燃氣發電機組在煤層氣排采現場應用的可行性分析

季寶林，胡蘇兵

（中石化重慶頁巖氣有限公司，重慶 408400）

貴州省織金縣少普鎮是中石化華東油氣分公司在貴州省境內勘探開發煤層氣的主要工區。目前工區內有煤層氣排采平臺11個，排采井35口，工區內新建內部10kV電網8.32km，目前由兩臺100kW柴油發電機組并網集中供電，后期將調撥一臺4×250kW靜音燃氣發電機組集裝箱撬，到現場使用，替換現場使用的柴油發電機組。本文對燃氣發電機組在煤層氣排采現場的應用進行可行性分析。

1 自然環境因素

1.1 氣候環境

工區平均海拔1 650m，年平均氣溫14.1℃，最低氣溫-2℃；凍雨季節40d左右；年降雨量1 436mm，年日照1 172h，無霜期327d，屬亞熱帶季風氣候。3—6月期間多有雷電天氣，多為直擊雷，滾地雷和感應雷，對設備的自動化控制系統破壞力較大。因此，設備的安裝，要做好輸氣管道的保溫和防雷電措施。

1.2 地理位置

貴州地區屬于喀斯特地貌，發電機組的選址應選擇地勢平坦，泄洪通道暢通的山腰地帶區域?？椩?井原發電機組位置可以使用。

2 燃氣發電機組的技術要求是否符合現場使用條件

2.1 煤層氣成分是否適合燃氣發電機組使用

燃氣發電機組的燃料氣的成分是甲烷，煤層氣的氣體主要成分甲烷的比例達到97.62%。符合燃氣發電機組使用。

2.2 燃氣發電機組的選型

工區內有11個排采作業平臺，35口排采井，兩個生活基地，使用功率達到75～110kW，考慮到后期氣體銷售脫水干燥，需要上一臺120kW的分子篩設備，因此選用HL1000GF6127NG AZLD型靜音燃氣發電機組撬。

2.3 輸氣管道的建設和維護

煤層氣從煤層解析出來后，氣體內含微量水分，氣溫高時，可以隨氣體進入發電機組氣缸，壓縮燃燒后排出，氣溫低時，會在輸氣管道低洼處或拐角處聚集，形成冷凝水或冰凍，影響發電機組的正常供氣，嚴重時會造成發電機組停機。燃氣發電機組供氣壓力也有嚴格的要求，因此，在建設燃氣發電機組供氣管線時，需要在管線上設計冷凝水分離過濾接收器，選配工作量程0.1～2.0MPa的氣體調壓閥。

2.4 發電機組氣體泄漏方面的防護措施

由于燃氣發電機組的可燃氣體的特殊性，發電機組安裝時要考慮良好的通風環境，并配備防爆的強制通風設施，發電機組排氣管要有吸熱措施，安裝滅火罩裝置。發電機組機房內和室外要安裝固定式可燃氣體聲光報警儀，機房內的報警裝置要連接到室外顯著位置[1]。

2.5 設備接地、避雷接電網的建設

工區的雷雨季節多處于每年的3—6月，而且全年處于多陰雨季節，設備的防雷和接地工作顯得尤為重要，發電機組需要建立獨立的避雷地下網，地面建設覆蓋發電機房區域在內的避雷塔，保護發電機組自動化電氣設備的正常運行，避雷器接電電阻的阻值不得大于10Ω；發電機組發動機和發電機及配電柜都需要單獨接地，集裝箱撬本體也需要單獨接地，接地電阻阻值不得大于4Ω。

2.6 噪聲污染的防治

發電機組現場，除了外殼采用靜音吸納材料外，在設備選型上首先選用先進的符合國家噪聲標準要求的設備（設施），同時加裝防護設施，從而降低噪聲對環境產生的污染；對噪聲較大的設備可在安裝時增加減振消聲裝置，同時還要在發電機組的外圍砌2.5米高的防噪音墻，用于遮擋噪音，要確保發電機組噪音，距老百姓居住區和值班房的噪音值不超過50分貝[2]。

3 采用燃氣發電機組與其他供電方案費用的對比

3.1 采用市電的經濟分析

煤層氣處于前期的勘探實驗開發階段，探井平臺分布廣、散，無法集中，后期的實驗效果無法確定，而工區處于山區，自然環境比較惡劣，居民用電都無法得到有效保障，排采現場用電就需要架設用電專線，而專電線路的報裝程序復雜，前期投入費用較高。專線的架設費用約200萬元；貴州省10kV專線開戶報裝點是5 000kVA。那么每個月的基本電費5 000×26元=130 000元。每年的基本電費是156萬元，然后加實際的使用電計算電費，每個月約4萬元，每年的總費用在200萬左右（不考慮前期專線架設的一次性投資）。

3.2 利用柴油發電機組的經濟分析

按使用200kW柴油發電機組核算，前期購買兩臺沃爾沃發電機組，費用約56萬元。每小時油耗約52L，每個月油耗37 440L，按2018年全年柴油平均油價6.72元/L，每臺100kW柴油發電機組每月的柴油費用251 596.80元。每年總費用約300萬元。工區內的柴油儲存和運輸業存在較大的風險，凍雨季節根本無法運輸[3]。

3.3 市電、柴油發電機組、燃氣發電機組數據對比表1

表1 織金工區供電方案費用對比表

3.4 燃氣發電機組維護保養、維修配件費用

由表1每臺燃氣發電機組每500小時進行一次閱讀維護保養，需要更換機油600元，機油濾清一組約200元，費用共計約800元（現場人員維護，無人工成本），每年維護保養材料費用約20000元。維修配件每月按5000元預算，全年6萬元。4臺燃氣發電機組每年的維修、保養費用合計約8萬元（此費用不含三保、大修費用）。燃氣發電機組維護保養費用和柴油發電機組維護保養費用相差不大，無明顯差距。

綜上對比，使用燃氣發電機組同比市電，每年節約生產費用156萬元，同比柴油發電機組，每年節約生產費用264萬元。

4 現場技術力量能否滿足燃氣發電機組運行需求

4.1 現場操作人員

現場專業發電操作人員2名，發電崗位工作8年；技術等級：中級1名，高級工1名；采氣隊配備生產大班、設備大班各1名，指導維護保養，可以判斷和排除設備常見故障。

4.2 設備操作人員的培訓和學習

采氣隊每個季度組織職工進行燃氣發電機組理論基礎知識學習和實踐培訓考核，安排考核優秀的職工參加專業技術學校組織的專業技術培訓。聯系技術學校老師和設備廠家技術人員，定期到現場進行專業知識和常見故障判斷和排除的講解。

5 結論與建議

通過上述調研取證，燃氣發電機組在煤層氣排采現場，從自然環境、動力配備、噪音處理、節能降耗、清潔環保方面都符合現場使用條件，尤其突出的是生產費用方面，同比其他供電方式，每年節約100-200多萬元，燃氣發電機組的使用也減少了現場柴油發電機組使用的安全、環保風險。煤層氣作為一種清潔能源，投入到非常規勘探開發的作業現場，無論從經濟效益、安全風險、節能環保等方面都應該得到大力的推廣和應用[4-5]。