ICS75.060 CCSF10 NB 中华人民共和国能源行业标准 NB/T10855—2021 煤矿瓦斯蓄热式氧化装置发电 技术规范 Technical specification for power generation of regenerative oxidation equipment of coal minegas 2021-12-22发布 2022-06-22实施 国家能源局 发布 NB/T10855—2021 目 次 前言 II 引言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4. 原理及流程 5 总体要求 6 煤矿瓦斯输送及混配系统 蓄热式氧化装置及系统 8 烟道式余热锅炉及系统 9 汽轮机及系统 10 供水及水处理系统 11 其他系统要求· 12 调试及验收· 13 操作及维护 参考文献 11 NB/T10855—2021 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 本文件由国家能源局提出。 本文件由能源行业煤矿瓦斯治理与利用标准化技术委员会（NEA/TC27）归口。 本文件起草单位：山东理工大学、北京扬德环保能源科技股份有限公司、浙江亿扬能源科技有限公 司、江西省萍乡市湘东石油化工填料厂、西安昱昌环境科技有限公司、江苏大信环境科技有限公司、青岛 华世洁环保科技有限公司、中节能宁夏新能源股份有限公司、上海智昂环保科技有限公司、淮南市市场 监督管理局、安徽省质量和标准化研究院。 本文件主要起草人：马晓钟、贾洛阳、陈菁、苏振鹏、何勇、郭松林、刘江华、任玲辉、彭聪、董小平、 周金花、柴灵芝、刘涛、于志军、阳廷孝、徐景才、韩真宝、刘雪梅、王金生、成由甲、赵彦。 Ⅱ NB/T10855—2021 引言 0.1编制本文件的原因、编制目的 我国首个煤矿瓦斯蓄热式氧化装置发电项目在陕西省威阳市大佛寺煤矿建成投运，2010年5月通 过了国家能源局组织的技术鉴定。2015年5月在山西省长治市高河煤矿建成投运装机容量世界最大 的30MW煤矿瓦斯氧化装置发电厂。2019年2月在安徽省准南市丁集煤矿建成装机容量4.5MW的 煤矿瓦斯氧化发电项目，该项目可实现冷、热、电三联供。2019年6月在山西省阳煤二矿桑掌风井建成 装机容量15MW的煤矿瓦斯氧化发电项目。通过这些项目的运行，证明了煤矿瓦斯氧化装置发电的 工艺路线是正确的，取得较好的示范引领作用，为煤矿瓦斯的高效利用和煤矿安全环保作出了贡献。但 以上项目的整体设计建设国内外没有专用的标准规范，主要参照现行的小型火力发电厂等相关标准规 范，因不能完全适合煤矿瓦斯蓄热式氧化装置发电项目特点，曾在发电运行中出现过“闪爆”事故和冬季 不能可靠和高效运行等问题。 煤矿瓦斯蓄热式氧化装置发电工程是一个比火力、余热等现有发电系统更为复杂的工程。目前煤 矿瓦斯蓄热式氧化装置结构型式多样、性能各异，氧化床主体结构有卧式的、立式的，有两床、三床或三 床以上的，蒸汽换热器有内置于氧化床的、有置于氧化床外的；蒸汽品质最高可达到9.8MPa、540℃的 高压类别。切换阀结构有碟片提升式和回转式的、有旋转阀式的。煤矿瓦斯蓄热式氧化装置较燃煤锅 炉、燃气锅炉、燃油锅炉或余热锅炉等工作原理和设备结构复杂、运行控制难度大，同时，煤矿瓦斯是易 燃易爆的一种危险气源，煤矿瓦斯对输送和混配技术安全性要求高。为了规范瓦斯氧化发电项目设计、 建设和安全高效运营，特制定本技术规范。本文件是在现有示范项目设计、建设和运营的经验、教训基 础上，结合最新的技术进步、国家环保政策要求提炼形成的。 煤矿瓦斯氧化装置尾气中氮氧化物排放近于零，并且可利用8%以下的抽采瓦斯和风排瓦斯（乏 风），所以在应用范围及环保效益上明显优于瓦斯内燃机发电，越来越受到社会的普遍认可。单位质量 的甲烷温室效应是二氧化碳的21倍，将煤矿瓦斯中的甲烷氧化成二氧化碳和水，可以为我国实现“碳达 峰、碳中和”的战略作出贡献。 随着研究的深人和应用面的拓展，可在适当的时候对本文件进行修订、补充与完善。 0.2本文件的某些内容涉及的专利 本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及如下条款中相应内容的相关专利的 使用： 4.2.2.1条“煤矿抽采瓦斯输送及混配空气”与“ZL202010005873.0《一种用于热氧化的煤矿 抽采瓦斯混配空气输送装置与方法》”相关内容的专利的使用； —5.10条可将氧化装置部分低温烟气与抽采瓦斯混配进人氧化装置”与“ZL201910453149.8 《一种基于煤矿瓦斯回收的能量综合利用系统及其运行方法》”中“打开并调节第三阀门和第四阀门，来 自一次掺混装置的瓦斯混合气与低温烟气和新鲜空气在二次掺混装置中进行第二级混合，形成瓦斯浓 度小于1.2%的瓦斯混合气”的专利的使用。 本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。 该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理且无歧视的条款和条件下， 就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。相关信息可以从以下地 I NB/T10855—2021 址获得： ZL202010005873.0《一种用于热氧化的煤矿抽采瓦斯混配空气输送装置与方法》专利持有人姓 名：山东理工大学。 地址：255000山东省淄博市新村西路266号。 ZL201910453149.8《一种基于煤矿瓦斯回收的能量综合利用系统及其运行方法》专利持有人姓 名：淮沪煤电有限公司、浙江亿扬能源科技有限公司、长治市亿扬能源科技有限公司。 地址：232001安徽省淮南市学院南路234号。 请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的 责任。 IV NB/T10855—2021 煤矿瓦斯蓄热式氧化装置发电 技术规范 1范围 本文件描述了煤矿瓦斯蓄热式氧化装置发电技术的原理及流程和总体要求，规定了煤矿瓦斯输送 及混配系统、蓄热式氧化装置及系统、烟道式余热锅炉及系统、汽轮机及系统、供水及水处理系统、其他 系统的要求和调试及验收、操作及维护的要求。 本文件适用于以氧化装置制取过热蒸汽驱动凝汽式或抽凝式汽轮机发电工程系统的技术设计、调 试及验收、操作及维护 采用背压式或抽背式汽轮机发电的系统可参照使用。 2规范性引用文件 下列文件中的 内各过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 m 本文件。 GB/T754 用汽轮机参数系列 GB/T1214 力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 GB/T15605 之粉 分尘爆炸泄压指 GB/T1615 GB/T28056 烟道式余热锅炉通用技术条件 GB50049 011 小型火力发电厂设计规范 GB/T50050 工业循环冷却水处理设计规范 GB50187 工业企业总平面设计规范 GB51134 煤矿配斯发电工程设计规范 AQ1076煤矿低浓摩有斯管道输送安全保障系统设计规范 AQ1078煤矿低浓度气斯与细水雾混合安全输送装置技术规范 AQ1079瓦斯管道输送动喷粉抑爆装置通用技术条件 AQ/T1104煤矿低浓度瓦斯气水二相流安全输送装置技术规范 HJ/T1 气体参数测量和采样的固定位装置 JC/T2135蜂窝陶瓷蓄热体 NB/T10362—2019煤矿低浓度瓦斯氧化利用工程设计规范 NB/T51012煤矿风排瓦斯蓄热式氧化装置 NB/T51013 煤矿风排瓦斯蓄热式氧化装置工程应用安全要求 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 1 NB/T10855—2021 3.1 蜂窝陶瓷蓄热体honeycombceramicheataccumulator 安装于蓄热式氧化床内并在运行过程中实现热量储存与交换的功能陶瓷，由平行贯通、均匀分布的 蜂窝状孔道组成。 3. 2 瓦斯氧化发电系统运转率coal minegas oxidation generation systemoperationrate 瓦斯氧化发电系统正常运转时间与瓦斯正常供给时间的比率。 3.3 瓦斯氧化发电效率coal minegasgenerationrate 用于氧化发电的瓦斯转化为电量折合的热量与进入氧化装置瓦斯中所含甲烷充分氧化放出总热量 的比率。 3.4 蓄热式氧化装置regenerativeoxidationequipment 采用高温热逆流蓄热式技术使煤矿瓦斯中的甲烷与氧气发生反应生成二氧化碳和水并放出热量的 设备，主要由氧化床、切换阀和控制系统组成。 4原理及流程 4.1工作原理 将煤矿抽采瓦斯与空气或风排瓦斯（乏风）混配，混配气体中甲烷浓度不高于1.2%，由瓦斯风机送 入氧化装置，利用逆流蓄热无焰燃烧方式氧化消耗其中的甲烷。甲烷氧化放出的热量由烟道式余热锅 炉进行热交换，产生一定温度及压力的过热蒸汽，驱动汽轮机和发电机，发电校正后并入电网。 4.2 工艺流程 4.2.1煤矿瓦斯能量转换流程 煤矿瓦斯能量转换流程见图1。 化学能 烟气热能 蒸汽热能 机械能 电能 煤矿瓦斯上 氧化装置 电网接入系统 图1煤矿瓦斯能量转换流程图 4.2.2煤矿抽采瓦斯输送及混配 4.2.2.1煤矿抽采瓦斯输送及混配空气 煤矿抽采瓦斯输送及混配空气流程见图2。 4.2.2.2煤矿抽采瓦斯输送及混配煤矿风排瓦斯（乏风） 煤矿抽采瓦斯输送及混配风排瓦斯（乏风）流程见图3。 2