燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在煤層氣排采現(xiàn)場應(yīng)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(zhèn)是中石化華東油氣分公司在貴州省境內(nèi)勘探開發(fā)煤層氣的主要工區(qū)。目前工區(qū)內(nèi)有煤層氣排采平臺(tái)11個(gè)，排采井35口，工區(qū)內(nèi)新建內(nèi)部10kV電網(wǎng)8.32km，目前由兩臺(tái)100kW柴油發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)集中供電，后期將調(diào)撥一臺(tái)4×250kW靜音燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組集裝箱撬，到現(xiàn)場使用，替換現(xiàn)場使用的柴油發(fā)電機(jī)組。本文對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在煤層氣排采現(xiàn)場的應(yīng)用進(jìn)行可行性分析。

1 自然環(huán)境因素

1.1 氣候環(huán)境

工區(qū)平均海拔1 650m，年平均氣溫14.1℃，最低氣溫-2℃；凍雨季節(jié)40d左右；年降雨量1 436mm，年日照1 172h，無霜期327d，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。3—6月期間多有雷電天氣，多為直擊雷，滾地雷和感應(yīng)雷，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)破壞力較大。因此，設(shè)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(qū)屬于喀斯特地貌，發(fā)電機(jī)組的選址應(yīng)選擇地勢平坦，泄洪通道暢通的山腰地帶區(qū)域?？椩?井原發(fā)電機(jī)組位置可以使用。

2 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的技術(shù)要求是否符合現(xiàn)場使用條件

2.1 煤層氣成分是否適合燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組使用

燃?xì)獍l(fā)電機(jī)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(dá)到97.62%。符合燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組使用。

2.2 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的選型

工區(qū)內(nèi)有11個(gè)排采作業(yè)平臺(tái)，35口排采井，兩個(gè)生活基地，使用功率達(dá)到75～110kW，考慮到后期氣體銷售脫水干燥，需要上一臺(tái)120kW的分子篩設(shè)備，因此選用HL1000GF6127NG AZLD型靜音燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組撬。

2.3 輸氣管道的建設(shè)和維護(hù)

煤層氣從煤層解析出來后，氣體內(nèi)含微量水分，氣溫高時(shí)，可以隨氣體進(jìn)入發(fā)電機(jī)組氣缸，壓縮燃燒后排出，氣溫低時(shí)，會(huì)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(fā)電機(jī)組的正常供氣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成發(fā)電機(jī)組停機(jī)。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組供氣壓力也有嚴(yán)格的要求，因此，在建設(shè)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組供氣管線時(shí)，需要在管線上設(shè)計(jì)冷凝水分離過濾接收器，選配工作量程0.1～2.0MPa的氣體調(diào)壓閥。

2.4 發(fā)電機(jī)組氣體泄漏方面的防護(hù)措施

由于燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的可燃?xì)怏w的特殊性，發(fā)電機(jī)組安裝時(shí)要考慮良好的通風(fēng)環(huán)境，并配備防爆的強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)施，發(fā)電機(jī)組排氣管要有吸熱措施，安裝滅火罩裝置。發(fā)電機(jī)組機(jī)房內(nèi)和室外要安裝固定式可燃?xì)怏w聲光報(bào)警儀，機(jī)房內(nèi)的報(bào)警裝置要連接到室外顯著位置[1]。

2.5 設(shè)備接地、避雷接電網(wǎng)的建設(shè)

工區(qū)的雷雨季節(jié)多處于每年的3—6月，而且全年處于多陰雨季節(jié)，設(shè)備的防雷和接地工作顯得尤為重要，發(fā)電機(jī)組需要建立獨(dú)立的避雷地下網(wǎng)，地面建設(shè)覆蓋發(fā)電機(jī)房區(qū)域在內(nèi)的避雷塔，保護(hù)發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，避雷器接電電阻的阻值不得大于10Ω；發(fā)電機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)及配電柜都需要單獨(dú)接地，集裝箱撬本體也需要單獨(dú)接地，接地電阻阻值不得大于4Ω。

2.6 噪聲污染的防治

發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場，除了外殼采用靜音吸納材料外，在設(shè)備選型上首先選用先進(jìn)的符合國家噪聲標(biāo)準(zhǔn)要求的設(shè)備（設(shè)施），同時(shí)加裝防護(hù)設(shè)施，從而降低噪聲對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的污染；對(duì)噪聲較大的設(shè)備可在安裝時(shí)增加減振消聲裝置，同時(shí)還要在發(fā)電機(jī)組的外圍砌2.5米高的防噪音墻，用于遮擋噪音，要確保發(fā)電機(jī)組噪音，距老百姓居住區(qū)和值班房的噪音值不超過50分貝[2]。

3 采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組與其他供電方案費(fèi)用的對(duì)比

3.1 采用市電的經(jīng)濟(jì)分析

煤層氣處于前期的勘探實(shí)驗(yàn)開發(fā)階段，探井平臺(tái)分布廣、散，無法集中，后期的實(shí)驗(yàn)效果無法確定，而工區(qū)處于山區(qū)，自然環(huán)境比較惡劣，居民用電都無法得到有效保障，排采現(xiàn)場用電就需要架設(shè)用電專線，而專電線路的報(bào)裝程序復(fù)雜，前期投入費(fèi)用較高。專線的架設(shè)費(fèi)用約200萬元；貴州省10kV專線開戶報(bào)裝點(diǎn)是5 000kVA。那么每個(gè)月的基本電費(fèi)5 000×26元=130 000元。每年的基本電費(fèi)是156萬元，然后加實(shí)際的使用電計(jì)算電費(fèi)，每個(gè)月約4萬元，每年的總費(fèi)用在200萬左右（不考慮前期專線架設(shè)的一次性投資）。

3.2 利用柴油發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)分析

按使用200kW柴油發(fā)電機(jī)組核算，前期購買兩臺(tái)沃爾沃發(fā)電機(jī)組，費(fèi)用約56萬元。每小時(shí)油耗約52L，每個(gè)月油耗37 440L，按2018年全年柴油平均油價(jià)6.72元/L，每臺(tái)100kW柴油發(fā)電機(jī)組每月的柴油費(fèi)用251 596.80元。每年總費(fèi)用約300萬元。工區(qū)內(nèi)的柴油儲(chǔ)存和運(yùn)輸業(yè)存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，凍雨季節(jié)根本無法運(yùn)輸[3]。

3.3 市電、柴油發(fā)電機(jī)組、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)對(duì)比表1

表1 織金工區(qū)供電方案費(fèi)用對(duì)比表

3.4 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)、維修配件費(fèi)用

由表1每臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組每500小時(shí)進(jìn)行一次閱讀維護(hù)保養(yǎng)，需要更換機(jī)油600元，機(jī)油濾清一組約200元，費(fèi)用共計(jì)約800元（現(xiàn)場人員維護(hù)，無人工成本），每年維護(hù)保養(yǎng)材料費(fèi)用約20000元。維修配件每月按5000元預(yù)算，全年6萬元。4臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組每年的維修、保養(yǎng)費(fèi)用合計(jì)約8萬元（此費(fèi)用不含三保、大修費(fèi)用）。燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用和柴油發(fā)電機(jī)組維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用相差不大，無明顯差距。

綜上對(duì)比，使用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組同比市電，每年節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用156萬元，同比柴油發(fā)電機(jī)組，每年節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用264萬元。

4 現(xiàn)場技術(shù)力量能否滿足燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組運(yùn)行需求

4.1 現(xiàn)場操作人員

現(xiàn)場專業(yè)發(fā)電操作人員2名，發(fā)電崗位工作8年；技術(shù)等級(jí)：中級(jí)1名，高級(jí)工1名；采氣隊(duì)配備生產(chǎn)大班、設(shè)備大班各1名，指導(dǎo)維護(hù)保養(yǎng)，可以判斷和排除設(shè)備常見故障。

4.2 設(shè)備操作人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)

采氣隊(duì)每個(gè)季度組織職工進(jìn)行燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組理論基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐培訓(xùn)考核，安排考核優(yōu)秀的職工參加專業(yè)技術(shù)學(xué)校組織的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。聯(lián)系技術(shù)學(xué)校老師和設(shè)備廠家技術(shù)人員，定期到現(xiàn)場進(jìn)行專業(yè)知識(shí)和常見故障判斷和排除的講解。

5 結(jié)論與建議

通過上述調(diào)研取證，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組在煤層氣排采現(xiàn)場，從自然環(huán)境、動(dòng)力配備、噪音處理、節(jié)能降耗、清潔環(huán)保方面都符合現(xiàn)場使用條件，尤其突出的是生產(chǎn)費(fèi)用方面，同比其他供電方式，每年節(jié)約100-200多萬元，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的使用也減少了現(xiàn)場柴油發(fā)電機(jī)組使用的安全、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。煤層氣作為一種清潔能源，投入到非常規(guī)勘探開發(fā)的作業(yè)現(xiàn)場，無論從經(jīng)濟(jì)效益、安全風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)能環(huán)保等方面都應(yīng)該得到大力的推廣和應(yīng)用[4-5]。