煤层气发电的自控系统解决方案

煤层气俗称“瓦斯”，大量存在于煤层中，属于非常规天然气，主要成分为甲烷。由于煤层气是造成煤矿井下事故的主要原因之一，人们提到它往往谈“气”色变。我国煤层气储量约为30万亿立方米，仅次于俄罗斯和加拿大，居世界第三位。我国有近一半矿井为高瓦斯或瓦斯突出矿井，每年因采煤而从矿井中抽放的煤层气在13亿立方米以上。近年来，我国煤层气的勘探开发有了实质性进展，国家有关部门和地方政府都在积极参与这项工作，已经把煤层气的开发列入《中国21世纪议程优先项目计划》，力争趋利避害，使煤层气成为我国新的替代能源。 中国工程院院士、中国石油天然气总公司首席专家翟光明说，煤层气“前景非常好，但在政策上还需更多的优惠，在管理上还需更加完善，在技术上还需做艰苦的探索”。在2006年11月2日与中国工业博览会同期举办的“第二届CIIF.MM.新自动化论坛”中，上海自动化仪表股份有限公司范幼林先生做了题为“山西晋城寺河矿120MW媒层气发电与自控系统和仪表”的精彩演讲，对媒层气发电自动化技术做了详细的阐述和分析。 范先生首先提出了有关煤层气发电厂控制难点，分别为1、安全性：保证燃气制备系统、燃气发动机组、余热锅炉、汽轮机、电气及辅助系统的运行安装。2、稳定性：要求进气压力稳定、燃气CH4浓度不可突变且不能过低，排气背压稳定。3、经济性；根据燃气CH4浓度自动配比适当的空气，确保最佳燃烧和最大热效率。 针对以上控制难点，上海自动化仪表股份有限公司提出了专业的仪控解决方案：首先采用DCS作为全厂主监控系统，实现全厂生产过程的全面监视和控制。系统监控范围包括：过程级、控制级和生产过程信息监视功能，为工厂管理系统提供数据接口。全厂主控制系统设置一个电厂调度中心和各厂房（子系统）控制分站。 整个解决方案主控系统配置规模，所配置DPU数量、I/O点数量和工作站数量均超过一套300MW燃煤单元发电机组的控制系统。 DPU：13对；I/O点数：6800点；操作员站：25台；工程师站：1台；通讯接口服务器：6台；历史数据服务器：2台。 控制系统覆盖到煤层气加压系统、燃气发动机组系统、余热锅炉系统、汽轮发电机组系统、除氧给水系统、化学水处理系统、供水和循环冷却水系统、供热系统及220KV变电站。控制系统主要保护功能为煤层气压缩机紧急跳闸、燃气发动机紧急跳闸、燃气发动机排气三通阀、蒸汽轮机紧急跳闸。控制系统主要控制回路为单元厂房负荷分配控制、煤层气压缩机出力控制、燃气发动机缸套进水温度控制、锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、除氧器压力和水位控制。 整个系统采用温度仪表124台套、压力及差压变送器106台套、压力表88台套、流量仪表39台套、执行机构8台套、其它辅助仪表240台套。 值得一提的是，在此项目中，按台套数计算，上自仪股份范围内设备自主成套率在95%以上；按金额计算，上自仪股份范围内自主成套率为75%。媒层气发电项目仪控解决方案实现了全厂高度自动化和信息化，可靠而先先的全厂监视和控制系统且管控一体化。 煤层气是一种优质资源，对煤层气进行抽放并加以利用，可以给煤矿带来较好的经济效益。我国埋藏2000m以内浅瓦斯资源量（煤层气）约30Bm3，相当于约40Gt标准煤，按我国现有能耗标准，相当于我国约使用27年的能源。 　　煤矿瓦斯抽放、煤层气开发利用是一件利国利民、利企业的大事。它预示着新兴洁净能源产业的崛起，预示着中国憧憬有效控制煤矿瓦斯灾害事故的实现，预示一片洁净的蓝天和舒适的气候，预示着企业的兴旺、人民的安康。媒层气发电集成自动化技术为媒层气发电开发和利用在技术上提供了有利的保障。