓等級 10.5 kV，廠房式布置。余熱蒸汽鍋爐為上海益格新技術工程有限公司提供的臥式不補燃型單壓自然循環(huán)余熱鍋爐，型號EGS4.3-2.45/400NSV，額定蒸發(fā)量4.38 t/h，額定蒸汽壓力2.45 MPa，額定蒸汽溫度400℃，露天布置。蒸汽輪機為洛陽發(fā)電設備廠生產的N3-2.35組合快裝凝汽式機組，額定進汽量15.6 t/h，額定進汽壓力2.35 MPa，額定進汽溫度400℃，單層廠房布置。煤層氣預處理系統(tǒng)為北京時代桃源環(huán)境有限公司提供，供氣能力折純23 300 Nm3/h，包括過濾、加壓、除濕3個環(huán)節(jié)，分5個單元，互為熱備用。電廠控制采用DCS控制方式。

2 工程設計范圍

設計范圍是以燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電為核心所需要的生產設施及相關輔助系統(tǒng)。包括：燃氣內燃發(fā)電機組、余熱蒸汽鍋爐本體系統(tǒng)、煤層氣預處理系統(tǒng)，蒸汽輪機發(fā)電機組及其他相關系統(tǒng)的連接設計，廠區(qū)給排水、消防、道路設計等；電氣部分包括電氣主接線系統(tǒng)、廠用電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及報警系統(tǒng)、工業(yè)電視等；不設置生活福利設施。

3 工程設計心得

3.1招標階段

在本階段，設計院擔負的一項具體任務就是編制設備技術規(guī)格書。設備技術規(guī)格書是對設備產品的技術描述，是反映設備具體而詳細的內容要求。在設備采購和訂貨的過程中，設備技術規(guī)格書作為技術性指導文件和依據性文件，具有舉足輕重的作用。由于煤層氣發(fā)電在我國工程數目不多，參考的技術規(guī)范書很少，根據業(yè)主對工程總體功能要求，參照相關火電設備及技術規(guī)格書的格式對煤層氣設備進行編寫，其主要內容和組成包括工程概述、設備名稱及設備編號、數量及單位、建設條件、技術要求、設計范圍和供貨范圍、供貨條件、考核指標等。

編寫的要點和所需注意的問題有：工程概述主要是簡單介紹工程建設內容、規(guī)模和工程建設的地點，并對主要工藝流程加以描述，使設備供貨商對工程的實際情況有所了解，并明確設備的用途，以判斷其設備是否適合在該工程中使用。比如，預處理系統(tǒng)就是明確根據所用氣體的性質采用脫水、加壓、過濾等方式，由投標廠家確定其中環(huán)節(jié)設備，已達到最優(yōu)組合；設備名稱是最直觀的設備供貨要求，體現(xiàn)設備的用途，所以一定要準確；建設條件包括設備的安裝位置和環(huán)境條件、氣象條件、地質條件、外接水源條件、電源條件、氣源條件等。這些條件并非所有的設備技術規(guī)格書都要求描述，而是根據設備的具體情況而定。比如對于蒸汽輪機所配的冷卻塔、預處理、燃機所配的換熱器氣象環(huán)境條件則非常重要。

在實際工程中，專業(yè)技術人員不可能對每件產品都非常的熟悉和了解，因此有必要對擬采購的產品進行調研，收集相關的資料。在市場調研、資料收集的基礎上，對所收集的材料進行全面的分析與研究。選取一些有代表性的生產廠家，對其產品樣本進行研究。之后，選擇有代表性的產品生產廠家進行技術交流，在交流中，通過面對面問答，對其產品進行更為深入的了解。盡可能消除技術偏差。

3.2技術談判階段

對于工程設計項目，技術談判占有十分重要的地位，如果溝通不暢，彼此間就會產生誤解，小問題變成大問題，甚至于在后面的生產商提供圖紙及貨物等出現(xiàn)偏差，滿足不了用戶、設計院要求，另由于大型煤層氣燃氣內燃機組國內沒有生產單位，國外機組在技術談判時一般由生產商技術人員主談，不同的工程思維方式，不同的語言環(huán)境，要做到良好的溝通是很不容易的，因此，設計院在談判前要根據技術規(guī)格書，認真研究中標單位的技術標書及技術澄清，做好相應準備。技術談判一般由業(yè)主、設計院、設備廠家三方進行，設計院作為中介單位要公平公正，同時換位思考，站在業(yè)主和設備廠家的角度考慮問題，在溝通時盡快找出三方的共同點，把能夠解決的問題先解決完，營造一個良好的溝通環(huán)境，技術談判結束必須簽訂會議紀要，大的原則反映在其中，尤其是生產商供圖目錄及供圖時間必須明確。

3.3工程設計階段

設計院完成項目可行性研究報告、初步設計后，確定了項目的大致架構，開始施工圖設計。目前在煤層氣燃氣內燃機組聯(lián)合發(fā)電工程工藝方面，國家規(guī)程規(guī)范不是很完善，在設計過程中盡可能采用天然氣等氣體相關標準。專業(yè)主要包括燃機、鍋爐、汽機、電氣、熱工、水工、暖通、總圖、土建等，在正常生產工序要注意以下一些事項：各專業(yè)列出自己的圖紙目錄，不能丟項漏項；專業(yè)間提資料要講究前后順序，相互溝通；燃氣內燃機組做廠房式布置時，比如工藝專業(yè)要考慮機組零配件的檢修、整機的安裝及拆遷通道、機組中冷水呼吸等管道的布置是否影響設備的起吊、燃機散熱及燃燒所需風量的通風方式、燃機和鍋爐連接的排煙管道三通快速閥切換要求及煙道的補償位移、常規(guī)快裝蒸汽輪機布置和燃機的協(xié)調、預處理車間屬于甲類廠房，在做土建時要考慮足夠的防爆面積、所有有燃氣的廠房要考慮氣體檢漏儀、電氣設備必須選用防爆型等等?？傊谧雒簩託馊紮C聯(lián)合發(fā)電項目要結合常規(guī)電廠的設計規(guī)范，延伸到其它領域的技術要求，真正做出一部滿足環(huán)保、消防、勞動安全、節(jié)能等要求的資源綜合利用項目文件，為煤層氣利用提供一套切實可行的技術方案。

3.4現(xiàn)場服務階段

設計單位待施工圖紙設計完成后，要派設計代表深入施工現(xiàn)場，了解施工動態(tài)，及時解決施工中出現(xiàn)的重大技術與質量問題，參加現(xiàn)場施工例會，把問題及時反饋回設計院，項目設總根據問題的分類組織相關設計專業(yè)人員進行處理，并出設計變更，由設計代表和現(xiàn)場監(jiān)理、業(yè)主、施工等單位交接變更內容。項目在調試階段，設計院要派相關專業(yè)人員進駐現(xiàn)場和調試等單位進行現(xiàn)場設計技術參數的調試，保證機組168 h聯(lián)合試運轉。機組正常穩(wěn)定運行。

4 結 語

1) 利用煤層氣聯(lián)合發(fā)電，目前從政策、技術等方面都面臨著大好的發(fā)展環(huán)境，大力推廣煤層氣發(fā)電，實現(xiàn)清潔燃燒，對推進建設一個資源節(jié)約型、環(huán)境清潔型社會十分必要。

2) 設計院針對煤層氣發(fā)電工程的設計既要借鑒常規(guī)電廠的設計思路，又要拓寬業(yè)務知識，真正搞好煤層氣綜合利用的項目，為煤層氣聯(lián)合發(fā)電開辟一塊新的天地。

[1] 張全斌,王秉鋼.涉外電站EPC項目之工程設計心得[J].國際技術裝備與貿易，2009(5):44-47.

[2] 電力行業(yè)電力規(guī)劃設計標委會.DL/T5174-2003燃氣-蒸汽聯(lián)合發(fā)電循環(huán)電廠設計規(guī)定[S].北京:中國電力出版社，2004：65-68.

DesignExperienceof33MWCBMPowerCo-generationProject

YunLi-min

This paper introduces the basic situation of coal bed methane resources and power use, analysis of CBM power co-generation projects in the design process should be paid attention to some details as an example of a CBM power co-generation projects in china, including tendering, technical negotiations, project stages of design and field service experience and other experience. Puts forward some of own views for the design is similar to the works.

CBM; Power co-generation; Bidding; Technology negotiation;Design experience

贠利民 男 1968年出生 1990年畢業(yè)于東北電力學院 工程師 太原 030001

TD845

A

1672-0652(2010)08-0008-03

2010-07-08