小型热电联产的选择Word文件下载.docx

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小型热电联产打破了传统的界限，将采暖、热水、电、冷、燃气、水资源合理利用和环境污染治理统筹考虑，以最小的资金、资源和环境代价，换取最高的投资效益、能源转换效率和能源设施效能。

减少了电网及配变电、热力管网及热交换站、燃气管网及调峰系统、自来水管网、制冷设备、热水供应设施和环境污染治理等多项投资，一石数鸟；

1.3、燃气热电联产将燃气资源的用户端利用效率提高到80%，并将其中一部分能量转换为高价值的电能，有效节约了资源。

同时小型的燃气热电装置，可以将热、电在输送中的损耗降至最低，减少了能源的浪费；

各类燃气热电联产设备的效率比较

方式宝曼微燃机索拉小燃机卡特内燃机STM外燃机燃料电池燃气锅炉

发电效率26%25-41%32-40%29%40-70%0

热电效率77-86%77-88%80%75%80-95%85%

1.4、小型燃气热电联产体系实际是一种能源设施的互联网，它通过蜂窝状的小型、微行供能设施的互相连接，提高了城市的供能可靠性。

此外，各厂家的设备都设计了自动调频并网系统，可以保证电网的运行安全；

1.5、小型热电设备如果如直燃、蒸汽或热水空调系统结合，实现热电冷联产，可以大幅度削减因电空调造成的高峰负荷，优化用电结构，提高型发电大机组设备利用率，保证电网的安全运行；

1.6、小型热电联产不仅自身污染小，对环境污染的治理效果也十分突出。

由于用户端的能源利用效率高，真正减少二氧化碳等温室气体的排放；

代取了大量电空调，可有效减少了臭氧层的破坏；

一些小型热电设备氮氧化物排放极低，入宝曼微燃机的排放值为16ppm，索拉小燃机的排放25ppm，远低于燃气锅炉200-300ppm的水平；

各类燃气热电联产设备的氮氧化物排放比较

方式宝曼微燃机索拉小燃机卡特内燃机STM外燃机燃料电池燃气锅炉

排放值16ppm25ppm〈100ppm25ppm0200ppm

1.7、小型燃气热电联产具有较好的综合经济效益，除了上述的各类能源项目的投资可以减少外，由于资源利用效率高，没有也无须承担电力的线损和热力的管损，减少了若干个经营环节，加上自身的高自动化程度可以实现无人职守，极大地降低了设备的运行成本。

根据测算，宝曼微燃机如果用于北京的宾馆，燃气价格与其他形式热电联产同价，不到3年可以回收投资，用于居民楼不到5年可以收回投资，这是其他能源设施根本无法想象的。

热值/热价/热代价关系比较

序号燃料单位价格低热值（大卡）百万大卡热值价格（元）GJ热值价格（元）热值价比系数平均有效利用系数GJ热代价（元）热代价价比系数

1市民补贴煤kg0.25000409.55150%19.111

2低硫煤kg0.2550005011.941.2560%19.901.04

3渣油kg1.89200195.6546.734.8985%54.982.88

4重油kg2.29800224.4953.625.6188%60.933.19

5原油kg2.310000230.0054.935.7588%62.433.27

6柴油（批发）kg3.510302339.7481.158.4990%90.164.72

7柴油（零售）kg3.810302368.8688.109.2290%97.895.12

8液化石油气kg2.411650206.0149.205.1590%54.672.86

9煤气m30.84500177.7842.464.4488%48.252.53

10电锅炉用电kWh0.19860220.9352.775.5292%57.363.00

11居民用电kWh0.395860459.30109.7011.4895%115.486.04

12工业用电kWh0.48860558.14133.3113.9598%136.037.12

13商业用电kWh0.52860604.65144.4215.1298%147.377.71

14宾馆用电kWh0.64860744.19177.7518.6098%181.379.49

15燃煤采暖蒸汽kg0.09661136.1632.523.40100%32.521.70

16燃煤工业蒸汽kg0.11708155.3737.113.88100%37.111.94

17燃气采暖蒸汽kg0.16661242.0657.816.05100%57.813.03

18燃气工业蒸汽kg0.18708254.2460.726.36100%60.723.18

19热电采暖蒸汽kg0.11661167.4740.004.19100%40.002.09

20热电工业蒸汽kg0.12708167.4740.004.19100%40.002.09

21发电天然气m31.48400166.6739.814.1790%44.232.31

22民用天然气m31.7840002.3848.345.0690%53.712.81

23工业天然气m31.88400214.2951.185.3690%56.872.98

24商业天然气m32.28400261.9062.556.5590%69.513.64

注：

平均有效热能利用率--指燃料转换有效热能的平均百分比热代价--指在利用某一燃料转化热能时所需支付的燃料费用；

各种燃料热值均采用低热值，民用蒸汽压力0.5MPa饱和，工业蒸汽压力1MPa过热

从上表可以看出，发展热电联产所提供的主要能源是蒸汽热水等热成品，对与热用户来说，热电蒸汽在各种能源产品中的热代价最低，使用最为便捷，能源利用设施的投资最节约，经济效益必然最为理想。

这也说明了发展热电联产的必要性。

2、燃气热电联产的方式

2.1、小型燃气轮机热电联产--高品质热能的最佳选择：

国际上通常将300kW-20000kW的燃气轮机规类为小型燃气轮机。

燃气轮机的余热品质极佳，几乎全部是500℃左右的烟气流，非常便于回收利用，这是其他热电联产方式难以代取的。

位于美国圣地亚哥的索拉透平公司的成品比较具有代表性的，该公司生产1-13MW小型燃气轮机，总产量超过1万余台，大量应用在热电联产项目上，中国也已引进近70台，其性能见。

此外，GE、罗?

罗等公司也有小型燃气轮机产品，但多是从飞机发动机改造而成，维护要求较高，运行可靠性存在一定问题，其发电效率很高，但余热品质偏低，不适合于热电联产。

Solar公司小型燃机热电联供系统功效比较分析

项目

Sa20Ce40Ce50Me60Ta60Ta70Ma90Ma100Ti130

燃机出力kW

11813418423440725069672890611043912533

千瓦燃耗kJ/kWh

14987131661254192091209311281115551126511115

燃耗量GJ/h

17.745.053.137.561.375.9104.7117.6139.3

天然气消耗量M3/h35169（天然气低位发热量）

50312801510106617432158297733443961

燃机发电折热能GJ/h3600（时间）

4.2512.3015.2414.6618.2524.2232.6237.5845.12

燃机效率%

24.0%27.3%28.7%39.1%29.8%31.9%31.2%32.0%32.4%

燃机排烟温度℃

512443502351496482468491482

余热锅炉烟气量t/h

22.765.867.260.677.795.9138.20147.3176

余热锅炉直接供热（蒸汽压力1034kPa,饱和）蒸汽量t/h　

3.78.310.64.61214.1192225.8

蒸汽折净热能GJ/h2440

9.0320.2525.8611.2229.2834.4046.3653.6862.95

供热效率%　

51.01%45.00%48.71%29.93%47.77%45.33%44.28%45.65%45.19%

联合循环发电效率%　

75.03%72.35%77.41%69.02%77.53%77.24%75.43%77.60%77.58%

热电比%　

212.34%164.59%169.68%76.57%160.45%142.04%142.12%142.84%139.52%

余热锅炉补燃至9270C直接供热（蒸汽压力1034kPa,饱和）补燃燃耗量GJ/h

11.2037.9034.2040.8040.0050.9074.9076.1093.50

天然气消耗量M3/h35169

3181078972116011371447213021642659

蒸汽量t/h　

8.424.725.222.529.135.951.354.766.0

蒸汽折净热能GJ/h2440

20.5060.2761.4954.9071.0087.60125.17133.47161.04

供热效率%　

70.92%72.70%70.43%70.11%70.09%69.08%69.69%68.90%69.18%

85.63%87.54%87.89%88.84%88.11%88.18%87.86%88.31%88.56%

482.08%489.79%403.40%374.51%389.10%361.66%383.73%355.15%356.92%

余热锅炉补燃至15930C直接供热（蒸汽压力1034kPa,饱和）补燃燃耗量GJ/h

29.792.589.691.3104.0130.2188.1196.4238.8

84426302548259629573702534855846790

16.5048.2049.2044.1056.9070.30101.30106.80128.90

蒸汽折净热能GJ/h2440

40.26117.61120.05107.60138.84171.53247.17260.59314.52

84.94%85.53%84.13%83.54%83.99%83.23%84.42%82.99%83.18%

93.91%94.48%94.81%94.92%95.03%94.98%95.56%94.96%95.12%

946.94%955.79%787.59%734.04%760.81%708.20%757.74%693.43%697.08%

主要优点：

（1）小型燃机热电联产设备比其他热电联产更加坚固耐用，一般何以连续运行30年，例如索拉燃机的大修周期超过3-4万小时；

（2）适用于多种气体燃料和液体燃料，例如索拉燃气轮机既可以燃烧各类可燃气体，又能随时切换另一种液体燃料，如：

柴油或液体的液化石油气，这一性能无论对燃气管道的安全运行，还是供电供热的用户的供能安全，都是非常有必要的；

（3）由于余热回收的方式简单，热电联产的千瓦造价较低；

（4）高品质的余热，可以用于各种工艺方式，可采用联合循环热电联产，通过生产的蒸汽采暖、制冷。

也可采用燃气轮机-蒸汽轮机联合循环热电联产，这样发电效率更高，效益更好。

可将小型燃气轮机直接与直燃机结合，进行热电冷联产。

还可将小型燃气轮机发出的电能或直接利用其动力驱动热泵运行，并将余热用于提高或降低冷热水的温度，提高全系统的效率，降低系统造价；

（5）运行费用低，热效率高，经济效益好。

主要缺点：

（1）容量规模比较大，燃气轮机一般不小于1MW，供热量3.5t/h，使用范围受到一定局限，主要用于工业设施和大型公用建筑、社区、院校和医院等；

（2）需要的燃气压力较高，在低压管道中运行需要对燃气增压。

2.2、微型燃机热电联产--21世纪的潮流：

美国的能源专家将微型燃气轮机称之为能源的PC机（个人电脑），它在未来第二代能源系统中的位置将处于与PC机在因特网中相同的位置，具有极大的发展前景。

具有代表性的厂家主要是英国的宝曼公司，美国的卡伯斯通和刚刚被GE公司兼并的霍尼韦尔公司，产品从25kW-80kW，各公司都在开发200-300的微型燃气轮机，以满足较大的公用建筑使用。

其核心技术是：

a.高速转子--转速在每分钟12万-6万转；

b.烟气回注--将燃烧后的高温烟气对进行燃料预热的提高能效的技术；

c.小型永磁发电机；

d.自动控制技术。

（1）体积小，重量轻，随处可放。

一台宝曼80kW微型燃气轮机热电联产装置，可供热420kW，满足一座建筑面积6000平米大楼的采暖、制冷与生活热水供应。

其几何尺寸为：

高1.87m，长3.08m，宽0.85m，重量仅1.8吨；

（2）可以多台组合运行，加上蓄热水柜，能够灵活、可靠地对不断变化中的热、电需求进行调节；

（3）能够通过因特网和自身的计算机系统指挥其自动运行，无需人员职守、运行费用低；

（4）燃气不用增压，可以直接从燃气高压管网取气，也可从低压管网抽气；

（5）可与直燃机连接实现热电冷联产，也可通过生产热水，与热水空调组合运行；

（6）综合投资低，用户端的能量利用效率高、设备运行效费比低，效益好。

Bowman微燃机投资回收比较

用户电价热价供热量燃气价投资回收年限

居民大楼0.39528501.44.84

商业建筑0.5235581.79.78

宾馆饭店0.6435501.87.38

LPG用户0.5228502.25.25

（1）技术相对较新；

（2）发电效率还是偏低，各厂家的设备发电效率均不超过28%；

（3）必须与因特网技术共同发展，最好有网络提供远程支持。

2.3、气内燃机热电联产--传统技术的沿用：

最早的燃气内燃机是美国卡特彼勒公司于1940年开发生产的，它主要是基于柴油发电机和汽油发电机的技术，以各种可气体为燃料。

燃气内燃机将燃料与空气注入气缸混合压缩，点火引发其爆燃做功，推动活塞运行，通过气缸连杆和曲轴，驱动发电机发电。

世界生产燃气内燃机产品的公司很多，如：

美国的卡特彼勒、康明斯、荷兰的瓦西兰等，我国也有多家企业可以生产，主要是生产柴油机的公司。

卡特彼勒燃气内燃发电机热电联产技术参数

机型

单位

G3306TA

G3406TA

G3406LE

G3412TA

G3508LE

G3612SITA

G3616SITA

发电机额定输出功率

KW

110

190

350

519

1025

2400

3385

发动机转速

Rpm

1500

1000

1000

涡轮压缩机压缩比　

8.0:

1

11.6:

9.7:

12.5:

11.0:

9.0:

1

最小进气压力

kg/cm2

0.11

3.02

3.02

能量消耗（低热值）

MJ/hr

1451

2073

3758

5044

10810

23925

33381

天然气耗量*

M3/hr

41.6

59.4

107.7

144.6

309.9

685.9

957.0

废烟气排量

418

904

1278

2509

4815

37472

51928

废烟气温度

°

C

540

415

450

453

445

446

废烟气排热量

263

382

616

1166

2199

5438

7445

废烟气含氧量

%

0.5

8.5

4

10.2

8.2

12.3

12.2

缸套冷却水出口温度

99

88

88

缸套冷却水排热量

594

612

1350

936

2937

2218

2986

中冷器进口温度

54

32

32

中冷器排热量

18

97

83

216

695

1462

2366

发电热效率

27.29

33.00

33.53

37.04

34.14

36.11

36.51

供热效率

54.27

47.37

49.07

41.36

48.55

34.30

34.50

总热效率**

81.56

80.36

82.60

78.40

82.68

70.41

71.01

热电比**

199

144

146

112

142

95

95

（1）技术成熟，工艺稳定，已经被广泛采用。

仅在我国各个油田，卡特公司就有超过200台燃气内燃机正在利用油井天然气运行，其中一些设备已经稳定运行超过15年；

（2）发电效率高，通常在32-40%。

这对于电力需求较大的用户十分合适；

电能转换比较

厂家

GE

Allison

Solar

Solar

杭汽*

Caterpillar

类型

轻型燃机

燃气轮机

先进燃机

蒸汽轮机

燃气内燃机

型号

LM500

501KB5

Centaur

Mercury

T9099

G3616

出力

3880

3725

4200

3000

3385

千瓦热耗（kJ）

12059

12995

12925

8683