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  • 技術(shù)丨基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑?/h1>
    2018-04-11 14:38:46 大云網(wǎng)  點(diǎn)擊量: 評論 (0)
    浙江省內(nèi)一次能源較缺,燃煤增量受限,發(fā)展新能源,其大致范圍是垃圾發(fā)電、生物質(zhì)摻燒、風(fēng)電、光伏、地?zé)岱矫嫖鍌€(gè)方面。垃圾發(fā)電選址受限,

    浙江省內(nèi)一次能源較缺,燃煤增量受限,發(fā)展新能源,其大致范圍是垃圾發(fā)電、生物質(zhì)摻燒、風(fēng)電、光伏、地?zé)岱矫嫖鍌€(gè)方面。垃圾發(fā)電選址受限,省內(nèi)生物質(zhì)資源短缺、收集困難,風(fēng)電、尤其是海上風(fēng)電方興未艾,太陽能光伏已遍地開花;風(fēng)電、光伏集中發(fā)電尚可,卻無法完成高效供應(yīng)冷、熱;浙江省內(nèi)有一定的地?zé)豳Y源,但目前作為較大規(guī)模的能源供應(yīng)可能性不大。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,實(shí)力雄厚,再加上早已建立的密集的天燃?xì)夤?yīng)網(wǎng)絡(luò),基于燃?xì)獾?a href="http://www.e4938.cn/special/fbsfd/" target="_blank" class="keylink">分布式能源必將成為今后浙江省內(nèi)綜合能源發(fā)展的最重要一極。

    1、系統(tǒng)的組成

    從目前情況看,基于燃?xì)獾睦錈犭?a href="http://www.e4938.cn/special/fbsfd/" target="_blank" class="keylink">分布式能源系統(tǒng)設(shè)備主要包括燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、溴化鋰制冷/熱機(jī)、大型電空調(diào)、柴油發(fā)電機(jī)、燃?xì)?余熱/電鍋爐、蓄冷/熱罐等,其中關(guān)鍵設(shè)備為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、溴化鋰制冷/熱機(jī),前兩者基本以進(jìn)口設(shè)備為主,后者有不錯(cuò)的國產(chǎn)設(shè)備。

    燃?xì)廨啓C(jī)對進(jìn)汽壓力要求高(一般高于次高壓級別(0.4-1.6MPa)),而城市天燃?xì)夤芫W(wǎng)壓力多為0.4MPa以下,這方面燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)適應(yīng)性更好,更能適應(yīng)城市建筑安裝與防火規(guī)范的要求;另外,同等級的情況下,燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排汽溫度一般要比燃?xì)廨啓C(jī)低50℃左右,發(fā)電效率更高,尤其是冷、熱負(fù)荷需求較小的情況下,更具有優(yōu)勢;另外,目前的燃?xì)廨啓C(jī)單機(jī)容量偏大,微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展又不成熟,在單機(jī)電功率2000kW這個(gè)級別,主要是以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為主。基于這三點(diǎn),目前,基于燃?xì)獾姆植际侥茉矗浒l(fā)電設(shè)備還是多選用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)。

    燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排煙余熱或用來制熱,或用來制冷,具體主要根據(jù)用戶需要來設(shè)計(jì)。制熱的話,一般選用余熱鍋爐,可以提供高溫高壓的蒸汽,也可以提供生活用熱水;制冷的話,一般選用溴化鋰制冷機(jī)。

    溴化鋰制冷機(jī)使用熱源來驅(qū)動,其中除了較小的水泵外,無大型轉(zhuǎn)動設(shè)備。它的驅(qū)動熱源可使用蒸汽、熱水、也可以使用煙氣(最低175℃左右),在冷負(fù)荷需求量較大時(shí),甚至可以使用天燃?xì)庋a(bǔ)燃,當(dāng)然這要在設(shè)備選型時(shí)就要確定。溴化鋰制冷機(jī)使用水為制冷劑,由此決定其能提供的冷凍水溫度的最低溫度不可能太低,一般可提供7℃以上的冷凍水,通過管路輸送、換熱器換熱,可為用戶供冷。當(dāng)然,也有溴化鋰制熱,一般可提供110℃左右的熱水。

    燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與溴化鋰制冷機(jī)一般采用一對一的單元制配置,它們均需要冷卻水來維持它們的正常循環(huán)工作,其中燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的冷卻水中分缸套水與中溫水,前者出口溫度一般為95℃左右,可用來供熱,而后者出口一般為60℃左右,一般不再利用;溴化鋰制冷機(jī)的冷卻水一般也不再利用,可通過機(jī)力通風(fēng)設(shè)備散熱后循環(huán)使用。

    大型電空調(diào)也叫冷水機(jī),一般設(shè)計(jì)作為故障備用或頂尖峰冷負(fù)荷使用,當(dāng)然,當(dāng)冷負(fù)荷需求大而電負(fù)荷需求小時(shí),也可以用發(fā)出的電驅(qū)動電空調(diào),以增加制冷量;電空調(diào)單機(jī)電功率一般設(shè)計(jì)為單臺燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電容量20%左右。還有柴油發(fā)電機(jī),也是作用故障備用或頂尖峰電負(fù)荷使用。

    蓄冷罐在分布式能源站中的地位很重要,起到轉(zhuǎn)移負(fù)荷的作用。比如,可以將晚上剩余的冷負(fù)荷蓄起來,移到白天使用,有它在,整個(gè)分布式能源站的負(fù)荷調(diào)節(jié)會平穩(wěn)很多,當(dāng)然,它的另一個(gè)作用是事故備用,也就是說,一旦溴化鋰制冷機(jī)、電空調(diào)均故障時(shí),蓄冷罐要頂上一段時(shí)間,具體時(shí)間長短根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)確定。

    2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)

     

    國家要求,分布式能源系統(tǒng)年平均能源綜合利用效率要達(dá)到70%以上,實(shí)際上,這是不難達(dá)到的。與傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)方式相比,基于燃?xì)獾姆植际侥茉从捎谏倭死湓磽p失,其設(shè)計(jì)綜合能源利用率輕松可達(dá)80%以上。一般地,就基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站的能量利用看,其天然氣提供的能源中,40%用來發(fā)電,25%由內(nèi)燃機(jī)煙氣余熱排出后用來制冷/熱,15%由缸套水帶走后也可利用,5%由內(nèi)燃機(jī)中冷器散熱、5%從潤滑油散熱、10%其它消耗,損失的能量合計(jì)一般不超過20%。

    以為一個(gè)約24萬m2的建筑配套建設(shè)的基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站為例,提供冷熱電負(fù)荷,安裝兩臺容量2200kW的燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)、2臺制冷量為5800kW的溴化鋰制冷機(jī)、4臺地源熱泵(制冷、冰、熱)、1臺直燃機(jī)、兩臺燃?xì)忮仩t(共3000kW),再加上一些輔助設(shè)備,總計(jì)設(shè)備投資約6300萬元,再加上建筑成本600萬元、安裝費(fèi)用1500萬元,其它費(fèi)用900萬元,總計(jì)投資共約1億元。其收入主要來自賣冷、熱、電,對其收益率影響最大的是冷、熱價(jià)格與天燃?xì)鈨r(jià)格。一般情況下,可以做到總投資收益率7%以上,靜態(tài)投資回收期10年左右。另外,政府補(bǔ)貼也是項(xiàng)目的一個(gè)重要收入來源。就運(yùn)營成本而言,天然氣費(fèi)用可占三分之二左右。

    就所了解到的情況看,影響后期天燃?xì)夥植际侥茉凑具\(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的最重要因素還是冷熱電負(fù)荷及其匹配情況。項(xiàng)目可研階段,負(fù)荷預(yù)測準(zhǔn)確,建成后運(yùn)行狀態(tài)一般不錯(cuò),不少項(xiàng)目長期處于停運(yùn)狀態(tài)或虧本運(yùn)行,其最最重要的原因就是預(yù)測負(fù)荷與實(shí)際負(fù)荷相差太大,當(dāng)然這其中的原因是多方面的,除了可研水平低外,還有政府違約等不可控制因素。

    3 基建、調(diào)試與運(yùn)維

    基于天然氣的分布式能源站建設(shè)與常規(guī)發(fā)電站有相似之處,許多地方可以借鑒。不同之處主要有以下幾個(gè)方面,一是此類項(xiàng)目政策性較強(qiáng),通常涉及到巨額的政府補(bǔ)貼,對相關(guān)政策的細(xì)致深入的了解,有利于自身利益最大化;二是此類項(xiàng)目一般緊靠市區(qū),有時(shí)甚至就在居民區(qū),安全、消防、市政等要求較高;三是需要就并網(wǎng)問題與電力部門進(jìn)行細(xì)致的溝通,從目前情況看,多數(shù)此類項(xiàng)目采用“并網(wǎng)上網(wǎng)”的模式,而對于能源站來說,采用“余電上網(wǎng)”模式才能使利益最大化;四是多數(shù)情況下要與用戶同步建設(shè),建設(shè)規(guī)模與用戶的發(fā)展相適應(yīng),為此要與用戶、政府各方進(jìn)行不斷溝通。

    與常規(guī)電站一樣,調(diào)試工作很重要,但分布式能源站的調(diào)試相對簡單,尤其是機(jī)務(wù)專業(yè)的調(diào)試,工作量不是很大,多數(shù)工程都沒有專門的調(diào)試單位,而是由業(yè)方或運(yùn)維方與設(shè)備廠家一起完成的設(shè)備的調(diào)試工作。但無論誰來做這樣工作,基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑镜恼{(diào)試一般還是分為分部試運(yùn)、整套啟動試驗(yàn)、試生產(chǎn)三個(gè)階段。需要調(diào)試的設(shè)備或系統(tǒng)主要有:閥門、水泵、給排水系統(tǒng)、消除系統(tǒng)、天然氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷溫水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、內(nèi)燃機(jī)缸套水系統(tǒng)、化水系統(tǒng)、鍋爐、發(fā)電機(jī)、電空調(diào)、柴油發(fā)電機(jī)等。

    維護(hù)與檢修是基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式電站一項(xiàng)重要工作,尤其是對長期處于重載運(yùn)行的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的維護(hù)十分重要,它的維護(hù)分日常維護(hù)與定期檢修。像家用小汽車一樣,日常維護(hù)包括火花塞檢查與更換、潤滑油及其過濾器更換等,一般每運(yùn)行750小時(shí)、1500小時(shí)、3000小時(shí)、6000小時(shí)均要進(jìn)行相應(yīng)檢查。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的檢修也分小修、中修與大修,檢修周期為:小修15000小時(shí)(約花費(fèi)3-4%新機(jī)成本),中修30000小時(shí)(約花費(fèi)10-12%新機(jī)成本 ),大修60000小時(shí)(約花費(fèi)25-30%新機(jī)成本)。

    與燃?xì)廨啓C(jī)相比,燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的負(fù)荷適應(yīng)性要差很多,比如它不能承受30%以上的負(fù)荷突變,再比如它的負(fù)荷由100%突降到50%時(shí),頻率與電壓穩(wěn)定時(shí)間要20s左右。一般情況下,燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)運(yùn)行要求每步加載負(fù)荷不大于10%。當(dāng)然,采用渦輪增壓技術(shù)可以增加機(jī)組的抗負(fù)荷突變能力,但也很難改變很多。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)在以下情況下會保護(hù)停運(yùn):過負(fù)荷(超額定負(fù)荷10%)、超速(超額定轉(zhuǎn)速2%)、潤滑油壓力低、水溫、水位故障、蓄電池故障(蓄電池用于自身勵(lì)磁)、功率方向故障、緊急停車故障等。

    了解得知,燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)運(yùn)行可靠性不是很好,比如某能源站有5×4.4MW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組,據(jù)說每年總計(jì)故障停運(yùn)約20次,主要原因是火花塞等小故障。在單體設(shè)備不可靠的情況下,需要通過好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來彌補(bǔ)這個(gè)不足,要確保各設(shè)備在故障的情況下相互支援,而不使能源供應(yīng)中斷。

    國內(nèi)基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑镜木S護(hù)一般外包。能源站的運(yùn)行人員也不多,具體根據(jù)機(jī)組數(shù)量而定,一般地,供冷/熱面積25萬m2的能源站,采用1臺內(nèi)燃機(jī)與溴化鋰制冷機(jī)、2到3臺電制冷,1到2臺燃?xì)忮仩t,運(yùn)行人員一般為9人,分4班,1人備用;另設(shè)管理人員4名,主其中主管1人,機(jī)械、電氣工程師各1人。

    4 可研與設(shè)計(jì)

    如前所述,良好的可研,直接決定能源站投運(yùn)后的經(jīng)濟(jì)效益。其中負(fù)荷計(jì)算是其中重要一環(huán)。負(fù)荷包括冷、熱、電、蒸汽等,建筑行業(yè)有相應(yīng)的計(jì)算依據(jù),但計(jì)算結(jié)果往往偏差較大,精確的計(jì)算需要對用戶更為細(xì)致的調(diào)查,對于已存在的用戶,這種方法尚可以使用,對于未來的用戶,還是需要設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn),并依賴相關(guān)方良好的契約精神。由于基于燃?xì)獾姆植际侥茉瓷婕暗降哪芰哭D(zhuǎn)換環(huán)節(jié)較多,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求工藝簡單,不求余熱全利用,抓大放小即可。

    分布式能源站設(shè)計(jì)的一般流程是:資料收集,負(fù)荷分析,發(fā)電設(shè)備選型,余熱設(shè)備選型,調(diào)峰設(shè)備選型,輔助設(shè)備選型,系統(tǒng)綜合熱力計(jì)算,技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,不同方案比較選優(yōu),可借助于專業(yè)的軟件來完成上述工作。就發(fā)電容量選型方面,基于燃?xì)獾姆植际侥茉凑疽话悴捎?ldquo;以電定熱”的方式,選型原則是:保證設(shè)備發(fā)電及余熱盡可能的長時(shí)間運(yùn)行,一般步驟如下:

    (1)根據(jù)用戶資料,計(jì)算電、冷、熱的設(shè)計(jì)負(fù)荷。(給出冷、熱、電的全年逐時(shí)變化圖,即以小時(shí)為計(jì)數(shù)單位,全年8760小時(shí),繪制全年負(fù)荷逐時(shí)變化圖。)

    (2)選發(fā)電設(shè)備。繪制電力負(fù)荷變化延時(shí)曲線(即知道保證某一負(fù)荷以上的小時(shí)數(shù))。比如,保證全年滿負(fù)荷時(shí)數(shù)3500小時(shí)以上的最低負(fù)荷在4000kW左右。據(jù)此來選擇發(fā)電機(jī)組,比如上述數(shù)據(jù)可選擇兩臺發(fā)電容量為2000kW左右的內(nèi)燃機(jī)組。

    (3)選余熱設(shè)備。根據(jù)選定的內(nèi)燃機(jī),計(jì)算其可利用余熱(冷)量,一般按這一計(jì)算結(jié)果的2.5倍選擇制冷(熱)機(jī)組;必要時(shí)可采用補(bǔ)燃設(shè)備。

    (4)選擇調(diào)峰設(shè)備。由設(shè)計(jì)的總負(fù)荷,減去上述設(shè)備負(fù)荷,選電空調(diào)、燃?xì)忮仩t與蓄能箱,也可以增加太陽能熱設(shè)備等。

    (5)選附屬設(shè)備。一般按一對一原則選泵。

    據(jù)了解,由于靠近市區(qū)或生活區(qū),基于燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的分布式能源站噪聲防治工作也十分重要,在設(shè)計(jì)階段就要充分考慮。

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    責(zé)任編輯:仁德財(cái)

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