郜力　岳云寧　田濤

摘要：針對大佛寺煤礦通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)電工程初期設(shè)計的瓦斯抽排泵站供氣系統(tǒng)在運行中存在不能夠快速調(diào)整和切斷突變的瓦斯氣量等不安全隱患，文章對其供氣系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計改造，具體方法是對瓦斯抽放泵站到氧化裝置的輸氣管線和瓦斯匯集集氣總管進(jìn)行設(shè)備自動化改造。通過對抽放泵站供氣系統(tǒng)設(shè)備的自動化改造以及一年來的運行實踐證明，氧化裝置能夠安全可靠穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：氧化裝置；瓦斯抽排泵站；供氣系統(tǒng)；自動化改造；通風(fēng)瓦斯 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD712 文章編號：1009-2374（2015）03-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0213

大佛寺煤礦通風(fēng)瓦斯氧化發(fā)電工程的主要設(shè)備氧化裝置是2009年山東勝動集團(tuán)與陜西彬長大佛寺礦業(yè)集團(tuán)合作，采用熱逆流氧化反應(yīng)技術(shù)開發(fā)的一種銷毀、利用煤礦瓦斯，特別是濃度較低，目前不能用于民用、不能直接發(fā)電的煤礦抽排瓦斯和煤礦主扇風(fēng)排瓦斯（乏風(fēng)）的新型、高效節(jié)能減排設(shè)備。

氧化裝置的氣源是取自礦井抽放泵站濃度小于8%的瓦斯和主扇排放的0.2%左右通風(fēng)瓦斯。摻混后濃度為1%左右的混合瓦斯進(jìn)入氧化裝置進(jìn)行高溫氧化，制取380℃和2.5MPa的過熱蒸汽驅(qū)動一臺功率為4500kW汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。由于氧化裝置在初期運行階段對抽放泵站供氣系統(tǒng)缺乏全面考慮，當(dāng)抽排瓦斯?jié)舛瘸霈F(xiàn)突變時，不能夠快速對大于8%的抽排瓦斯氣體迅速放散，會導(dǎo)致進(jìn)入到氧化裝置本體摻混的瓦斯氣體濃度劇增（即>1.2%），本體溫度會迅速升高，對氧化裝置的運行帶來安全隱患，因此必須對其供氣系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行自動化改造，以此來保證氧化裝置和抽放泵站的安全可靠運行。

1 瓦斯抽排泵站系統(tǒng)介紹

陜西彬長大佛寺工業(yè)廣場目前有八套抽排瓦斯系統(tǒng)，分為1、2、3、4、5號I期系統(tǒng)和6、7、8號II期系統(tǒng)。抽排1～5號抽排瓦斯泵站把抽排的瓦斯氣體匯集在就地母管，再通過兩條分支管把瓦斯輸送到抽排瓦斯匯集總管；6、7、8三個抽排泵分別把抽排瓦斯輸送到抽排瓦斯匯集總管。抽排瓦斯匯集總管向五臺氧化裝置供氣。虛線框內(nèi)部分為新增加的設(shè)備改造部分，抽排瓦斯進(jìn)氣系統(tǒng)工藝系統(tǒng)是主旨部分。

2 瓦斯抽排泵站供氣系統(tǒng)設(shè)備自動化改造

2.1 瓦斯抽排泵站系統(tǒng)增加瓦斯在線分析系統(tǒng)和電動放散裝置

在1～5號瓦斯泵站抽放系統(tǒng)原有用于乏風(fēng)發(fā)電的DN1000瓦斯輸送母管（抽放站端）處安裝一套瓦斯在線分析系統(tǒng)，在1～5號瓦斯輸送母管上安裝放散管、電動放散閥和電磁式煤氣安全快速切斷閥，并將向氧化裝置端的輸送管線上增加電動蝶閥；在6～8號各瓦斯泵站抽放系統(tǒng)各支管處分別安裝一套瓦斯?jié)舛仍诰€分析系統(tǒng)，分析柜就近設(shè)置在抽放系統(tǒng)管線處；在抽排瓦斯匯集總管上安裝放散管、電動放散閥和電磁式煤氣安全快速切斷閥。瓦斯在線分析系統(tǒng)采用ABB公司生產(chǎn)的型號為EL3060甲烷濃度在線分析系統(tǒng)，防爆等級為ATEX II 2G Ex d IIC T4，防護(hù)等級為IP 65，測量范圍為0～30%CH4。該系統(tǒng)由分析儀表、預(yù)處理系統(tǒng)、電伴熱取樣管線、取樣探頭、分析柜組成。預(yù)處理系統(tǒng)對取樣的氣體進(jìn)行過濾、除塵、除濕，將符合分析儀器要求的樣氣，送入分析儀器，從而確保分析儀器的準(zhǔn)確性和可靠性，把分析的瓦斯?jié)舛刃盘栆?～20mA的電信號上傳到氧化裝置集控室PLC系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)根據(jù)上傳數(shù)據(jù)和保護(hù)設(shè)定值比較對電動放散閥進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，及時對突變的較高濃度瓦斯氣快速放散，以此來防止摻混濃度大于1.1%的瓦斯進(jìn)入氧化裝置。

2.2 在氧化裝置控制室增設(shè)了一套可編程邏輯控制系統(tǒng)（PLC）

本套PLC系統(tǒng)由操作員站（即總站）、1#分站、2#分站、3#分站組成，其中操作員站位于乏風(fēng)控制室（非防爆區(qū)）內(nèi)，三個分站位于檢測點附近區(qū)域，該區(qū)域?qū)儆谖ｋU區(qū)域分類中的CLASSI，2區(qū)，所以要求分站具有防爆功能。1#分站位于6#～8#瓦斯管道旁，2#分站位于1～5瓦斯管道總管旁，3#分站位于抽排瓦斯匯集總管處。PLC控制系統(tǒng)范圍包括1#～8#瓦斯抽排系統(tǒng)至乏風(fēng)氧化裝置之間新上放散系統(tǒng)的所有閥門的配電、控制及相應(yīng)輔助系統(tǒng)（濃度、壓力、傳感器）。放散系統(tǒng)所有閥門的配電及控制采用微處理器為基礎(chǔ)的可編程控制系統(tǒng)，在正常情況下，機(jī)組操作人員通過操作員站的顯示器、鍵盤及鼠標(biāo)對機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控及有關(guān)操作。在異常情況下，該系統(tǒng)可以報警顯示及連鎖控制。對整改瓦斯輸送系統(tǒng)進(jìn)行控制，提前預(yù)測瓦斯?jié)舛鹊耐蝗蛔兓?，及時開啟自動放散裝置。

2.3 現(xiàn)場測試

首先，對抽放泵站1～5系統(tǒng)、6～8系統(tǒng)甲烷濃度在線分析系統(tǒng)進(jìn)行單機(jī)調(diào)試，調(diào)試完好后，把信號上傳到PLC分站，通過分站與操作員站進(jìn)行通信，現(xiàn)場數(shù)據(jù)和總站設(shè)定數(shù)據(jù)一致時完成調(diào)試任務(wù)；其次，對新增加的防爆電動蝶閥進(jìn)行就地調(diào)試和PLC系統(tǒng)集中控制，所以有閥門的開度進(jìn)行了就地與集控的對位試驗；再次，對抽排瓦斯匯集總管和1～5號瓦斯總管的電磁式煤氣安全快速切斷閥進(jìn)行停電試驗三次，電磁式煤氣安全快速切斷閥在2秒鐘內(nèi)均能快速打開，快速釋放瓦斯氣；最后，模擬測試了當(dāng)PLC系統(tǒng)檢測到瓦斯泵站抽排濃度大于8%時，風(fēng)機(jī)連鎖保護(hù)動作停機(jī)。

3 整改后的運行情況

氧化裝置瓦斯抽系統(tǒng)的自動化設(shè)備裝置改造在2013年11月開始，2014年2月28日完成整體調(diào)試，氧化裝置3月1日運行，汽輪機(jī)組于3月4日并網(wǎng)發(fā)電，在設(shè)備運行期間，由于受外界電網(wǎng)系統(tǒng)影響，供電系統(tǒng)發(fā)生過兩次突然停電，控制系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，能夠快速準(zhǔn)確地切斷配氣系統(tǒng)，有效地保護(hù)了氧化裝置的安全運行；2#抽排系統(tǒng)瓦斯?jié)舛韧蛔?次，抽排系統(tǒng)濃度由6%迅速上漲到20%，導(dǎo)致氧化裝置的摻混濃度超過保護(hù)值1.1%，保護(hù)系統(tǒng)立即動作風(fēng)機(jī)停運，同時前端機(jī)械關(guān)斷閥關(guān)斷，防止事故的發(fā)生，保證了氧化裝置的安全運行。

4 結(jié)語

（1）試驗結(jié)果表明實現(xiàn)對進(jìn)入氧化裝置氣量的控制和抽排泵站及時放散系統(tǒng)的自動化改造是有必要的，能夠有效的起到安全保護(hù)作用；（2）實際運行中當(dāng)抽放瓦斯?jié)舛韧蛔儭㈦娋W(wǎng)停電等問題時，自動化系統(tǒng)做到了安全、可靠、靈敏的動作；（3）陜西彬長大佛寺煤礦運用氧化裝置發(fā)電是全國首例，不僅要保證氧化裝置的安全可靠，更要保證抽放泵站的安全運行，保證礦井的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬小鐘.大佛寺煤礦瓦斯氧化工程應(yīng)用安全措施[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2013，40（2）.

[2] 中華人民共和國安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).煤礦低濃度瓦斯與細(xì)水霧混合安全輸送裝置技術(shù)規(guī)范（AQ 1078-2009）[S].

[3] 康建東.煤礦低濃度瓦斯輸送安全保障技術(shù)[J].煤礦安全，2009，（S1）.

作者簡介：郜力（1966-），陜西咸陽人，陜西彬長新生能源有限公司工程師，研究方向：煤礦瓦斯綜合治理。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）