燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)的特點(diǎn)淺析

倪明

（中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司 湖北武漢 430071）

引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)以及國民生活水平提高，傳統(tǒng)的能源供應(yīng)方式越來越不適應(yīng)目前的社會發(fā)展了。人們越來越重視在經(jīng)濟(jì)增長的同時減少或降低對現(xiàn)有環(huán)境的污染或破壞。燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)做到了梯級利用能源，改善了人們的生活環(huán)境。

近幾年，國家相繼出臺了多項(xiàng)支持分布式能源系統(tǒng)的政策。《熱電聯(lián)產(chǎn)管理辦法》（發(fā)改能源〔2016〕617號）中提出：“鼓勵規(guī)劃建設(shè)天然氣分布式能源項(xiàng)目，采用熱電冷三聯(lián)供技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源梯級利用，能源綜合利用效率不低于70%。”《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出：“鼓勵發(fā)展天然氣分布式多聯(lián)供項(xiàng)目，支持發(fā)展燃?xì)庹{(diào)峰電站，結(jié)合熱負(fù)荷需求適度發(fā)展燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目。”

燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)一般由燃料系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)，自控系統(tǒng)等組成。按燃?xì)庠瓌訖C(jī)的類型不同，系統(tǒng)可分為微燃機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。

1 微燃機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)

微燃機(jī)即微型燃?xì)廨啓C(jī)，基本工作原理為：空氣經(jīng)壓氣機(jī)增壓后與燃料在燃燒室燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓煙氣推動渦輪做功和發(fā)電機(jī)發(fā)電。

微燃機(jī)的發(fā)電功率為30～200kW，產(chǎn)生的電壓等級為380V。其余熱為燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓瑹煔鉁囟燃s280℃左右，可利用換熱器制取生活熱水或利用溴化鋰空調(diào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)供冷供熱。

微燃機(jī)功率較小、占地少且余熱煙氣品質(zhì)較低，適合于醫(yī)院、賓館和樓宇等小型的冷、熱和電聯(lián)供系統(tǒng)。該系統(tǒng)廣泛運(yùn)用在醫(yī)院內(nèi)，利用微燃機(jī)發(fā)電保證了醫(yī)院雙電源的供應(yīng)，同時余熱產(chǎn)生的生活熱水可滿足醫(yī)院的基本熱水需求。該系統(tǒng)發(fā)出的電力一般自發(fā)自用，就地消納。該系統(tǒng)設(shè)備利用率高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，并且實(shí)現(xiàn)了能源的梯級利用，節(jié)能環(huán)保，得到了一定的社會效益。

2 內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)

內(nèi)燃機(jī)型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)主要由燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)及供電系統(tǒng)、煙氣余熱回收裝置、缸套水余熱回收裝置等組成。基本工作原理為：燃料和空氣混合，在內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的煙氣，煙氣膨脹做功，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出發(fā)電，余熱為燃燒后產(chǎn)生的煙氣以及燃燒做功時產(chǎn)生的缸套水。

大多數(shù)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)產(chǎn)品由汽車發(fā)動機(jī)改裝衍生而成，國外品牌主要依托自身的發(fā)動機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行二次開發(fā)，國內(nèi)品牌大多以進(jìn)口發(fā)動機(jī)作為母體改裝。汽車發(fā)動機(jī)做功驅(qū)動的是變速箱運(yùn)轉(zhuǎn)，而在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)做功驅(qū)動的是發(fā)電機(jī)。由于燃燒方式類似，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的空氣污染物主要為NOx。為消除燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)對環(huán)境的影響，在燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中一般會根據(jù)項(xiàng)目所在地的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置相應(yīng)的脫硝裝置。

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)具有發(fā)電效率高、余熱利用率高、環(huán)境變化（海拔高度、溫度）對發(fā)電效率影響較小，所需燃?xì)鈮毫Φ汀挝辉靸r低等突出優(yōu)勢。

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)電功率為30～10000kW，產(chǎn)生的電壓等級為380V。該系統(tǒng)發(fā)出的電力一般自發(fā)自用，有條件的地方可實(shí)現(xiàn)余電上網(wǎng)。其余熱為高溫?zé)煔猓煔鉁囟燃s400℃左右）和缸套水，主要利用溴化鋰空調(diào)機(jī)組實(shí)現(xiàn)供冷供熱。

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)所需燃?xì)鈮毫Φ停话愕氖姓細(xì)庵袎汗芫W(wǎng)均可滿足用氣壓力需求，故該系統(tǒng)布置范圍大，廣泛運(yùn)用于商場、辦公樓、公共交通樞紐、數(shù)據(jù)中心等大型公共建筑內(nèi)。尤其是冷熱負(fù)荷和用電負(fù)荷峰谷一致且需求量均較大的場合。而且由于其發(fā)電效率和余熱利用率高，其可大幅度提高能源的綜合利用率，減少用戶的用能開支。

3 燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)

燃?xì)廨啓C(jī)型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)主要由燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)及供電系統(tǒng)、煙氣余熱回收裝置等組成。基本工作原理為：從大氣中連續(xù)地吸入空氣，進(jìn)入壓氣機(jī)壓縮，壓縮后的高壓空氣進(jìn)入燃燒室，在燃燒室與高壓燃料混合燃燒，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓S即流入渦輪中膨脹做功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機(jī)葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫?zé)煔庾龉Πl(fā)電。余熱為做功發(fā)電后產(chǎn)生的高溫?zé)煔狻?/p>

用于分布式能源系統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電功率為2～50MW，產(chǎn)生的電壓等級為10kV。其余熱為燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓瑹煔鉁囟燃s500℃左右，主要利用換熱器制取蒸汽。一般用于用電負(fù)荷大且同時需要利用蒸汽的工廠或工業(yè)園區(qū)，例如汽車組裝廠、食品廠、紡織廠等。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率較低，約為30～34%，其占地少，運(yùn)行維護(hù)周期長（發(fā)電機(jī)大修周期6萬h左右）、排放的煙氣出口溫度高、煙氣中的氮氧化物濃度低。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組的發(fā)電電壓等級高、功率大，供電半徑大，適用于電負(fù)荷較大的場所。該系統(tǒng)所發(fā)出的電力一般自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組停機(jī)再啟動時間長，不應(yīng)頻繁啟停。為提高機(jī)組的使用率，該系統(tǒng)需不停運(yùn)轉(zhuǎn)，適合于熱電負(fù)荷穩(wěn)定可靠的地方。

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組一般需要次高壓或者高壓燃?xì)猓捎诖胃邏夯蚋邏喝細(xì)庖话惴笤O(shè)在城市的外圍，因此，該系統(tǒng)在投資建設(shè)前期應(yīng)了解高壓市政燃?xì)夤芫W(wǎng)的布置位置，盡量讓該系統(tǒng)位于高壓燃?xì)夤芨浇鼌^(qū)域。

4 結(jié)束語

綜上所述，各種燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了能源的梯級利用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。微燃機(jī)系統(tǒng)優(yōu)先利用在規(guī)模較小，同時需要生活熱水和用電的場所。內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)優(yōu)先利用在同時需要用冷熱和用電的場所。燃?xì)廨啓C(jī)優(yōu)先利用在同時需要蒸汽和用電的工廠或工業(yè)園內(nèi)。

在項(xiàng)目建設(shè)中，應(yīng)充分考慮用能項(xiàng)目的實(shí)際負(fù)荷情況以及周邊接水接電接氣等接入條件，并結(jié)合燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)的特點(diǎn)，因地制宜，選擇合適的系統(tǒng)組成，最大化提高能源的利用效率，做到經(jīng)濟(jì)上可行，技術(shù)上可靠。