淺析微小型燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電領(lǐng)域的擴(kuò)展發(fā)展

摘 要：當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對(duì)能源和環(huán)境的需求量都是過去無法比擬的。特別是最近幾年城市綜合環(huán)境水平堪憂，多地pm2.5數(shù)值爆表，輿論不約而同的將矛頭指向了工業(yè)領(lǐng)域，特別是石化，發(fā)電及其他高污染制造型工業(yè)。而作為污染源的一環(huán)，發(fā)電企業(yè)特別是火力發(fā)電廠，其高粉塵、濃排放和大量溫室氣體特點(diǎn)不斷見諸媒體。而作為替代方案之一，燃?xì)獍l(fā)電以其粉塵低、排放相對(duì)減少、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)為許多發(fā)電業(yè)主所青睞，特別是燃?xì)廨啓C(jī)，以其方案配置豐富，建設(shè)周期短，全廠熱效率高等特點(diǎn)更是成為了首選。但縱觀國(guó)內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，主要還是以重型化，規(guī)模化為主，微輕型燃?xì)廨啓C(jī)如何才能找到自己的發(fā)展市場(chǎng)，小型化的燃?xì)廨啓C(jī)如何做才能在分布式發(fā)電領(lǐng)域找到自己的藍(lán)海，這是本文即將論述的方向。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；微小型燃?xì)廨啓C(jī)；分布式發(fā)電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.053

0 引言

微型和輕型燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)于重型燃?xì)廨啓C(jī)而言，顧名思義，是單機(jī)功率范圍為25-300kw，外形尺寸偏小，內(nèi)部級(jí)數(shù)和燃燒器偏少的燃?xì)廨啓C(jī)，微型燃?xì)廨啓C(jī)一般與發(fā)電機(jī)及其他成套設(shè)備集中布置在小型柜體或箱體內(nèi)部，為樓宇辦公地提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。這類燃?xì)廨啓C(jī)一般采用徑流式流動(dòng)方式，全球范圍內(nèi)像Aurelia和Bladon Jets都是比較出色的生產(chǎn)商及方案提供商。輕型燃?xì)廨啓C(jī)種類豐富，有大型徑流式燃?xì)廨啓C(jī)，有小型化軸流式地面燃?xì)廨啓C(jī)，也有通過提高運(yùn)行壽命進(jìn)行改型的航空燃?xì)廨啓C(jī)。這個(gè)領(lǐng)域方案提供商和制造商有很多，最為出名有SIEMENS， GE POWER， SOLAR， RR等。

1 微小型燃?xì)廨啓C(jī)的擴(kuò)展市場(chǎng)

當(dāng)前微小型規(guī)模的燃?xì)廨啓C(jī)主要用于一些城市大型商業(yè)區(qū)、機(jī)場(chǎng)、工業(yè)區(qū)等地區(qū)與柴油引擎共同提供電力需求。但通過筆者多年從事燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)工作的經(jīng)驗(yàn)來看，其市場(chǎng)擴(kuò)展前景至少在如下幾個(gè)領(lǐng)域有發(fā)展。

1.1 礦區(qū)及能源開采地區(qū)

該地區(qū)特點(diǎn)主要是區(qū)域廣闊，分布較廣，電力要求高且穩(wěn)定。除了基本的開采所需的電力外，還有礦工運(yùn)輸、安全措施，通風(fēng)排氣，基本生活等多方面的電力需求。一般情況下電力來源往往通過附近電力網(wǎng)引接或者在開采之前建設(shè)自備中小型固定式發(fā)電廠。前者較為少用特別是較為偏遠(yuǎn)地區(qū)，即便距離較近，開采之后的高負(fù)荷需求對(duì)原有電力網(wǎng)的沖擊過大，不利于電網(wǎng)公司調(diào)度。后者雖然普遍，但主要問題在于建設(shè)周期較長(zhǎng)以及搬遷拆除而帶來的一系列問題。如果項(xiàng)目采用多業(yè)主合作模式比如PPP， DBF等方式，整體建設(shè)周期均會(huì)以項(xiàng)目成本核算，過長(zhǎng)的建設(shè)周期對(duì)項(xiàng)目受益者來講是不希望看到的。因此快裝式或移動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)方案就是該類型地區(qū)的最優(yōu)解。只有前期提供簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)和地平工程、引入低壓市政用氣和基本供水，待燃機(jī)模塊運(yùn)抵，通過簡(jiǎn)單的組裝和電力接入，在很短時(shí)間就能開始發(fā)電。

1.2 欠發(fā)展地區(qū)或新興發(fā)展地區(qū)

該部分地區(qū)特點(diǎn)主要是沒有相應(yīng)的配套設(shè)施，為了滿足前期的發(fā)展，要在極短時(shí)間內(nèi)滿足工作人員和當(dāng)?shù)卦∶竦幕旧畋热绻╇姟⒌取Ｗ鳛閾碛懈咝芨吣鼙鹊娜細(xì)廨啓C(jī)方案，不僅能在極短時(shí)間能在目標(biāo)地安裝調(diào)試，還能通過高品質(zhì)的排氣為海水淡化工程提供必要的熱量來源。利用快裝式燃?xì)廨啓C(jī)成套方案解決當(dāng)?shù)赜秒娪盟畣栴}在東南亞許多國(guó)家和海島地區(qū)已經(jīng)有很多成熟的案例。

1.3 移動(dòng)式工程電力需求

這類用電領(lǐng)域主要集中在許多大型科學(xué)研究、試驗(yàn)場(chǎng)地及周期性搬遷類工業(yè)。顯而易見，如果采用固定式發(fā)電廠肯定是不切實(shí)際且前期投資和周期過長(zhǎng)。擁有移動(dòng)式特點(diǎn)的小型燃?xì)廨啓C(jī)就發(fā)揮作用，比如集裝箱式、浮動(dòng)船式或者車皮式燃機(jī)方案。

2 微小型燃?xì)廨啓C(jī)的多樣性選擇

除了應(yīng)用領(lǐng)域多樣式以外，微小型燃?xì)廨啓C(jī)自身配置方案也多樣式，該節(jié)主要針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)撬裝式方案多樣性進(jìn)行闡述。

2.1 集裝式移動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)

該類型方案最為成熟的是有GE power生產(chǎn)的TM2500型燃?xì)廨啓C(jī)。該方案本體采用LM2500航改機(jī)，將本體、排氣、控制單元（典型分配方式）分別集成成三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱中，通過卡車運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，然后通過現(xiàn)場(chǎng)拼接，外圍供氣、供水、電網(wǎng)連接，在極短時(shí)間（一般11-30天）就可以進(jìn)入調(diào)試階段。目前在東南亞、非洲、中東等許多地區(qū)均采用這種方案，同時(shí)因其移動(dòng)便利性，該方案也可以作為過度或者臨時(shí)供電需求為大型發(fā)電廠建設(shè)周期空檔期提供穩(wěn)定電力。在國(guó)外有許多類似的發(fā)電設(shè)計(jì)咨詢公司利用這種方案提供定制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝以及燃機(jī)租賃服務(wù)。

2.2 浮動(dòng)船式燃?xì)廨啓C(jī)

這類型方案是將單臺(tái)或多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)及成套設(shè)備布置在浮動(dòng)駁船上，在制造廠整體組裝，并通過拖船或者大型運(yùn)行船將其運(yùn)輸?shù)侥康牡睾８邸ｎ愃萍b箱式移動(dòng)燃機(jī)，該方案也能在極短時(shí)間內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試。所不同的是，該方案機(jī)型應(yīng)用更廣，可根據(jù)業(yè)主供電需求在小型到重型燃?xì)廨啓C(jī)自由選取。但由于是浮動(dòng)基礎(chǔ)，對(duì)燃機(jī)自身在周期運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行提出了要求，同時(shí)該類方案對(duì)發(fā)電設(shè)計(jì)公司對(duì)燃機(jī)、船舶、選址等方面都有綜合性要求。

2.3 火車箱集成式燃?xì)廨啓C(jī)

該方案類似集裝箱式移動(dòng)方案，所不同的在于運(yùn)輸方式采用鐵路。因此在建設(shè)前期需要額外鋪設(shè)鐵軌。該方案一般容量大于集裝箱式燃?xì)廨啓C(jī)，因此適用用電需求較大且本來就要鋪設(shè)運(yùn)輸用鐵軌的領(lǐng)域。

3 微小型燃?xì)廨啓C(jī)的其他燃料選擇

當(dāng)前燃?xì)廨啓C(jī)主要燃燒以甲烷為主的天然氣或者柴油（和重油），但隨著當(dāng)前對(duì)資源保護(hù)和環(huán)境需求提出更高的要求，許多燃機(jī)制造研發(fā)企業(yè)也在積極測(cè)試新的替代燃料。

3.1 氫氣燃料

該種燃料具有分子量小，體積比熱容小但質(zhì)量比熱容大等特點(diǎn)。作為一個(gè)非常理想燃料，氫氣能夠在單位重量下提供龐大的能量。當(dāng)前很多國(guó)家已經(jīng)開始增加氫氣提氣點(diǎn)和增加氫氣汽車的供應(yīng)，逐步取代人們對(duì)汽油的依賴以減輕溫室氣體排放。燃機(jī)在氫氣燃燒領(lǐng)域上很多國(guó)家做過大量的試驗(yàn)，比如IGCC，純氫燃燒和天然氣摻燒等方式，以美國(guó)圣地亞哥（San Diego）國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)來看，在穩(wěn)態(tài)燃燒速度（Laminar burning velocity）方面，在甲烷中摻燒50%的氫氣效果最好，純氫氣燃燒效果不如摻燒，但通過增加氫氣壓力燃燒有一定改善。筆者認(rèn)為，純氫燃燒在未來是燃機(jī)的一個(gè)很重要的發(fā)展方向，不僅對(duì)于環(huán)境和地底資源的保護(hù)，同時(shí)也能將燃機(jī)結(jié)構(gòu)，燃燒方式推向一個(gè)新的高度。

3.2 生物燃料

生物燃料（Biogas or Bio methane）是通過農(nóng)作物、植物進(jìn)行生物降解生成可燃燒氣體或液體。其主要成分主要甲烷和其他多鏈碳?xì)浠?/p>

合物。該種燃料目前開始廣泛應(yīng)用于汽車燃料摻燒中以減少天然氣或者石油的開采。將這種燃料應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)優(yōu)點(diǎn)主要包括：

（1） 減少石油和天然氣開采。利用生物燃料替代天然氣或者石油，除了避免地底資源過度開發(fā)，也能避免由于人類開采（Earthmoving）對(duì)周圍動(dòng)植物生態(tài)帶來破壞。

（2）減少粉塵排放。相比固體生物燃料燃燒發(fā)電，經(jīng)過降解后的燃料氣體或者液體能夠從根本解決尾部煙氣中的粉塵含量。

（3） 提供農(nóng)作物殘留物治理，提供農(nóng)民收入。相比燃燒秸稈或者其他農(nóng)作物殘留物，幫助農(nóng)民回收，將其轉(zhuǎn)化為可利用燃料，并給予農(nóng)民響應(yīng)的報(bào)酬，不僅提供農(nóng)民的積極性和收入，也能從農(nóng)業(yè)方面治理肆意放火燃燒殘留物的問題。

4 結(jié)論

綜上所述，筆者通過對(duì)市場(chǎng)、機(jī)型、燃料三方面對(duì)燃機(jī)發(fā)展做了簡(jiǎn)單系統(tǒng)的闡述，對(duì)微小型燃?xì)廨啓C(jī)的未來的市場(chǎng)發(fā)展充滿了信心。微小型燃?xì)廨啓C(jī)的自身結(jié)構(gòu)和效能不僅滿足當(dāng)前社會(huì)用電需求、也能滿足低排放改造的要求。事實(shí)上，燃機(jī)發(fā)展的前景遠(yuǎn)不止于文章提到的這些。這需要所有的燃機(jī)人不斷的開拓努力，努力把燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展推向一個(gè)新的高度。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：李莎莎（1984-），女，四川德陽(yáng)人，碩士，工程師，從事燃?xì)廨啓C(jī)營(yíng)銷工作。