GB51134-2015 煤矿瓦斯发电工程设计规范
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赋存在煤层及围岩中以甲烷为主要成分的天然气体。
coal mine gas
指煤炭开采过程中从煤层及围岩涌人采掘空间或抽采管道内 的主要由甲烷和空气混合构成的天然气体,简称瓦斯
甲烷体积浓度大于或等于30%的经煤矿瓦斯抽采系统抽 或排出的瓦斯。
试验、检测与鉴定甲烷体积浓度大于或等于7%且小于30%的经煤矿瓦斯抽 系统抽出或排出的瓦斯
煤矿瓦斯抽采站出口放散管后向煤矿瓦斯发电工程供气的 道接口。
2.0.6可利用瓦斯年平均小时供气量
hour of annual available gas
煤矿瓦斯抽采站可向瓦斯发电站供应的年瓦斯总量除以 8760h得出的平均小时供气量
8760h得出的平均小时供气量 2.0.7可利用瓦斯年平均小时利用率 utilization rate per hour of annual available gas 瓦斯发电站额定小时耗气量与可利用瓦斯年平均小时供气量 的比值。其中瓦斯发电站额定小时耗气量为扣除备用机组后同时
瓦斯发电站额定小时耗气量与可利用瓦斯年平均小时供气量 的比值。其中瓦斯发电站额定小时耗气量为扣除备用机组后同时 运行的机组额定小时耗气量之和。
2.0.8箱式设备 containerized equipment
2.0.8箱式设备 containerized equipment
煤矿瓦斯发电工程中安装于集装箱内的设备及箱体总成,主 要指无人值守的发电机组设备集装箱、瓦斯预处理设备集装箱、电 气设备集装箱及其他设备集装箱等
gas pretreatment
对瓦斯进行过滤、脱硫、除湿、调压等预先处理以满足瓦斯发 电机组进气品质要求的工艺过程
2.0.10可控瓦斯放散
指可人为选择放散时间和放散时的气象条件的瓦斯放散,如 检修放散等,
2. 0. 11 不可控瓦斯放散
指不能人为选择放散时间和放散时的气象条件的瓦斯放散, 如瓦斯预处理运行过程中的超压放散和供气系统的气量调节放 散等。
在瓦斯气源接口后,为安装干、湿式阻火器及管道附件防冻而 设置的房间。
2.0.13瓦斯管道间
煤矿瓦斯发电工程内,为瓦斯输送管道上的设备及附件防冻 而设置的房间。
2.0.14清洁发展机制
指煤矿瓦斯发电T程通过消耗瓦斯、利用瓦斯产生的电能和 热能从而减少的二氧化碳排放量
3.1.2在满足煤矿设计瓦斯抽采量的前提下,瓦斯抽采泵应有足 够的背压供气能力。瓦斯抽采泵供气背压应根据供气管道系统计 算及设备进气压力要求确定,并应预留1kPa~2kPa的裕量。当 供气系统采取措施后,现有瓦斯抽采泵背压仍不能满足瓦斯利用 项目要求时,宜选择对瓦斯抽采站进行改造。当抽采站改造技术 经济不合理时,可采取加压措施。对于新建瓦斯抽采站,应根据瓦 斯综合利用系统要求,对瓦斯抽采泵选型提出合理的背压要求。
3.1.3当采用瓦斯抽采站供气管串接加压机在加压输送时,应进
3.1.3当采用瓦斯抽采站供气管串接加压机在加压输送时,应进 行气源接口处的进气压力检测,控制气源接口处不得产生负压。
3.2.1站址选择应根据矿区总体规划、城镇总体规划、瓦斯抽采 站条件,结合地区自然条件、交通运输、环境保护、煤矿生产计划, 以及矿区(煤矿)的气源、电源、水源、热源等因素综合确定。低浓 度瓦斯发电工程应靠近瓦斯抽采站选址;高浓度瓦斯远距离输送 经技术经济比较合理时,宜集中建设瓦斯发电站
经技术经济比较合理时,宜集中建设瓦斯发电站。 3.2.2站址选择应合理用地,宜利用非可耕地、劣地或现有场地。 3.2.3站址选择宜避开空气经常受悬浮固体颗粒物严重污染的 地区,站址位置宜具有良好的自然通风条件,且应避开噪声敏 感区。
3.2.2站址选择应合理用地,宜利用非可耕地、劣地或现有场
3.2.4瓦斯发电站站址宜选择在瓦斯抽采站全年最小频率风向
3.2.4瓦斯发电站站址宜选择在瓦斯抽采站全年最小频率风向 的下风侧,
3.2.5站址选择应符合国家现行标准《工业企业总平面设计规
范》GB50187和《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求》 AQ1077的有关规定。
4.1.1站区规划应贯彻节约用地的原则,并应按已批准的规划容 量、建设规模及机组配置形式统一规划,合理确定站区用地范围。 4.1.2站区规划应符合环境保护、节能减排要求,并应保护水士 资源。 4.1.3站区规划应根据站内外条件,以主设备区为中心、工艺流 程合理为原则,充分利用自然地形、地质条件,因地制宜地进行站 区规划,合理进行功能分区
4.1.3站区规划应根据站 . 程合理为原则,充分利用自然地形、地质条件,因地制宜地进行站 区规划,合理进行功能分区
4.2.1煤矿瓦斯发电工程的建(构)筑物及箱式设备的火灾危险 性分类及耐火等级,不应低于表4.2.1的规定。
4.2.1煤矿瓦斯发电T程的建(构)筑物及箱式设备的火灾危险
表4.2.1建(构)筑物及箱式设备的火灾危险性分类及耐火等级
注:1除本表规定的建(构)筑物外,其他建(构)筑物的火灾危险性及耐火等级应 符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016及《城镇燃气设计规范》 GB50028的有关规定; 2建筑面积小于或等于300m的独立甲、乙类单层厂房,可采用级耐火等 级的建筑; 3主控制室及控制设备间,当未采取防止电缆着火延燃的措施时,火灾危险 性应为内类; 4当瓦斯发电机房(集装箱)、燃气锅房未设置本规范要求的通风、瓦斯泄 漏报警及联锁、消防灭火设施等安全措施时,火灾危险性分类应为内类。
注:1除本表规定的建(构)筑物外,其他建(构)筑物的火灾危险性及耐火等级应 符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016及《城镇燃气设计规范 GB50028的有关规定; 2建筑面积小于或等于300m的独立甲、乙类单层厂房,可采用级耐火等 级的建筑: 3主控制室及控制设备间,当未采取防止电缆着火延燃的措施时,火灾危险 性应为内类; 4当瓦斯发电机房(集装箱)、燃气锅房未设置本规范要求的通风、瓦斯泄 漏报警及联锁、消防灭火设施等安全措施时,火灾危险性分类应为内类
4.2.2建(构)筑物及箱式设备构件的燃烧性能和耐火极限,应得
4.3爆炸危险区域划分
4.3.1煤矿瓦斯发电工程爆炸危险区域的划分应符合国家现行 标准《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求》AQ1077和《爆炸 危险环境电力装置设计规范》GB50058的有关规定。 4.3.2瓦斯储气罐爆炸危险区域划分应符合现行国家标准《城镇 越层派出圳带
4.3.1煤矿瓦斯发电工程爆炸危险区域的划分应符合国
4.3.2瓦斯储气罐爆炸危险区域划分应符合现行国家标准《城镇 燃气设计规范》GB50028的有关规定。
4.3.2瓦斯储气罐爆炸危险区域划分应符合现行国家标准《城镇
4.4主要建筑物和构筑物的布置
4.4.1煤矿瓦斯发电工程主设备生产区宜布置在土质均匀、地 承载力较高的地段。
4.4.2建(构)筑物及箱式设备布置,应工艺流程合理、道路通畅、
与外部管线连接短捷、减少交叉。 4.4.3瓦斯预处理装置、瓦斯储气罐、瓦斯加压机房,应与其他辅 助建(构)筑物分开布置,并宜布置在人员集中场所及明火或散发 火花地点的全年最小频率风向的上风侧
4.4.3瓦斯预处理装置、瓦斯储气罐、瓦斯加压机房,应与其他
4.4.4发电机房(含发电机组集装箱)与瓦斯储气罐之间距离,不
4.4.5电站开式冷却塔宜布置在通风良好、避免粉尘和可溶于水
的化学物质影响水质的地段,不宜布置在屋外变、配电装置和铁 路、道路冬季盛行风向的上风侧。开式冷却塔与相邻建(构)筑物 的最小水平距离,应符合现行国家标准《工业企业总平面设计规 范》GB50187的有关规定。
4.4.6瓦斯预处理设施宜露天布置,高寒地区可设置在室内。
1与煤矿进风井、煤矿压缩空气站的距离不应小于50m; 2 与煤矿提升机房、变电所的距离不应小于30m; 与火炬及其他有明火或散发火花地点的水平间距不小 于30m。
当发电机组排烟管消声器采用明火熄灭型时,与排烟管的距 离应符合现行行业标准《煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求》 AQ1077的有关规定,
4.4.8发电机组排烟管、火炬的位置、应符合下列规定,
1与瓦斯抽采泵房及其放散管的距离不应小于30m; 2与煤矿通风机房的距离不应小于20m。 4.4.9火炬宜布置在站区及站区外周边重要建(构)筑物全年最 小频率风向的上风侧,且宜在站区边缘地势较高处。 4.4.10多个火炬并列布置时,火炬筒壁外之间的净距离不应小 于5m。 4.4.11 火炬塔顶部中心距架空电力线路的水平距离不应小 于15m。 4.4.12站区内主要建(构)筑物及箱式设备之间的最小间距应符 合表 44 12 的规宝
1与瓦斯抽采泵房及其放散管的距离不应小于30m; 2与煤矿通风机房的距离不应小于20m。 4.4.9火炬宜布置在站区及站区外周边重要建(构)筑物全年最 小频率风向的上风侧,且宜在站区边缘地势较高处
4.4.12站区内主要建(构)筑物及箱式设备之间的最小间距应符
4.4.12站区内主要建(构)筑物及箱式设备之间的最小间距应符 合表4.4.12的规定
4.5.1瓦斯电站宜有2个出口,并应利于消防车出入,发电机房 (含发电机组集装箱)区、瓦斯储罐区应形成环形消防通道,其他消 防区域应设消防道路,消防道路宽度不应小于4m,厂区内架空管 道跨越道路时,其净空高度不应小于4m。当受条件限制时可设尽 头式回车场,回车场的尺寸应按当地所配消防车辆车型确定,且应 符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定
(含发电机组集装箱)区、瓦斯储罐区应形成环形消防通道,其他消 防区域应设消防道路,消防道路宽度不应小于4m,厂区内架空管 道跨越道路时,其净空高度不应小于4m。当受条件限制时可设尽 头式回车场,回车场的尺寸应按当地所配消防车辆车型确定,且应 符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定。 4.5.2站区道路设计应符合现行国家标准《厂矿道路设计规范》 GBJ22的规定;站区道路布置应满足大件设备运输、安装、检修要 求;当站内道路布置有困难时,可借用站区外道路。
GBJ22的规定;站区道路布置应满足大件设备运输、安装、检修要 求;当站内道路布置有困难时,可借用站区外道路。
4.5.4站区内消防车道布置,应符合现行国家标准《建筑设
火规范》GB50016的有关规定。
4.6.1站区竖向布置应根据场地自然条件、周边环境,结合工艺 流程、功能分区、气象条件等因素综合确定,可根据场地地形情况 布置为平坡式或阶梯式。
4.6.2站区场地、道路排水布置,应符合现行国家标准《T业企业 总平面设计规范》GB50187等的有关规定
4.6.2站区场地、道路排水布置,应符合现行国家标准《T业1
4.7.1管线综合布置应与站区总平面布置、竖向设计和绿化统一 规划,管线之间、管线与建(构)筑物之间在平面及竖向布置,应相 互协调、紧凑合理
的措施;油管道采用管沟敷设时,管沟应设集油坑,沟底坡向集油 坑的坡度不宜小于1%;管沟在进、出集装箱及建筑物处应密封 隔断。
4.7.4瓦斯输送管道不应穿越控制室、值班室、办公室、休息室
高低压配电室、变压器室、水泵房、油料库、维修间和配件室等。
小管让大管,柔性让刚性”的原则布置
正业 总平面设计规范》GB50187、《城镇燃气设计规范》GB50028等的 有关规定
5.1.1利用煤矿瓦斯抽采站气源时,气源接口应设在瓦斯抽采站 预留利用接口后。
5.1.2高浓度瓦斯气源接口后,应根据瓦斯流向设置手动切断
阀、自动切断阀和干式管道阻火器;低浓度瓦斯气源接口后,应根 据瓦斯流向设置手动切断阀、自动切断阀、水封阻火器和干式管道 阻火器。
手动切断阀时,应在发电站气源接口自动切断阀上游设超压放散 装置。气源接口自动切断阀,宜与瓦斯抽采站放散管自动切断阀 联锁,并应与安装在气源接口上游管道的瓦斯浓度在线监测仪 联锁。
5.1.4瓦斯气源接口切断阀组处,应设置防止瓦斯抽采泵背厂
高的超压放散装置,超压放散装置应设在白动切断阀前。超压放 教装置的放散压力不应超过瓦斯抽采泵最大充许背压,放散量应 满足瓦斯抽采站安全放散量。超压放散装置的放散管宜就近并入 瓦斯抽采站放散阀后的放散管道
5.1.5气源接口处应采取在瓦斯发电站停机或检修时能有效切
5. 2高浓度瓦斯输送
5.2.1气源接口后的高浓度瓦斯应采用正压输送,宜利用瓦斯抽 采泵背压作为供气输送动力。当瓦斯抽采泵供气背压不能满足瓦 斯发电工程供气要求时应在气源附近设加压站
5.2.2高浓度瓦斯加压输送时,应根据输送距离、用户使用压力 要求确定输送压力。高浓度瓦斯输送设计压力(表压)分级应符合 表 5. 2. 2 的要求。
2高浓度瓦斯输送设计压力表压)分
5.2.3各种压力级别的高浓度瓦斯管道之间应通过调压装置相
5.2.3各种压力级别的高浓度瓦斯管道之间应通过调压装置相 连接,当有可能超过管道最大充许丁作压力时,应设置防止管道超 压的泄压保护装置。
5.2.4瓦斯输送管道的设计流速可选择为10m/s~15m/s或经
1 瓦斯抽采站至发电机组之间未设瓦斯预处理装置; 瓦斯抽采站至瓦斯预处理装置之间未设储气罐。 5.2.6当瓦斯气源压力波动不能满足瓦斯发电机组正常运行 瓦斯抽采站至发电机组之间未设瓦斯预处理装置时,宜设置稳压 储气罐
2.7瓦斯储气罐的设置应符合下
1瓦斯发电工程有两个及以上气源时,应设置储气罐。储气 罐有效容量宜按不大于30min的用气量确定,储气罐前宜设混气 装置。 2瓦斯发电T程与民用气共用气源时,应设置储气罐。储气 罐有效容量应按民用和瓦斯发电要求综合确定。 3瓦斯发电工程与其他工业用户共用气源时,应设置储气 罐。当工业用户对供量及供气时间有要求时,储气罐有效容量应 按工业用户工艺要求确定。
确定。有下列情况之一时,宜选用十式储气罐: 1 供水困难地区; 2严寒地区; 3 3工程地质条件较差的场地。
设计规范》GB50028的有关规定外,还应符合下列规定: 1瓦斯储气罐进、出气口宜设置电动阀; 2应设置罐体高度(或活塞行程)、罐体压力检测信号; 3储气罐高度及压力信号应与进、出口电动阀门联锁,应能 在罐高及压力超限时自动关闭储气罐进、出口电动阀; 4湿式罐的水封宜设置液位等检测信号。 5.2.10瓦斯加压机应选用燃气专用的防爆、防泄漏型。加压站 或设有加压机的瓦斯预处理装置进、出口,应设置管道阻火器。 5.2.11瓦斯加压机吸入管T作压力应保持为正压,并应采取防 止产生负压的措施。 5.2.12加压系统进出口管道之间宜设置循环管,循环管管径应 按单台风机的最小循环量设置,循环管阀门宜采用电动阀门。加 压系统出口应设置安全阀。 5.2.13瓦斯发电机组进气口前宜配置瓦斯预处理装置。瓦斯预 处理装置出口瓦斯品质应能满足发电机组的进气要求。瓦斯发电
2.13瓦斯发电机组入口处瓦斯品质要
续表 5.2. 13
5.2.14瓦斯预处理装置应具有自动排水功能和排水口自动阻气 功能。
5.2.16瓦斯预处理系统能力应为额定T况下发电机组总耗气量 的120%,系统中的加压机、精密过滤器、制冷脱水设备,当任意 台设备检修时,其余设备应满足全站额定工况下发电机组总耗气 最的要求
5.2.17瓦斯输气管道应设置气体置换接口
,18瓦斯储配站设计还应符合现行国家标准《城镇燃气设计 范》GB50028的有关规定。
5.2.18瓦斯储配站设计还应符合现行国家标准《城镇燃气设
5.3.1低浓度瓦斯输送应符合现行行业标准《煤矿低浓度瓦斯管 道输送安全保障系统设计规范》AQ1076等的有关规定。 5.3.2低浓度瓦斯输送宜利用瓦斯抽采泵背压作为动力。低浓 度瓦斯输送设计压力(表压)分级,应符合表5.3.2的要求
表5.3.2低浓度瓦斯输送设计压力表压)分级
期瓦斯抽采系统可能出现的最不利瓦斯浓度计算,并应合理确定 安全保障设施安设段的管道根数。当采用湿式输送时,管道截面 积应扣除排水占用的管道截面积
煤矿瓦斯发电工程严禁设置低浓度
5.3.5低浓度瓦斯发电机组进气口前宜设置瓦斯预处理装置。 瓦斯预处理出口瓦斯品质应能满足发电机组的进气要求,且不宜 低于本规范表5.2.13的要求。采用制冷或吸附脱水T艺时,应作 技术经济比较
5.3.6瓦斯预处理装置应具有自动排水功能和排水口自动阻气 功能。
5.3.6瓦斯预处理装置应具有自动排水功能和排水口自动阻气
5. 4瓦斯管道及附件
5.4.1站区外高浓度瓦斯输送管道宜采用直理敷设,站区内高浓 度瓦斯管道敷设应根据工艺流程布置、美观要求、地形条件、放水 条件等因素选择敷设方式
5.4.1站区外高浓度瓦斯输送管道宜采用直理埋敷设,站
5.4.2高浓度瓦斯输送管道敷设应分段设置集水、排水装置。
排水方向宜与气流同向并设置不小于3%的坡度坡向集水器; 当排水方向与气流逆向时应设置不小于5%:的坡度坡向集 水器。
1低浓度瓦斯管道宜采用架空敷设方式,厂内、外敷设管道 应避开人员密集区。架空敷设困难时可采用真埋敷设,但喷雾装 置、喷粉装置、自动阻爆装置应单独设置检修井,并应保证系统回 水顺畅,中间管段不应出现集水现象。检修井应设置防止瓦斯聚 集的排气口。 2严寒及寒冷地区直埋敷设管道应在冻土层以下,架空管道 应采取防冻措施。 3管道应有集水、排水装置,排水口应有可靠的阻气装置 严寒及寒冷地区应采取防冻措施
5.4.4瓦斯管道上的阀门应选择燃气专用且具有高气密性的 阀门。
阀门。 5.4.5瓦斯输送管道的管材选择、敷设、防腐,应符合现行国家标 准《城镇燃气设计规范》GB50028的有关规定。 5.4.6瓦斯预处理T艺出口至瓦斯发电机组人口间的瓦斯管道 应选用不易锈蚀的管材。 547加空管道应计管其执补偿宜平用白然补催方式
5.4.5瓦斯输送管道的管材选择、敷设、防腐,应符合现行
5.5瓦斯输送管道的水力计算
5.5.1瓦斯管道计算流量 方便面标准,应根据其服务的发电机组台数、发电 机单机额定输人热量及近期气源可能出现的最低瓦斯浓度确定, 可按下列公式计算:
100 Qail Φ甲缘
N.q·n V= 100 Q dis dta
确定,并应控制管内平均流速不大于15m/s。
层流状态,Re≤2100和入= Re
AP = 1. 13 × 1010 V ·V湿·P湿
1 瑞流状态(钢管),Re>3500
混凝土结构68 a = 0. 11 X (5. d TRe V? · Pa AP K 0. 25 d V X 1 ds (5. d.w Re = (5. 1000v湿
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