燃气内燃机热电机组的应用[Application of Gas-Engine CHP].doc

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1、燃气内燃机热电机组的应用[ApplicationofGas-EngineCHP]0引言能源生产和供应形式多样化已经成为必然发展趋势，燃气内燃机热电联产作为一种分布式能源，受到了世界各国的高度重视并得到广泛应用，是提高能源有效利用率、保护环境的有效途径。1燃气内燃机热电机组1.1工作原理图1所示为燃气热电机组的工作原理示意图，燃料进入内燃机燃烧做功，驱动发电机发电，生产的电能直接供用户使用，可以与公共电网并网；同时缸体、润滑油和烟气由内部循环冷却液冷却，被加热的内部冷却液与外部热力系统介质换热，直接采暖、供生活热水、吸收式制冷机、除湿等热用户；或者，缸体、润滑油与

2、烟气分为两个换热系统，缸体、润滑油加热采暖、生活热水，烟气通过外部换热器加热产生高温热水或蒸汽，供制冷、除湿用户。1.2机组的特点热电联产原动机可分为：柴油内燃机、燃气内燃机、燃气轮机、燃料电池、微燃机，下表列出了他们的特点。表1原动机比较　柴油机燃气机燃气轮机微燃机燃料电池容量（kW）810-500020-50001000-50000030-35010-2000发电效率(%)27-4522-4022-3618-2730-63综合效率(%)70-8070-9050-7050-7060-80燃料柴油燃气8天然气燃气燃气启动时间10s10s6min-1hr603hr

3、s-2days燃料供应压力--低压中压中压中低压噪音高高(中)中中低8检修时间(kh)25-3024-6030-505-4010-40NOX含量(ppm)900-1300150-300150-300小更小作为热电联产的一种原动机，燃气内燃机是一种经过实践检验的、非常成熟的设备，成套模块化的热电联产机组使系统效率优化、设计安装简单、运行管理自动化。与其他原动机相比，燃气内燃机具有发电效率和综合效率高、启动时间短、燃气供气压力低（不需要压气机）、污染物排放低等优点，燃气内燃机在供电功率20-5000kW范围内是较好的热电联产设备。2在德国的应用经验德国政府鼓励发展分

4、布式能源系统项目，制定了一些列行之有效的法律、政策和税制，并坚决贯彻执行，德国的电力产量中有7%来自于热电联产，1,400MW的小型项目(<10MW)。由于热电联产的效率高达80%以上，因此被德国许多市场开发商和产品认证机构认为是绿色的。在德国燃气内燃机热电联产项目主要应用在医院、游泳池、酒店、学校、住宅区、食品、制药工厂等场合。2.1应用方式燃气内燃机热电机组的应用方式分为基载机组和能源岛机组。2.1.1基载机组8作为基载机组使用的热电机组只供应用户的基础负荷；德国允许私人发电向公共电网供电，可以保证设备的运行时间，设计时按照以热定电的原则选择机组容量，

5、按照热负荷来确定机组容量，保证热电机组不小于6000小时的年运行时间。这种系统的特点是可以使热电机组始终在高的全效率情况下运行，投资回收期短，缺点是用户需依靠公共电网和其他热源来满足用户的峰值负荷。2.1.2能源岛机组作为能源岛机组使用的热电机组需满足用户的最大电负荷，运行和设计都以电定热。设置调峰锅炉，在热电机组产热量不足时，补充供热；设置热水池等蓄热装置，在热电机组产热量过剩时，蓄纳多余的热量。这种供能系统完全独立于公共电网，不依赖供电公司，减轻了公共电网的电力负荷，提高了能源供给的自主性，系统效率得到优化；缺点是用户初投资大，投资回收期稍长。这种系统比较适

6、用于电负荷和热负荷逐时分布较均匀的场合。2.2案例分析德国卢森堡城西部的“居住绿洲”项目采用能源岛技术，自己供应热能和电力，不依赖于外部电网，是一个非常有代表性的热电联产项目。2.2.1项目背景“绿洲”这一词汇体现了建筑和景观设计的整体概念，现代社会要求通过改善居住和生活空间品质满足每个人的个性化要求，独立供应能源，不受其他公共能源供应设施的制约，在城市与环境之间建立一种新颖的、弹性的相互依存关系，建成一座生态建筑区。项目包括住宅、学校、会所、物业服务、购物中心和医疗保健中心。该项目为当地的样板工程，在节能方面尤其突出。2.2.2系统原理项目向用户供电、采暖、供

7、生活热水、供游泳池热水和夏季供冷。系统以天然气和燃油为燃料，以模块化的燃气热电机组作为发电设备和供热设备；燃油燃气锅炉作为辅助热源，在热电机组产热不足时，投入使用；设置了紧急蓄热水池，热电机组产热量大于用户热负荷时，蓄纳多余的热量；另外设置冷却器，在热电机组给水温度过高时，投入使用，降低热电机组给水温度。整个系统全部采用自动化控制，中央控制器根据用户的负荷需求，控制设备的运行，通过调节各设备入口处的电动阀来实现最佳的运行工况，使系统效率达到最优化。下图为水系统原理图。2.2.3主要设备系统选择3台Buderus公司生产的热电机组作为发电和供热的热源，考虑到用户负

8、荷变化较大，选择2台12