分布式能源項(xiàng)目設(shè)備選型

分布式能源項(xiàng)目設(shè)備選型正確選型首先需要深入了解每一種設(shè)備的特性，雖然我們可以選擇的技術(shù)和設(shè)備是很多的，但是由于項(xiàng)目的特性、用途、規(guī)模和資金情況決定了必然只有一種技術(shù)是最合適的。作為設(shè)計(jì)者，我們能不能篩選出這種正確的技術(shù)路線是一個(gè)關(guān)鍵因素。實(shí)際上，市場(chǎng)是不允許我們犯錯(cuò)誤的，成套所在上海黃浦中心醫(yī)院因大樓建筑設(shè)計(jì)院容量要求大了，所以導(dǎo)致項(xiàng)目容量過(guò)大，致使該所在以后的分布式能源項(xiàng)目設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)中承擔(dān)了極大的負(fù)面影響。在分布式能源發(fā)展之初，因?yàn)槊恳粋€(gè)項(xiàng)目都具有示范和廣告效應(yīng)，如果出現(xiàn)問(wèn)題人們未必會(huì)將責(zé)任歸于設(shè)備，因?yàn)檫@些設(shè)備在國(guó)外運(yùn)行的好好的。也未必將責(zé)任歸于業(yè)主，因?yàn)闃I(yè)主不懂，最后承擔(dān)責(zé)任的只有設(shè)計(jì)單位。1.1、燃?xì)廨啓C(jī):這是一種非常成熟的技術(shù)，從1939年第一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)在德國(guó)運(yùn)行至今65年，目前已經(jīng)是一種在世界上普遍使用的可靠技術(shù)。在分布式能源項(xiàng)目中，我們主要使用的是小型燃?xì)廨啓C(jī)，500-15000kW以下機(jī)組。小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率一般在20-35%之間，個(gè)別機(jī)組可達(dá)到40%，余熱全部是高品質(zhì)的煙氣，溫度500℃左右，非常便于回收，熱電聯(lián)產(chǎn)效率一般在75-85%之間。燃?xì)廨啓C(jī)余熱的煙氣中含氧超過(guò)15%，可以再加入燃料補(bǔ)燃。因?yàn)檠a(bǔ)燃是在500℃左右的基礎(chǔ)溫度上往上燒，燃料基本沒(méi)有浪費(fèi)，非常節(jié)能。在排放允許的范圍內(nèi)，補(bǔ)燃可以至少再增加1.5倍的供熱量。燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行成本比較低，大修周期30000小時(shí)左右。該技術(shù)最具有代表性的應(yīng)該是美國(guó)Solar透平公司的產(chǎn)品，因?yàn)樵摴菊际澜缧⌒腿細(xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)的70%以上。小型燃?xì)廨啓C(jī)的氮氧化物排放15-80ppm,可以滿足北京的環(huán)保要求。Solar機(jī)組參數(shù)項(xiàng)目單位土星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(yáng)神130燃機(jī)出力Kw11813418423440725069672890611043912533千瓦燃耗kJ/kWh14987131661254192091209311281115551126511115燃耗量GJ/h17.741.053.137.561.371.9104.7117.6139.3天然氣消耗量M3/h50312801510106617432158297733443961燃機(jī)發(fā)電折熱能GJ/h4.2512.3011.2414.6618.2524.2232.6237.5841.12燃機(jī)效率%24.0%27.3%28.7%39.1%29.8%31.9%31.2%32.0%32.4%燃機(jī)排煙溫度0C512443502351496482468491482煙氣流量t/h61.867.260.677.791.9138.20147.3176余熱鍋爐直接供熱(蒸汽壓力1034kPa,飽和）蒸汽量t/h3.78.310.64.61214.1192221.8蒸汽折凈熱能GJ/h9.0320.2521.8611.2229.2834.4046.3666.0077.40熱電效率%71.03%72.35%77.41%69.02%77.53%77.24%71.43%88.08%87.95%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/h11.2037.9034.2040.8040.0050.9074.9076.1093.50天然氣消耗量M3/h3181078972116011371447213021642659蒸汽量t/h8.424.721.222.529.131.951.354.766.0蒸汽折凈熱能GJ/h20.5060.2761.4954.9071.0087.60121.17133.47161.04熱電效率%81.63%87.54%87.89%88.84%88.11%88.18%87.86%88.31%88.56%1.2、微型燃?xì)廨啓C(jī):是將傳統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)與新技術(shù)的一種融合，它將燃?xì)廨啓C(jī)微型化、簡(jiǎn)單化，并結(jié)合先進(jìn)的回?zé)峒夹g(shù)，永磁發(fā)電技術(shù)、電力變頻控制技術(shù)和智能控制技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化整合，使其成為一種白色家電化的能源設(shè)備。由于將燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)雜的轉(zhuǎn)子一次精密鑄造成一個(gè)輪盤(pán)上，讓其浮在空氣或磁懸浮軸承上高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)高頻發(fā)電，再變頻到用戶需求的負(fù)荷供電。這一工藝使維護(hù)成本和檢修壽命得到根本改觀。例如英國(guó)Bowman公司的微型燃?xì)廨啓C(jī)大修周期3-5萬(wàn)小時(shí)，每半年換一次油濾，每一年換一次機(jī)油和空氣過(guò)濾器，清洗一下燃料過(guò)濾器，與內(nèi)燃機(jī)比較基本可以算得上免維護(hù)機(jī)組。微燃機(jī)發(fā)電效率12-28%，熱電綜合效率75-90%，煙氣溫度278-550℃。微燃機(jī)可以模塊化組合使用，Bowman能夠?qū)?臺(tái)可以調(diào)節(jié)供熱量的TG80BG機(jī)組組合使用，組成一個(gè)發(fā)電80-640kW，供熱150-2304kW的柔性系統(tǒng)，適應(yīng)性極強(qiáng)。熱量相當(dāng)一臺(tái)1200kW小型燃?xì)廨啓C(jī)，電量與一臺(tái)650kW燃?xì)廨啓C(jī)可輸出的電能沒(méi)有區(qū)別，但650kW燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率只有21%，而微燃機(jī)模塊組合可達(dá)27%以上。其設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性提高7倍，因?yàn)槿魏我慌_(tái)微燃機(jī)停機(jī)也僅損失1/8的電量。Bowman微型燃?xì)廨啓C(jī)組合系統(tǒng)項(xiàng)目單位TG80RC-G-R機(jī)組數(shù)量Units12345發(fā)電容量kW80160240320400Bypass0%發(fā)電效率28%煙氣溫度℃260進(jìn)氣量kg/s0.811.622.433.244.05排氣量kg/s0.821.632.453.264.08燃耗量kW287.76571.52863.281151.041438.80煙氣余熱量kW197.76391.52593.28791.04988.80排煙95℃可回收熱量kW121.50251.00376.50502.01627.510.9MPa蒸氣量kg/h181.01370.03551.04740.06921.07Bypass25%發(fā)電效率25%煙氣溫度℃337進(jìn)氣量kg/s0.811.612.423.224.03排氣量kg/s0.811.632.443.254.07燃耗量kW323.61647.22970.831294.441618.05煙氣余熱量kW233.61467.22700.83934.441168.05排煙95℃可回收熱量kW167.75331.51503.26671.02838.770.9MPa蒸氣量kg/h247.30494.61741.91989.221236.52Bypass50%發(fā)電效率22%煙氣溫度℃413進(jìn)氣量kg/s0.801.602.413.214.01排氣量kg/s0.811.622.433.244.05燃耗量kW369.15738.291107.441476.591841.74煙氣余熱量kW279.15558.29837.441116.591391.74排煙95℃可回收熱量kW214.94429.87644.81859.751074.680.9MPa蒸氣量kg/h316.86633.72950.581267.441584.30Bowman微型燃?xì)廨啓C(jī)組合系統(tǒng)制冷量項(xiàng)目單位TG80RC-G-R機(jī)組數(shù)量units12345發(fā)電容量kW80160240320400排煙95℃可回收熱量kW214.94429.87644.81859.751074.680.9MP蒸汽量kg278.64557.27831.911114.541393.18制冷量kW229.44458.88689.47921.031149.11冷噸USRt61.32130.64196.29262.21327.15COP-蒸汽1.071.071.071.071.07COP-煙氣0.820.820.820.820.82Bowman微型燃?xì)廨啓C(jī)組組合配置還可以與煙氣吸收式制冷機(jī)組匹配使用，并利用制冷機(jī)組較高的排煙溫度進(jìn)行除濕。Bowman微型燃?xì)廨啓C(jī)組合系統(tǒng)與煙氣型直燃機(jī)組合項(xiàng)目單位TG80RC-G-R機(jī)組數(shù)量units12345發(fā)電容量kW80160240320400Bypass0%發(fā)電效率28%煙氣溫度℃260進(jìn)氣量kg/s0.811.622.433.244.05排氣量kg/s0.821.632.453.264.08燃耗量kW287.76571.52863.281151.041438.80煙氣余熱量kW197.76391.52593.28791.04988.80排煙170℃可回收熱量kW68.46136.91201.37273.82342.28制冷量kW88.99177.98266.98351.97444.96USRt21.3150.6271.93101.24126.55Bypass25%發(fā)電效率25%煙氣溫度℃337進(jìn)氣量kg/s0.811.612.423.224.03排氣量kg/s0.811.331.992.653.32燃耗量kW323.61647.22970.831294.441618.05煙氣余熱量kW233.61467.22700.83934.441168.05排煙170℃可回收熱量kW111.76231.53347.29463.06578.82制冷量kW150.49300.99451.48601.98752.47USRt42.8081.61128.41171.21214.01Bypass50%發(fā)電效率22%煙氣溫度℃413進(jìn)氣量kg/s0.801.602.413.214.01排氣量kg/s0.811.622.433.244.05燃耗量kW369.15738.291107.441476.591841.74煙氣余熱量kW279.15558.29837.441116.591391.74排煙170℃可回收熱量kW164.24328.49492.73656.98821.22制冷量kW213.52427.03640.55854.071067.59USRt60.73121.45182.18242.91303.641.3、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī):突出的優(yōu)勢(shì)是單位造價(jià)低發(fā)電效率效率高，發(fā)電效率一般在35-41%。這是一種傳統(tǒng)的能源利用設(shè)備，應(yīng)用非常普遍，可以配到各種容量的機(jī)組。但有一利必有一弊，內(nèi)燃機(jī)的余熱有4種：500℃左右的煙氣、90-110℃缸套冷卻水、50-80℃中冷器冷卻水和滑油冷卻水，回收比較麻煩，特別是中冷器和滑油冷卻水，如果不能及時(shí)利用就必須使用冷卻塔降溫，否則不能安全工作。此外，一般每500-750小時(shí)要更換機(jī)油，還要更換火花塞，大修周期可以達(dá)到3-6萬(wàn)小時(shí)，但每次大修的工作量非常大。所以，該設(shè)備運(yùn)行成本比較高。一般機(jī)組排放在250-500mg/Nm3，但可以采用催化等技術(shù)降低排放。內(nèi)燃機(jī)熱電效率示意1.4、外燃機(jī):采用斯特林循環(huán)技術(shù)的外燃機(jī)如同一個(gè)蒸汽式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，但工質(zhì)不是水蒸氣，而是高壓氫氣。外燃機(jī)有一個(gè)熱腔和一個(gè)冷腔，熱腔燃燒加溫工質(zhì)，推動(dòng)冷腔活塞運(yùn)行驅(qū)動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)斜盤(pán)推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這一技術(shù)使活塞不用在熱端作功，既不消耗機(jī)油，也沒(méi)有變溫條件下的摩擦，所以，設(shè)備幾乎不用維護(hù)，兩年視情更換機(jī)油，一年加一次制造氫的去離子水。部件只有內(nèi)燃機(jī)的50%，大修壽命達(dá)到5萬(wàn)小時(shí)，發(fā)電效率31.5%，熱電綜合效率82%以上，噪音65分貝（1米），氮氧化物排放8ppm，一氧化碳1ppm。而且也可以模塊化組合使用，可以8臺(tái)組合為一個(gè)440kW機(jī)組單元。該技術(shù)可以使用各種低熱值燃料，只要燃料低熱值達(dá)到2670大卡/m3，就可以正常允許發(fā)電。但是，有一利必有一弊，它的余熱最高65℃，不足以用于制冷。1.5、余熱鍋爐:將煙氣余熱回收的氣——水換熱器，是一種非常成熟的技術(shù)。可以與燃?xì)廨啓C(jī)、微燃機(jī)和內(nèi)燃機(jī)匹配，回收其煙氣中的熱量。1.7、余熱制冷機(jī)組:利用動(dòng)力機(jī)余熱的制冷機(jī)組：1