小型熱電聯(lián)產(chǎn)的選擇（上）

1、小型熱電聯(lián)產(chǎn)的選擇上目錄：1、小型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)的優(yōu)勢2、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)的方式2.1、小型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)-高品質(zhì)熱能的最正確選擇2.2、微型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)-21世紀(jì)的潮流2.3、氣內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)-傳統(tǒng)技術(shù)的沿用2.4、燃?xì)馔馊紮C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)-老創(chuàng)造新用處2.5、燃?xì)怆姵責(zé)犭娐?lián)產(chǎn)-人類理想的熱電技術(shù)2.6、燃?xì)忮仩t-蒸汽輪機(jī)熱電熱電聯(lián)產(chǎn)-特定燃料的選擇3、選擇2000年中國能源行業(yè)有一件具有歷史意義的事件，這就是由國家開展方案委員會、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、建立部和國家環(huán)?？偩纸Y(jié)合下發(fā)了?關(guān)于開展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定?。這是執(zhí)行?中華人民共和國節(jié)能法?等有關(guān)法律，施行可持續(xù)開展戰(zhàn)略、貫徹環(huán)境保護(hù)根本國策和進(jìn)步能源

2、綜合利用效率的重要行政規(guī)章。?規(guī)定?再次明確了國家鼓勵開展熱電聯(lián)產(chǎn)的政策，特別支持開展以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)工程，同時強(qiáng)調(diào)了國家積極支持開展小型燃?xì)鈾C(jī)組組成的熱電聯(lián)產(chǎn)和熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。目前，北京、天津等地正在積極利用陜甘寧天然氣資源，上海、江蘇和浙江等地正在安排落實西氣東數(shù)工程的市場，為開展小型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)提供了機(jī)遇。世界各國的經(jīng)歷說明，開展小型熱電聯(lián)產(chǎn)是合理、高效利用天然氣資源的最正確手段，對于改善環(huán)境、消化因燃料調(diào)整帶來的本錢增加，都是最好的解決方案。目前全世界都在推動第二代能源系統(tǒng)的建立，積極進(jìn)展立法準(zhǔn)備，抓緊開發(fā)相關(guān)設(shè)備。微燃機(jī)、燃料電池、燃?xì)馔馊紮C(jī)、各種循環(huán)流化床鍋爐等

3、先進(jìn)設(shè)備的陸續(xù)投產(chǎn)與應(yīng)用，以及小型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等傳統(tǒng)設(shè)備的不斷改良和熱電聯(lián)產(chǎn)化，為第二代能源體系的建立，奠定了堅實的基矗一個由因特網(wǎng)和智能化計算機(jī)指揮調(diào)度的，由無數(shù)小型、微型熱電冷系統(tǒng)組成的自下而上的能源系統(tǒng)，將在21世紀(jì)初改變傳統(tǒng)的由大型火電廠，高壓輸電線路和多層電壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成的，以及各種供熱采暖鍋爐共同組成的城市傳統(tǒng)能源體系。人類將從工業(yè)時代的規(guī)模效益，轉(zhuǎn)向信息時代以效益定規(guī)模的消費(fèi)方式。如何選擇小新燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)方式，已經(jīng)成為人們關(guān)注的一個焦點(diǎn)問題。1、小型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)的優(yōu)勢北京有一個房地產(chǎn)公司最近要開發(fā)建立一座高層公寓大樓。因為有電梯，勞動部門要求至少兩路供電，消防部門也要求電

4、源不能少于兩路，否那么需要安裝自備發(fā)電機(jī)組。開發(fā)商從供電部門得到的信息是，其中一路電纜必須入地，需要建立費(fèi)至少200萬元。解決天然氣采暖需要購置至少安裝2臺燃?xì)忮仩t，投資超過50萬元，投資需75年才能回收，鍋爐壽命只有20年。假如采用寶曼80k微型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，兩套總投資120萬左右，可以不用建立第二路供電線路和燃?xì)忮仩t，投資節(jié)省130萬元，設(shè)備能在4年之內(nèi)回收。由此可見，開展小型熱電聯(lián)產(chǎn)是具有一些明顯優(yōu)勢的。1.1、小型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)可以更加有效配置資源，穩(wěn)定、持續(xù)地利用天然氣、煤層氣等資源，減少燃?xì)獾恼{(diào)節(jié)，降低因燃?xì)庹{(diào)峰導(dǎo)致的儲采比下降，地下儲氣庫損失等不必要的資源浪費(fèi)，減少燃?xì)夤芫W(wǎng)的建

5、立投資，進(jìn)步設(shè)備運(yùn)行效率，從而到達(dá)降低燃?xì)饫帽惧X，進(jìn)步用氣企業(yè)的競爭才能；1.2、在方案經(jīng)濟(jì)體制下，行業(yè)是以產(chǎn)品劃分的，能源設(shè)施的產(chǎn)品和任務(wù)非常單一，電力、熱力、燃?xì)飧髯元?dú)立，能源設(shè)施的重復(fù)投資建立，增加了運(yùn)行本錢，降低了效率，直接造成能源代價的進(jìn)步。小型熱電聯(lián)產(chǎn)打破了傳統(tǒng)的界限，將采暖、熱水、電、冷、燃?xì)?、水資源合理利用和環(huán)境污染治理統(tǒng)籌考慮，以最小的資金、資源和環(huán)境代價，換取最高的投資效益、能源轉(zhuǎn)換效率和能源設(shè)施效能。減少了電網(wǎng)及配變電、熱力管網(wǎng)及熱交換站、燃?xì)夤芫W(wǎng)及調(diào)峰系統(tǒng)、自來水管網(wǎng)、制冷設(shè)備、熱水供給設(shè)施和環(huán)境污染治理等多項投資，一石數(shù)鳥；1.3、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)將燃?xì)赓Y源的用戶端利用

6、效率進(jìn)步到80%，并將其中一局部能量轉(zhuǎn)換為高價值的電能，有效節(jié)約了資源。同時小型的燃?xì)鉄犭娧b置，可以將熱、電在輸送中的損耗降至最低，減少了能源的浪費(fèi)；各類燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)設(shè)備的效率比擬方式寶曼微燃機(jī)索拉小燃機(jī)卡特內(nèi)燃機(jī)ST外燃機(jī)燃料電池燃?xì)忮仩t發(fā)電效率26%25-41%32-40%29%40-70%熱電效率77-86%77-88%80%75%80-95%85%1.4、小型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)體系實際是一種能源設(shè)施的互聯(lián)網(wǎng)，它通過蜂窩狀的小型、微行供能設(shè)施的互相連接，進(jìn)步了城市的供能可靠性。此外，各廠家的設(shè)備都設(shè)計了自動調(diào)頻并網(wǎng)系統(tǒng)，可以保證電網(wǎng)的運(yùn)行平安；1.5、小型熱電設(shè)備假如如直燃、蒸汽或熱水空調(diào)系統(tǒng)

7、結(jié)合，實現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)，可以大幅度削減因電空調(diào)造成的頂峰負(fù)荷，優(yōu)化用電構(gòu)造，進(jìn)步型發(fā)電大機(jī)組設(shè)備利用率，保證電網(wǎng)的平安運(yùn)行；1.6、小型熱電聯(lián)產(chǎn)不僅自身污染小，對環(huán)境污染的治理效果也非常突出。由于用戶端的能源利用效率高，真正減少二氧化碳等溫室氣體的排放；代取了大量電空調(diào)，可有效減少了臭氧層的破壞；一些小型熱電設(shè)備氮氧化物排放極低，入寶曼微燃機(jī)的排放值為16pp，索拉小燃機(jī)的排放25pp，遠(yuǎn)低于燃?xì)忮仩t200-300pp的程度；各類燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)設(shè)備的氮氧化物排放比擬方式寶曼微燃機(jī)索拉小燃機(jī)卡特內(nèi)燃機(jī)ST外燃機(jī)燃料電池燃?xì)忮仩t排放值16pp25pp100pp25pp200pp1.7、小型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)

8、具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益，除了上述的各類能源工程的投資可以減少外，由于資源利用效率高，沒有也無須承當(dāng)電力的線損和熱力的管損，減少了假設(shè)干個經(jīng)營環(huán)節(jié)，加上自身的高自動化程度可以實現(xiàn)無人職守，極大地降低了設(shè)備的運(yùn)行本錢。根據(jù)測算，寶曼微燃機(jī)假如用于北京的賓館，燃?xì)鈨r格與其他形式熱電聯(lián)產(chǎn)同價，不到3年可以回收投資，用于居民樓不到5年可以收回投資，這是其他能源設(shè)施根本無法想象的。熱值/熱價/熱代價關(guān)系比擬序號燃料單位價格低熱值(大卡百萬大卡熱值價格元GJ熱值價格元熱值價比系數(shù)平均有效利用系數(shù)GJ熱代價元熱代價價比系數(shù)1市民補(bǔ)貼煤kg0.25000409.55150%19.1112低硫煤kg0.25500

9、05011.941.2560%19.901.043渣油kg1.89200195.6546.734.8985%54.982.884重油kg2.29800224.4953.625.6188%60.933.195原油kg2.310000230.0054.935.7588%62.433.276柴油(批發(fā)kg3.510302339.7481.158.4990%90.164.727柴油零售kg3.810302368.8688.109.2290%97.895.128液化石油氣kg2.411650206.0149.205.1590%54.672.869煤氣30.84500177.7842.464.4488%4

10、8.252.5310蓄熱電鍋爐用電kh0.19860220.9352.775.5292%57.363.0011居民用電kh0.395860459.30109.7011.4895%115.486.0412普通工業(yè)用電kh0.48860558.14133.3113.9598%136.037.1213商業(yè)用電kh0.52860604.65144.4215.1298%147.377.7114賓館用電kh0.64860744.19177.7518.6098%181.379.4915燃煤采暖蒸汽kg0.09661136.1632.523.40100%32.521.7016燃煤工業(yè)蒸汽kg0.1170815

11、5.3737.113.88100%37.111.9417燃?xì)獠膳羝鹝g0.16661242.0657.816.05100%57.813.0318燃?xì)夤I(yè)蒸汽kg0.18708254.2460.726.36100%60.723.1819熱電采暖蒸汽kg0.11661167.4740.004.19100%40.002.0920熱電工業(yè)蒸汽kg0.12708167.4740.004.19100%40.002.0921發(fā)電天然氣31.48400166.6739.814.1790%44.232.3122民用天然氣31.78400202.3848.345.0690%53.712.8123工業(yè)天然氣31.

12、88400214.2951.185.3690%56.872.9824商業(yè)天然氣32.28400261.9062.556.5590%69.513.64注：平均有效熱能利用率-指燃料轉(zhuǎn)換有效熱能的平均百分比熱代價-指在利用某一燃料轉(zhuǎn)化熱能時所需支付的燃料費(fèi)用各種燃料熱值均采用低熱值，民用蒸汽壓力0.5Pa飽和，工業(yè)蒸汽壓力1Pa過熱從上表可以看出，開展熱電聯(lián)產(chǎn)所提供的主要能源是蒸汽熱水等熱成品，對與熱用戶來說，熱電蒸汽在各種能源產(chǎn)品中的熱代價最低，使用最為便捷，能源利用設(shè)施的投資最節(jié)約，經(jīng)濟(jì)效益必然最為理想。這也說明了開展熱電聯(lián)產(chǎn)的必要性。2、燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)的方式2.1、小型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)-高品質(zhì)

13、熱能的最正確選擇：國際上通常將300k-20000k的燃?xì)廨啓C(jī)規(guī)類為小型燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的余熱品質(zhì)極佳，幾乎全部是500左右的煙氣流，非常便于回收利用，這是其他熱電聯(lián)產(chǎn)方式難以代取的。位于美國圣地亞哥的索拉透平公司的成品比擬具有代表性的，該公司消費(fèi)1-13小型燃?xì)廨啓C(jī)，總產(chǎn)量超過1萬余臺，大量應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)工程上，中國也已引進(jìn)近70臺，其性能見附件1。此外，GE、羅?羅等公司也有小型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品，但多是從飛機(jī)發(fā)動機(jī)改造而成，維護(hù)要求較高，運(yùn)行可靠性存在一定問題，其發(fā)電效率很高，但余熱品質(zhì)偏低，不合適于熱電聯(lián)產(chǎn)。Slar公司小型燃機(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)成效比擬分析工程單位系數(shù)Saturn20entau

14、r40entaur50erury60Taurus60Taurus70ars90ars100Titan130土星20人馬座40人馬座50水星60金牛座60金牛座70火星90火星100太陽神130燃機(jī)出力kIS11813418423440725069672890611043912533千瓦燃耗kJ/khIS14987131661254192091209311281115551126511115燃耗量GJ/hIS17.745.053.137.561.375.9104.7117.6139.3天然氣消耗量3/h3516950312801510106617432158297733443961燃機(jī)發(fā)電折熱能

15、GJ/h36004.2512.3015.2414.6618.2524.2232.6237.5845.12燃機(jī)效率%IS24.0%27.3%28.7%39.1%29.8%31.9%31.2%32.0%32.4%燃機(jī)排煙溫度IS512443502351496482468491482余熱鍋爐煙氣量t/hIS22.765.867.260.677.795.9138.20147.3176余熱鍋爐直接供熱(蒸汽壓力1034kPa,飽和蒸汽量t/h3.78.310.64.61214.1192225.8蒸汽折凈熱能GJ/h24409.0320.2525.8611.2229.2834.4046.3653.6862

16、.95供熱效率%51.01%45.00%48.71%29.93%47.77%45.33%44.28%45.65%45.19%結(jié)合循環(huán)發(fā)電效率%75.03%72.35%77.41%69.02%77.53%77.24%75.43%77.60%77.58%熱電比%212.34%164.59%169.68%76.57%160.45%142.04%142.12%142.84%139.52%余熱鍋爐補(bǔ)燃至9270直接供熱(蒸汽壓力1034kPa,飽和補(bǔ)燃燃耗量GJ/hIS11.2037.9034.2040.8040.0050.9074.9076.1093.50天然氣消耗量3/h35169318107897

17、2116011371447213021642659蒸汽量t/h8.424.725.222.529.135.951.354.766.0蒸汽折凈熱能GJ/h244020.5060.2761.4954.9071.0087.60125.17133.47161.04供熱效率%70.92%72.70%70.43%70.11%70.09%69.08%69.69%68.90%69.18%結(jié)合循環(huán)發(fā)電效率%85.63%87.54%87.89%88.84%88.11%88.18%87.86%88.31%88.56%熱電比%482.08%489.79%403.40%374.51%389.10%361.66%383.

18、73%355.15%356.92%余熱鍋爐補(bǔ)燃至15930直接供熱(蒸汽壓力1034kPa,飽和補(bǔ)燃燃耗量GJ/hIS29.792.589.691.3104.0130.2188.1196.4238.8天然氣消耗量3/h3516984426302548259629573702534855846790蒸汽量t/h16.5048.2049.2044.1056.9070.30101.30106.80128.90蒸汽折凈熱能GJ/h244040.26117.61120.05107.60138.84171.53247.17260.59314.52供熱效率%84.94%85.53%84.13%83.54%8

19、3.99%83.23%84.42%82.99%83.18%結(jié)合循環(huán)發(fā)電效率%93.91%94.48%94.81%94.92%95.03%94.98%95.56%94.96%95.12%熱電比%946.94%955.79%787.59%734.04%760.81%708.20%757.74%693.43%697.08%轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.主要優(yōu)點(diǎn)：1小型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備比其他熱電聯(lián)產(chǎn)更加鞏固耐用，一般何以連續(xù)運(yùn)行30年，例如索拉燃機(jī)的大修周期超過3-4萬小時；2適用于多種氣體燃料和液體燃料，例如索拉燃?xì)廨啓C(jī)既可以燃燒各類可燃?xì)怏w，又能隨時切換另一種液體燃料，如：柴油或液體的液化石油氣，這一性能

20、無論對燃?xì)夤艿赖钠桨策\(yùn)行，還是供電供熱的用戶的供能平安，都是非常有必要的；3由于余熱回收的方式簡單，熱電聯(lián)產(chǎn)的千瓦造價較低；4高品質(zhì)的余熱，可以用于各種工藝方式，可采用結(jié)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)，通過消費(fèi)的蒸汽采暖、制冷。也可采用燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)結(jié)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)，這樣發(fā)電效率更高，效益更好?？蓪⑿⌒腿?xì)廨啓C(jī)直接與直燃機(jī)結(jié)合，進(jìn)展熱電冷聯(lián)產(chǎn)。還可將小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)出的電能或直接利用其動力驅(qū)動熱泵運(yùn)行，并將余熱用于進(jìn)步或降低冷熱水的溫度，進(jìn)步全系統(tǒng)的效率，降低系統(tǒng)造價；5運(yùn)行費(fèi)用低，熱效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。主要缺點(diǎn)：1容量規(guī)模比擬大，燃?xì)廨啓C(jī)一般不小于1，供熱量3.5t/h，使用范圍受到一定局限，主要用于工業(yè)

21、設(shè)施和大型公用建筑、社區(qū)、院校和醫(yī)院等；2需要的燃?xì)鈮毫^高，在低壓管道中運(yùn)行需要對燃?xì)庠鰤?。小型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)工藝示意圖2.2、微型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)-21世紀(jì)的潮流：美國的能源專家將微型燃?xì)廨啓C(jī)稱之為能源的P機(jī)個人電腦，它在將來第二代能源系統(tǒng)中的位置將處于與P機(jī)在因特網(wǎng)中一樣的位置，具有極大的開展前景。具有代表性的廠家主要是英國的寶曼公司，美國的卡伯斯通和剛剛被GE公司兼并的霍尼韋爾公司，產(chǎn)品從25k-80k，各公司都在開發(fā)200-300的微型燃?xì)廨啓C(jī)，以滿足較大的公用建筑使用。其核心技術(shù)是：a.高速轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)速在每分鐘12萬-6萬轉(zhuǎn)；b.煙氣回注-將燃燒后的高溫?zé)煔鈱M(jìn)展燃料預(yù)熱的進(jìn)步能效的技

22、術(shù)；.小型永磁發(fā)電機(jī)；d.自動控制技術(shù)。主要優(yōu)點(diǎn)：1體積小，重量輕，隨處可放。一臺寶曼80k微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，可供熱420k，滿足一座建筑面積6000平米大樓的采暖、制冷與生活熱水供給。其幾何尺寸為：高1.87，長3.08，寬0.85，重量僅1.8噸；2可以多臺組合運(yùn)行，加上蓄熱水柜，可以靈敏、可靠地對不斷變化中的熱、電需求進(jìn)展調(diào)節(jié)；3可以通過因特網(wǎng)和自身的計算機(jī)系統(tǒng)指揮其自動運(yùn)行，無需人員職守、運(yùn)行費(fèi)用低；4燃?xì)獠挥迷鰤?，可以直接從燃?xì)飧邏汗芫W(wǎng)取氣，也可從低壓管網(wǎng)抽氣；5可與直燃機(jī)連接實現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)，也可通過消費(fèi)熱水，與熱水空調(diào)組合運(yùn)行；6綜合投資低，用戶端的能量利用效率高、設(shè)備運(yùn)行

23、效費(fèi)比低，效益好。Ban微燃機(jī)投資回收比擬用戶居民大樓商業(yè)建筑賓館飯店LPG用戶電價元/kh0.3950.520.640.52熱價元/2/a28353528供熱量/250585050燃?xì)鈨r1.4元/31.7元/31.8元/32.2元/kg投資回收年限4.849.787.385.25主要缺點(diǎn)：1技術(shù)相對較新；2發(fā)電效率還是偏低，各廠家的設(shè)備發(fā)電效率均不超過28%；3必須與因特網(wǎng)技術(shù)共同開展，最好有網(wǎng)絡(luò)提供遠(yuǎn)程支持。寶曼微燃機(jī)BanTG80HP經(jīng)濟(jì)性比擬分析設(shè)備%回?zé)嵫h(huán)前置循環(huán)燃?xì)忮仩t(比擬系統(tǒng)供熱出力k(th)150420420kal12900036120036120070-90工質(zhì)熱水交換量kg/s1.855t/hr6.48181815-60生活熱水交換量t/hr2.787.807.80熱水/采暖費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)元/2/a262626小時標(biāo)準(zhǔn)熱水/供暖量/2/hr50.050.050.0al/2/hr434343設(shè)備供暖面積230008400年采暖周期days131131131hrs314431443144熱價按采暖費(fèi)推算k(th)0.1650.1650.165kal0.1420.1420.142165.4165.4165.4al