吉林项目热电冷联产改造技术经济方案

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    吉林长春地区某一宾馆和商住楼组成的建筑群,目前采用柴油采暖制冷,经济负担巨大,希望采用先进技术改善现状。
    本项目现有3台2吨蒸汽锅炉、3台2吨热水公路,以及溴化锂冷水机组,担负21000平方米宾馆和19000平方米办公楼的采暖、制冷和生活热水供应。目前该项目平均电价为0.9元/kWh,锅炉燃料为轻柴油,油价为3200-3500元/吨。
    由于燃料成本过高,电价居高,造成企业成本支出过大。采用热电冷联产将十分有利于企业降低运营成本。
    经专家论证研究,采用技术先进、高效率的微型燃气轮机改造现有系统,从技术经济角度综合评估,是最为可行的。

 1、微型燃气轮机(简称:微燃机):
    微型燃机热电联产代表了21世纪能源利用的潮流:美国的能源专家将微型燃气轮机称之为能源的PC机(个人电脑),它在未来能源系统中的位置将处于与PC机在因特网中相同的位置,具有极大的发展前景。
    微型燃机并不是什么新技术,它是在飞机辅助发动机的基础上研制成的,具有大量的应用运行经验。
    其核心技术是:
    a、高速转子--转速在每分钟12万-6万转;
    b、烟气回注(可选部件)--将燃烧后的高温烟气通过一个设计紧凑的小型回热器实现回热循环,对燃料预热,提高系统能效;
    c、小型永磁发电机;
    d、大容量半导体变频技术;
    e、自动控制技术;f.空气轴承--保持转子在每分钟60000-150000转运行的。
    主要优点:
    a、体积小,重量轻,随处可放。一台宝曼80kW微型燃气轮机热电联产装置,可供热425kW,满足一座建筑面积6000-10000平米大楼的采暖、制冷与生活热水供应。其几何尺寸为:高 1.87m,长3.08m,宽0.85m,重量仅1.8吨;
    b、可以多台组合运行,加上蓄热水柜,能够灵活、可靠地对不断变化中的热、电需求进行适时调节;
    c、能通过电话线和自身的计算机系统指挥其自动运行,无需人员职守、运行费用低;
    d、燃气不用增压,可以直接从燃气高压管网取气,也可从低压管网抽气;
    e、可与直燃机连接实现热电冷联产,也可通过生产热水,与热水空调组合运行;
    f、综合投资低,用户端的能量利用效率高、设备运行效费比低,效益好。

 2、本项目装机方案:
    建议采用3台宝曼TG80S/C型 80kW单循环供热机组,加一台宝曼TG80Rec回热循环机组,前置于现有3台蒸汽锅炉中的2台,采用2拖1布置,将微燃机余热排入蒸汽锅炉,保留锅炉的燃烧器,作为补燃--再燃调节和备用手段。
    宝曼TG80S/C型 80kW单循环供热机组因为没有回热器,价格比较便宜,但系统对热没有调节能力。因此,需要一台宝曼TG80Rec回热循环机组担任系统调节和春秋季热水供应。该项目执行"以热定电"原则,不供热,不发电。
    发电装机容量320kW,为目前平均电力需求的50%左右,作为基本负荷。
    供热装机容量1700kW,理论制冷能力(COP1.3)2210kW。
                                                     系统保证能力

项目  单位 数值
保障面积 M2 40000
最大发电能力 kW  320
平米电量 w/M2 8
最大供暖能力 kW 1700
平米热量 w/M2 42.5
最大制冷能力 kW 2210
平米制冷量 w/M2 55.25

 3、项目定性:
    国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部和国家环保总局联合下发的计基础[2000]1268号《关于发展热电联产的规定》,第十四条规定:"以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统,适用于厂矿企业,写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应急突发事件等综合功能,在有条件的地区应逐步推广。"
    本项目属于:小型热电冷联产节能项目。
    项目近期在现有资源配置条件下,继续采用轻柴油为基本燃料,在本项目所在地区能源结构调整后,改用天然气燃料。
 4、设备年利用时间估算:
                      1台宝曼TG80Rec回热循环机组

项目 启始日 截止日 天数 日利用时 小时
采暖期 10月15日 4月15日 182 24  4368
制冷期 6月15日 8月15日 61 12  732
其他      122  976
   合计           6076


                      3台宝曼TG80S/C型 80kW单循环供热机

项目 启始日  截止日 天数  日利用时 小时
采暖期 11月1日 3月31日 182 24   4368
制冷期 6月15日 9月15日 61  12 732
 其他   122   0
 合计    5100


    3台宝曼TG80S/C型 80kW单循环供热机冬季采暖期不间断连续运182天,每天24小时,制冷期61天平均每天运行12小时,非采暖制冷期停机,这3台机组始终保持满负荷运行。1台宝曼TG80Rec回热循环机组在采暖、制冷期利用时间与其他3台相同,非采暖制冷期122天,每天平均运行8小时,平均供热出力为60%。
    全系统年平均利用时间为5344小时。

 5、设备性能:
                         宝曼TG80微燃机性能

回热率 % 0 20 40 60 80 100
发电机出力  KW 80 80 80 80 80 80
输出电力 KW 75.9 75.39 74.93 74.35 73.7 72.94
燃气压缩机用电量  KW 4.1 4.61 5.07 5.65 6.3 7.06
发电效率  %  23.04 20.34 18.40 16.36 14.56 12.86
排烟温度 oC 278 352 426 484 547 615
余热回收量 KW  155 216 277 323 372 425
供热效率 % 47.05 58.28 68.01 71.07 73.47 74.91
热电综合出力 KW  230.90 291.39 351.93 397.35 445.70 497.94
热电综合效率 % 70.09 78.63 86.40 87.42 88.02 87.76
燃料消耗量 mJ/hrs 1185.92 1334.16 1466.36 1636.22 1822.83 2042.57

    宝曼TG80微燃机热电联产效率高达87.76%,超过了一般小型燃油锅炉80%的效率,其中还将相当一部分能量转换为高价值的电能,因此具有极为突出的经济性。
    宝曼TG80微燃机自动化程度极高,无须专家运行看守。设备可以自动调频,直接跟踪电力系统频率、调峰,提供极高品质的电能,以400V电压直接进入380V内部电网。电力系统和用户内部配电系统均无需进行大的改造。
 5、设备价格:
    宝曼TG80微燃机2002年将正式进入中国市场,目前正在进行销售和售后服务系统建设。英国工厂造价、备件、海运费、关税和增值税等,预计2002年设备价格为:
                                  造价

#1Rec燃机造价 880,464.00 
#2SC燃机造价 735,446.40 
#3SC燃机造价 735,446.40 `
#4SC燃机造价 元  735,446.40 
设备总造价 3,086,803.20 

    本项目还将发生改造施工费用,具体费用由沃德维尔公司进行估算。

 6、计经分析:
             TG80CG回热循环/单循环供热系统经济回收分析

序号 项目 单位 回热循环(60%) 单循环  合计 燃油锅炉参照
1 机组数量 unit 1 3 4
2 单机发电出力 kW 80 80
3 单机供电功率 kW 78 78
4 总供电功率 kW 78 234 312 -312
5 发电效率 % 16.36 14.56
6 单机供暖功率 kW 323 425
7 总供暖功率 kW 323 1275 1598 1598
8 供暖效率 % 71.07 74.91 80
9 制冷COP 1.1 1.3 1.3
10 制冷功率 kW 355.3 552.5 2012.8 2077.40
11 总出力功率 kW 401 659 2378 1598
12 综合效率 % 88 116 80
13 单机燃料消耗量 mJ/hrs 1636  2043   
14 总燃料消耗量 mJ/hrs 1636 6128 7764 7191
15 折合柴油耗量 kg/hrs 37.94 47.37 0.00
16 柴油总耗量 kg/hrs  37.94 142.10 180.04 166.75
17 燃料增加支出 kg/hrs  13.29  
18 设备千瓦造价 元/kW 11288 11288
19 设备单机造价 元/unit 880,464.00 735,446.40 
20 设备总造价 880,464.00 2,206,339.20 3,086,803.20 
21 柴油价格  元/kg 3.3 3.3 3.3 3.3
22 燃料成本 元/hrs  125.21 498.91 594.12 550.28
23 电价 元/kWh 0.9000 0.9000 0.9000
24 发电收入 元/hrs 70.20  210.60 280.80 -280.80
25 年设备利用小时 hrs  6076 5100 5344 5344
26 年发电收入 元/a  426,535.20 1,074,060.00 1,500,595.20  -1,500,595.20 
27 燃料增加支出   元/a     234,298.49 
28 实际节约费用 元/a  1,266,296.71 
29 设备偿还周期 年   2.44  

    本项目在目前能源费用支出不变的前提下,不到2.5年即可回收设备投资,2.5年以后,每年可以节约126.63万元的能源费用支出,而设备的大修周期为10年,总寿命超过20年。

 7、结论:
    本改造项目完全负荷国家法律政策,属于国家明令鼓励发展的项目。
    项目经济性理想,可以在很短的周期内回收投资。投资回收后,每年从电费中节约资金120多万,对企业的持续发展意义重大。
    改造工期短,可在明年采暖期结束,制冷期未开始之交进行改造,不影响正常能源供应,不影响业主正常经营。

 8、注意的问题:
    实施改造工程,需要在市计委、经贸委立项。争取由政府出面依法协调电力关系。