小型燃机分布式供能系统设计及经济效益探讨

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摘  要：作为当代工业较为普遍的分布式供热系统，小型燃机分布式功能系统有着较好的环境效益和能源综合利用率。因此，小型燃机分布式功能系统比传统集中电站更容易被相关企业工厂运用。本文结合相关项目建设案例，针对小型燃机分布式功能系统进行设计分析，对其产生的经济效益和特征进行了一定阐述，希望能够给相关领域的工业提供借鉴。

关键词：工业;小型燃机分布式功能系统;建设案例;经济效益

中图分类号：TU83      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）05-0155-03

Abstract：As a common distributed heating system in contemporary industry，the distributed function system of small gas turbine has better environmental benefits and comprehensive utilization of energy. Therefore，the small gas turbine distributed function system is easier to be used by relevant enterprises than the traditional centralized power plant. In this paper，combined with relevant project construction cases，the design and analysis of distributed function system for small gas turbine are carried out，and the economic benefits and characteristics of the system are expounded，hoping to provide reference for Industry in related fields.

Keywords：industry;distributed functional system of small gas engine;construction case;economic benefit

0  引  言

近年来，随着我国经济建设和能源开发，分布式功能系统被广大企业和工厂运用。作为一种提高能源综合利用率的设备，该功能系统借助天然气、沼气、焦炉煤气等燃料系统，结合一些中小型发电机组，如燃气内燃发电机组、微型燃机发电机组，与一些“余热锅炉”或换热器配套使用。按照能源的阶梯利用原理能够综合提升能源利用率，从而实现负荷中心周围的综合供应。本文结合某工厂厂区小型燃机分布式系统项目案例，分析其设计特征和经济性的优势。

1  分布式功能系统类型

按照相关分布式功能系统和电网的运行特征，可以分为“联网上网”、“并网不上网”、“独立无网”等类型。分析建筑类型可以将其分为“大型建设”、“公共建筑”、“独立工厂”和“城区综合”等系统。

2  相关小型燃机分布式项目实例分析

2.1  项目概况

A厂位于某市工业区，主要工作是汽车生产。该工厂常年用电量较高，且十分稳定。有着稳定的蒸汽负荷功能。在环境建设影响下，当代大力推进用“燃煤锅炉”以及“清洁能源”代替整个工厂供能运行。对此，企业家和自身电力消耗以及蒸汽负荷建设的需求在保障一定燃气供应的基础上，通过方案分析和论证，最终采取小型燃汽轮机方案。

2.2  相关负荷分析

2.2.1  热负荷分析

A厂内部已经建成8km总长的蒸汽联合管道。现已连接内部3个整车厂、发动机厂，形成了锅炉房为主要供应中心，全区域联网供汽的条件。据相关数据分析，该装置运行和全面蒸汽负荷需求有关。在冬季时期，该设备运行为280吨/小时，而夏季需求较低，约为40吨/小时。其中每日周期稳定在两个小时左右，负荷程度为60吨/小时，用汽点压力约在0.6Mpa。

2.2.2  电负荷分析

为了保障该工厂有稳定的电力功能。该汽车工厂周边建设两路35KV的降压站。每一个降压站内部设置多台35KV/10KV变压器，分别为二廠、三厂发动机供电。据分析，降压变压器负荷特征如下：

（1）季节差异。全面不同季节用电耗能差异较大，其中夏冬季节和春秋季节差异最为明显;

（2）每日差异。每日用电能存在阶梯特征。其中办公时段耗电量达到峰值。通常17点后用电量下降到平均水平。凌晨1点到5点之间用电量开始下降，第二天开始循环用电，且每日用电量呈现波动性特征;

（3）用电设备分析。据统计分析，A厂发动机二厂的两台变压器的电负荷在6012～14126KW之间，其中凌晨时段的电负荷主要集中于5950～8150KW之间，其余时段呈现波动特征，且均高于8000KW。对于三厂而言，三厂全年最低电负荷为1700KW，最高仅为9800KW，凌晨时段用电负荷均在3000～4200KW之间，其余时段不超出5000KW。以此分析，工厂店里进行规划后，用电负荷会再次增加2000KW。

3  系统和工艺分析

3.1  系统燃机配置

经过分析之后，A汽车生产厂的相关电力负荷和蒸汽负荷适合小型燃汽轮机发电机组。选取5500～6500KW之间的单机容量，一方面能够保证机组发出的电力实现自发自用，另一方面能够利用燃机使用后的余热蒸汽，综合提升能源的利用率，带动项目的经济建设和降低对环境的影响。结合相关技术进行对比，其中有三项燃气配置装置作为备选，现将相关燃机技术参数对比分析如表1所示。

由表1可知，MGT620的燃机发电效率高，蒸汽产量大。同时，西门子SGT-200机型发电效率低，但是蒸汽产量大，而索拉T65燃机发电效率好，但是蒸汽产量相对少。经过综合对比分析，本项目案例设计选取了MAN的MGT620机组。

3.2  余热锅炉配置

本项目选取的是苏州海陆重工生产的余热锅炉机，其中标识额定蒸发量为14.3t/h，额定蒸汽参数为1.3Mpa，为195℃余热锅炉。配置热锅炉和燃机设备数目一致。其中产生的蒸汽一并进入原有蒸汽管网，与原有设备一起运行，以满足厂区峰值负荷需求。在进行锅炉处理时，要注意设置相关烟气旁路，以减少高温烟气排除时的安全隐患。

3.3  加压系统

由于市政燃气管网输送厂区燃气压力为0.85Mpa，为保障整个燃气系统的供应稳固和完善，需要设置相关燃气供应加压系统。该系统由稳压装置、计量、监测预警和保护系统装置构成，整个系统设置有四套加压系统，其数目和燃机对应。

3.4  其他辅助系统

为了保证整个小型燃机分布式供能系统正常运行，本项目还设置了CCHP智能控制系统，安置了一套循环冷却系统。

3.5  相关工艺处理流程

经过相关装置设备运行设计后，该项目工艺处理流程如图1所示。

4  小型燃机分布式供能系统设计经济效益分析

4.1  功能系统投资设计估算

该项目设计改建需要购置以下设备：

（1）分布式供能站系统;

（2）燃气管网和室外蒸汽的配套设施;

（3）4台发电机组;

（4）4台蒸汽锅炉和燃气加压器;

（5）CCHP智能系统及配套设施。综合以上造价分析，小型燃机分布式供能系统总造价为2.55*104万元。

4.2  能源消耗投资

4.2.1  燃气

根据当地燃气价格，其中相关价格单价和价格用量如表2所示。

4.2.2  用电

当代实行时电价方式，其中35KV作为中间值，平均用电、峰值价格为0.95元/千瓦时;非夏季时段为0.90千瓦/小时，当超出规定值范围时，夏季时段为0.72元/千瓦时，非夏季时段为0.70元/千瓦时。

4.2.3  蒸汽价格

根据工厂建设分析，工厂使用的联网蒸汽价格为355元/吨。

4.4  相关经济效益分析

根据用电量、相关蒸汽使用量，以及方案经济效益进行分析，该项目适用于电价峰、平时间段运行，相关分布式功能系统经济效益分析如表3所示。

通过以上分析可知，本小型燃机分布式供能系统设计收益值为7385.66万元，估计理论靜态投资回收期在3.54a左右。

4.5  相关环境效益和资金补贴分析

本次项目采用的主要能源是天然气，其产生的环境污染比其他燃料要小，且能减少大气中含硫物和含氮物的影响，降低粉尘污染，该项目对社会环境有良性影响。除此之外，该项目的运行很大程度是依靠工业推动和技术创新。因此，结合国家相关政策，本项目建设能获得一定的政府资金补贴。

5  结  论

综上所述，本项目设计遵循了相关能源综合利用和梯度使用原则，该技术在发电特征和供热原理基础上，还全面综合地考虑了能源使用和生产耗能的现状，对优化系统配置和运行发挥了重要作用。本文结合A厂相关案例对小型燃机分布式供能系统进行了分析，并探究了其经济效益和使用可行性，并在最后结合小型燃机分布式功能系统设计使用特征，对其作出了经济效益分析，这为提升公司运行效益和工业环境建设提供了良好的示范。希望未来能有更多的类似企业将小型燃机分布式供能系统投入生产使用，为企业建设和我国工业经济创造更多收益。

参考文献：

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作者简介：陈云峰（1980-），男，汉族，内蒙古人，副总经理，工程师，学士，研究方向：清洁发电及新能源。

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