分布式能源项目设备选型

分布式能源项目设备选型正确选型首先需要深入了解每一种设备的特性，虽然我们可以选择的技术和设备是很多的，但是由于项目的特性、用途、规模和资金情况决定了必然只有一种技术是最合适的。作为设计者，我们能不能筛选出这种正确的技术路线是一个关键因素。实际上，市场是不允许我们犯错误的，成套所在上海黄浦中心医院因大楼建筑设计院容量要求大了，所以导致项目容量过大，致使该所在以后的分布式能源项目设计竞争中承担了极大的负面影响。在分布式能源发展之初，因为每一个项目都具有示范和广告效应，如果出现问题人们未必会将责任归于设备，因为这些设备在国外运行的好好的。也未必将责任归于业主，因为业主不懂，最后承担责任的只有设计单位。1.1、燃气轮机:这是一种非常成熟的技术，从1939年第一台燃气轮机发电系统在德国运行至今65年，目前已经是一种在世界上普遍使用的可靠技术。在分布式能源项目中，我们主要使用的是小型燃气轮机，500-15000kW以下机组。小型燃气轮机发电效率一般在20-35%之间，个别机组可达到40%，余热全部是高品质的烟气，温度500℃左右，非常便于回收，热电联产效率一般在75-85%之间。燃气轮机余热的烟气中含氧超过15%，可以再加入燃料补燃。因为补燃是在500℃左右的基础温度上往上烧，燃料基本没有浪费，非常节能。在排放允许的范围内，补燃可以至少再增加1.5倍的供热量。燃气轮机运行成本比较低，大修周期30000小时左右。该技术最具有代表性的应该是美国Solar透平公司的产品，因为该公司占世界小型燃气轮机市场的70%以上。小型燃气轮机的氮氧化物排放15-80ppm,可以满足北京的环保要求。Solar机组参数项目单位土星20人马座40人马座50水星60金牛座60金牛座70火星90火星100太阳神130燃机出力Kw11813418423440725069672890611043912533千瓦燃耗kJ/kWh14987131661254192091209311281115551126511115燃耗量GJ/h17.741.053.137.561.371.9104.7117.6139.3天然气消耗量M3/h50312801510106617432158297733443961燃机发电折热能GJ/h4.2512.3011.2414.6618.2524.2232.6237.5841.12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0C512443502351496482468491482烟气流量t/h61.867.260.677.791.9138.20147.3176余热锅炉直接供热(蒸汽压力1034kPa,饱和）蒸汽量t/h3.78.310.64.61214.1192221.8蒸汽折净热能GJ/h9.0320.2521.8611.2229.2834.4046.3666.0077.40热电效率%71.03%72.35%77.41%69.02%77.53%77.24%71.43%88.08%87.95%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/h11.2037.9034.2040.8040.0050.9074.9076.1093.50天然气消耗量M3/h3181078972116011371447213021642659蒸汽量t/h8.424.721.222.529.131.951.354.766.0蒸汽折净热能GJ/h20.5060.2761.4954.9071.0087.60121.17133.47161.04热电效率%81.63%87.54%87.89%88.84%88.11%88.18%87.86%88.31%88.56%1.2、微型燃气轮机:是将传统燃气轮机技术与新技术的一种融合，它将燃气轮机微型化、简单化，并结合先进的回热技术，永磁发电技术、电力变频控制技术和智能控制技术进行了优化整合，使其成为一种白色家电化的能源设备。由于将燃气轮机复杂的转子一次精密铸造成一个轮盘上，让其浮在空气或磁悬浮轴承上高速旋转，带动永磁发电机高频发电，再变频到用户需求的负荷供电。这一工艺使维护成本和检修寿命得到根本改观。例如英国Bowman公司的微型燃气轮机大修周期3-5万小时，每半年换一次油滤，每一年换一次机油和空气过滤器，清洗一下燃料过滤器，与内燃机比较基本可以算得上免维护机组。微燃机发电效率12-28%，热电综合效率75-90%，烟气温度278-550℃。微燃机可以模块化组合使用，Bowman能够将8台可以调节供热量的TG80BG机组组合使用，组成一个发电80-640kW，供热150-2304kW的柔性系统，适应性极强。热量相当一台1200kW小型燃气轮机，电量与一台650kW燃气轮机可输出的电能没有区别，但650kW燃气轮机的发电效率只有21%，而微燃机模块组合可达27%以上。其设备运行的安全可靠性提高7倍，因为任何一台微燃机停机也仅损失1/8的电量。Bowman微型燃气轮机组合系统项目单位TG80RC-G-R机组数量Units12345发电容量kW80160240320400Bypass0%发电效率28%烟气温度℃260进气量kg/s0.811.622.433.244.05排气量kg/s0.821.632.453.264.08燃耗量kW287.76571.52863.281151.041438.80烟气余热量kW197.76391.52593.28791.04988.80排烟95℃可回收热量kW121.50251.00376.50502.01627.510.9MPa蒸气量kg/h181.01370.03551.04740.06921.07Bypass25%发电效率25%烟气温度℃337进气量kg/s0.811.612.423.224.03排气量kg/s0.811.632.443.254.07燃耗量kW323.61647.22970.831294.441618.05烟气余热量kW233.61467.22700.83934.441168.05排烟95℃可回收热量kW167.75331.51503.26671.02838.770.9MPa蒸气量kg/h247.30494.61741.91989.221236.52Bypass50%发电效率22%烟气温度℃413进气量kg/s0.801.602.413.214.01排气量kg/s0.811.622.433.244.05燃耗量kW369.15738.291107.441476.591841.74烟气余热量kW279.15558.29837.441116.591391.74排烟95℃可回收热量kW214.94429.87644.81859.751074.680.9MPa蒸气量kg/h316.86633.72950.581267.441584.30Bowman微型燃气轮机组合系统制冷量项目单位TG80RC-G-R机组数量units12345发电容量kW80160240320400排烟95℃可回收热量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冷吨USRt61.32130.64196.29262.21327.15COP-蒸汽1.071.071.071.071.07COP-烟气0.820.820.820.820.82Bowman微型燃气轮机组组合配置还可以与烟气吸收式制冷机组匹配使用，并利用制冷机组较高的排烟温度进行除湿。Bowman微型燃气轮机组合系统与烟气型直燃机组合项目单位TG80RC-G-R机组数量units12345发电容量kW80160240320400Bypass0%发电效率28%烟气温度℃260进气量kg/s0.811.622.433.244.05排气量kg/s0.821.632.453.264.08燃耗量kW287.76571.52863.281151.041438.80烟气余热量kW197.76391.52593.28791.04988.80排烟170℃可回收热量kW68.46136.91201.37273.82342.28制冷量kW88.99177.98266.98351.97444.96USRt21.3150.6271.93101.24126.55Bypass25%发电效率25%烟气温度℃337进气量kg/s0.811.612.423.224.03排气量kg/s0.811.331.992.653.32燃耗量kW323.61647.22970.831294.441618.05烟气余热量kW233.61467.22700.83934.441168.05排烟170℃可回收热量kW111.76231.53347.29463.06578.82制冷量kW150.49300.99451.48601.98752.47USRt42.8081.61128.41171.21214.01Bypass50%发电效率22%烟气温度℃413进气量kg/s0.801.602.413.214.01排气量kg/s0.811.622.433.244.05燃耗量kW369.15738.291107.441476.591841.74烟气余热量kW279.15558.29837.441116.591391.74排烟170℃可回收热量kW164.24328.49492.73656.98821.22制冷量kW213.52427.03640.55854.071067.59USRt60.73121.45182.18242.91303.641.3、燃气内燃机:突出的优势是单位造价低发电效率效率高，发电效率一般在35-41%。这是一种传统的能源利用设备，应用非常普遍，可以配到各种容量的机组。但有一利必有一弊，内燃机的余热有4种：500℃左右的烟气、90-110℃缸套冷却水、50-80℃中冷器冷却水和滑油冷却水，回收比较麻烦，特别是中冷器和滑油冷却水，如果不能及时利用就必须使用冷却塔降温，否则不能安全工作。此外，一般每500-750小时要更换机油，还要更换火花塞，大修周期可以达到3-6万小时，但每次大修的工作量非常大。所以，该设备运行成本比较高。一般机组排放在250-500mg/Nm3，但可以采用催化等技术降低排放。内燃机热电效率示意1.4、外燃机:采用斯特林循环技术的外燃机如同一个蒸汽式活塞发动机，但工质不是水蒸气，而是高压氢气。外燃机有一个热腔和一个冷腔，热腔燃烧加温工质，推动冷腔活塞运行驱动一个旋转斜盘推动发电机发电。这一技术使活塞不用在热端作功，既不消耗机油，也没有变温条件下的摩擦，所以，设备几乎不用维护，两年视情更换机油，一年加一次制造氢的去离子水。部件只有内燃机的50%，大修寿命达到5万小时，发电效率31.5%，热电综合效率82%以上，噪音65分贝（1米），氮氧化物排放8ppm，一氧化碳1ppm。而且也可以模块化组合使用，可以8台组合为一个440kW机组单元。该技术可以使用各种低热值燃料，只要燃料低热值达到2670大卡/m3，就可以正常允许发电。但是，有一利必有一弊，它的余热最高65℃，不足以用于制冷。1.5、余热锅炉:将烟气余热回收的气——水换热器，是一种非常成熟的技术。可以与燃气轮机、微燃机和内燃机匹配，回收其烟气中的热量。1.7、余热制冷机组:利用动力机余热的制冷机组：1