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)熱能的最佳選擇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)-老發(fā)明新用途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，這就是由國家發(fā)展計(jì)劃委員會、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、建設(shè)部和國家環(huán)?？偩致?lián)合下發(fā)了關(guān)于發(fā)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，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、貫徹環(huán)境保護(hù)基本國策和提

2、高能源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發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的政策，特別支持發(fā)展以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了國家積極支持發(fā)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(shí)西氣東數(shù)”工程的市場，為發(fā)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)驗(yàn)表明，發(fā)展小型熱電聯(lián)產(chǎn)是合理、高效利用天然氣資源的最佳手段，對于改善環(huán)境、消化因燃料調(diào)整帶來的成本增加，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)的建設(shè)，積極進(jìn)行立法準(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

3、等先進(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)備的不斷改進(jìn)和熱電聯(lián)產(chǎn)化，為第二代能源體系的建立，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一個(gè)由因特網(wǎng)和智能化計(jì)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(shí)代的規(guī)模效益二轉(zhuǎn)向信息時(shí)代以效益定規(guī)模的生產(chǎn)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(gè)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(gè)房地產(chǎn)公司最近要開發(fā)建設(shè)一座高層公寓大樓。因?yàn)橛须娞?，勞動部門要求至少兩路供電，消防部門也要

4、求電源不能少于兩路，否則需要安裝自備發(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，需要建設(shè)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。如果采用寶曼80kW微型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)備，兩套總投資120萬左右，可以不用建設(shè)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，發(fā)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)

5、的建設(shè)投資，提高設(shè)備運(yùn)行效率，從而達(dá)到降低燃?xì)饫贸杀荆岣哂脷馄髽I(yè)的競爭能力；1.2、 在計(jì)劃經(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)投資建設(shè)，增加了運(yùn)行成本，降低了效率，直接造成能源代價(jià)的提高。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(jià)，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、熱水供應(yīng)設(shè)施和環(huán)境污染治理等多項(xiàng)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

6、戶端利用效率提高到80%,并將其中一部分能量轉(zhuǎn)換為高價(jià)值的電能，有效節(jié)約了資源。同時(shí)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)備的效率比較方式寶曼微燃機(jī)索拉小燃機(jī)卡特內(nèi)燃機(jī)STM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%0熱電效率77-86%77-88%80%75%80-95%85%1、44型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)體系實(shí)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，提高了城市的供能可靠性。止匕外，各廠家的設(shè)備都設(shè)計(jì)了自動調(diào)頻并網(wǎng)系統(tǒng)，可以保證電網(wǎng)的運(yùn)行安全；1.5、 小型熱電設(shè)備如果如直燃、蒸汽

7、或熱水空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)，可以大幅度削減因電空調(diào)造成的高峰負(fù)荷，優(yōu)化用電結(jié)構(gòu)，提高型發(fā)電大機(jī)組設(shè)備利用率，保證電網(wǎng)的安全運(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十分突出。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16ppm,索拉小燃機(jī)的排放25ppm,遠(yuǎn)低于燃?xì)忮仩t200-300Ppm的水平；各類燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)設(shè)備的氮氧化物排放比較方式寶曼微燃機(jī)索拉小燃機(jī)卡特內(nèi)燃機(jī)STM外燃機(jī)燃料電池燃?xì)忮仩t排放值16Ppm25Ppm100ppm25Ppm0

8、>200Ppm1.7、小型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益，除了上述的各類能源項(xiàng)目的投資可以減少外，由于資源利用效率高，沒有也無須承擔(dān)電力的線損和熱力的管損，減少了若干個(gè)經(jīng)營環(huán)節(jié)，加上自身的高自動化程度可以實(shí)現(xiàn)無人職守，極大地降低了設(shè)備的運(yùn)行成本。根據(jù)測算，寶曼微燃機(jī)如果用于北京的賓館，燃?xì)鈨r(jià)格與其他形式熱電聯(lián)產(chǎn)同價(jià)，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(jià)/熱代價(jià)關(guān)系比較序號燃料單位價(jià)格低熱值（大卡）百萬大卡熱值價(jià)格（元）GJ熱值價(jià)格（元）熱值價(jià)比系數(shù)平均有效利用系數(shù)GJ熱代價(jià)（元）熱代價(jià)價(jià)比系數(shù)1市民補(bǔ)貼煤kg0.2500040

9、9.55150%19.1112低硫煤kg0.2550005011.941.2560%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%54.672.86

10、9煤氣m30.84500177.7842.464.4488%48.252.5310蓄熱電鍋爐用電kWh0.19860220.9352.775.5292%57.363.0011居民用電kWh0.395860459.30109.7011.4895%115.486.0412普通工業(yè)用電kWh0.48860558.14133.3113.9598%136.037.1213商業(yè)用電kWh0.52860604.65144.4215.1298%147.377.7114賓館用電kWh0.64860744.19177.7518.6098%181.379.4915燃煤采暖蒸汽kg0.09661136.1632.52

11、3.40100%32.521.7016燃煤工業(yè)蒸汽kg0.11708155.3737.113.88100%37.111.9417燃?xì)獠膳羝鹝g0.16661242.0657.816.05100%57.813.0318燃?xì)夤I(yè)熱電采暖塞八、汽熱電工業(yè)塞八、汽發(fā)電天然氣民用天然氣工業(yè)天然氣商業(yè)天然氣kg0.18708254.2460.726.36100%60.723.1819kg0.11661167.4740.004.19100%40.002.0920kg0.12708167.4740.004.19100%40.002.0921m31.48400166.6739.814.1790%44.232.

12、3122m31.78400202.3848.345.0690%53.712.8123m31.88400214.2951.185.3690%56.872.9824m32.28400261.9062.556.5590%69.513.64注：平均有效熱能禾用率-指燃料轉(zhuǎn)換有效熱能的平均百分比熱代價(jià)-指在利用某一燃料轉(zhuǎn)化熱能時(shí)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0.5MPa飽和，工業(yè)蒸汽壓力1MPa過熱從上表可以看出，發(fā)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(jià)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

13、也說明了發(fā)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)熱能的最佳選擇：國際上通常將300kW-20000kW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500c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較具有代表性的，該公司生產(chǎn)1-13MW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)項(xiàng)目上，中國也已引進(jìn)近70臺，其性能見（附件1）。止匕外，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，

14、不適合于熱電聯(lián)產(chǎn)。Solar公司小型燃機(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)功效比較分析項(xiàng)目單位系數(shù)Saturn20Centaur40Centaur50Mercury60Taurus60Taurus70Mars90Mars100tan130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kWISO11813418423440725069672890611043912533千瓦燃耗kJ/kWhISO14987131661254192091209311281115551126511115t耗量GJ/hISO17.745.053.137.561.375.9104.7117.61

15、39.3天然氣消耗量M3/h3516950312801510106617432158297733443961燃機(jī)發(fā)電折熱能GJ/h36004.2512.3015.2414.6618.2524.2232.6237.5845.12燃機(jī)效率ISO24.0%27.3%28.7%39.1%29.8%31.9%31.2%32.0%32X排煙溫度0CISO512443502351496482468491482余熱鍋爐煙氣量t/hISO22.765.867.260.677.795.9138.20147.317除熱鍋爐直接供熱（蒸汽壓力1034kPa飽和）蒸汽量t/h3.78.310.64.61214.1192

16、225.8蒸汽折凈熱能GJ/h24409.0320.2525.8611.2229.2834.4046.3653.6862.95供熱效率%51.01%45.00%48.71%29.93%47.77%45.33%44.28%45.65%45.19%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%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9270c直接供熱（蒸汽壓力1034kPa飽和）補(bǔ)燃燃耗量GJ/hISO11.2037.9

17、034.2040.8040.0050.9074.9076.1093.5氏然氣消耗量M3/h351693181078972116011371447213021642659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%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%電比%482.08%489.79%403.40%374.51%389.10%361.66%383.73%355.15%356.92%余熱鍋爐補(bǔ)燃至15930c直接供熱（蒸汽壓力1034kPa飽和）補(bǔ)燃燃耗量GJ/hISO29.792.589.691.3104.0130.2188.1196.4238.灰然氣消耗量M3/h3516984426302548259629573702534855846790蒸汽量t/h16.5048.2049.2044.1056