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 | 8 | 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 | 元 | 880,464.00 |
| #2SC燃机造价 | 元 | 735,446.40 |
| #3SC燃机造价 | 元 | 735,446.40 ` |
| #4SC燃机造价 | 元 | 735,446.40 |
| 设备总造价 | 元 | 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 | 元 | 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。