邵旭峰

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

0 引言

在能源需求強(qiáng)度高的地區(qū)(如開發(fā)園區(qū)等)推廣使用天然氣分布式能源系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)運(yùn)用，有效提高能源利用率、緩解電網(wǎng)調(diào)峰壓力、減少城市污染物排放，且由于貼近用戶建設(shè)，可有效減少供熱及供冷損失，最大限度地提高能源利用率[1]。

如何挑選合適的分布式能源設(shè)備，對(duì)能源站最終能取得的效果有重要影響。本文以江蘇金湖某分布式能源站工程(以下簡(jiǎn)稱某分布式能源站)燃?xì)廨啓C(jī)(以下簡(jiǎn)稱燃機(jī))選型為例，依據(jù)“供熱制冷能力、整體經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)先，同時(shí)以機(jī)組性能、環(huán)保為基礎(chǔ)，合理考慮維護(hù)服務(wù)能力”的原則，進(jìn)行燃機(jī)選型分析。

1 機(jī)組選型的幾個(gè)要素和原則

(1)必須滿足基本供熱制冷發(fā)電的需求。根據(jù)以熱(冷)定電的原則，在對(duì)開發(fā)區(qū)熱用戶進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，確定實(shí)際供熱量和未來(lái)供熱量發(fā)展的趨勢(shì)；同時(shí)，確定日最大、最小供熱量(早晚峰供熱量)，在明確實(shí)際供熱需求的基礎(chǔ)上確定最佳機(jī)組類型[2]。

(2)經(jīng)濟(jì)效益方面，不僅考慮燃機(jī)的單機(jī)效率，而且要求燃機(jī)廠家按照打捆招標(biāo)的需求給出搭配相應(yīng)汽輪機(jī)、余熱鍋爐以后的整體聯(lián)合循環(huán)效率，以及不同供熱、制冷量下的聯(lián)供效率；采取供熱制冷發(fā)電聯(lián)供效率總體優(yōu)先的原則，綜合考慮各種狀態(tài)下的整機(jī)效率。

(3)燃機(jī)機(jī)組技術(shù)的可靠性、穩(wěn)定性。

(4)燃機(jī)檢修的便利性、成本、檢修間隔，供貨商服務(wù)的能力；檢修時(shí)對(duì)運(yùn)行供熱的影響程度。

(5)其他因素，如排放、供貨時(shí)間、業(yè)績(jī)等。

2 工程概況

某分布式能源站以“西氣東輸”工程天然氣為支撐，根據(jù)服務(wù)區(qū)域的工業(yè)熱負(fù)荷、供冷負(fù)荷需求，并考慮供熱穩(wěn)定性的要求，按照“以熱定電、搬遷替代小煤電”的原則，建設(shè)2套30 MW級(jí)的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)冷熱電三聯(lián)供分布式能源站。供熱調(diào)研情況見表1。

表1 全年熱負(fù)荷分布

考慮空調(diào)負(fù)荷(供汽)后，近期能源站的蒸汽負(fù)荷分別為平均35.04/35.30 t/h(夏/冬)、最大46.63/46.89 t/h(夏/冬)、最小29.68/29.94 t/h(夏/冬)，3 000 kW的空調(diào)冷負(fù)荷由溴化鋰系統(tǒng)直供承擔(dān)；未來(lái)能源站的蒸汽負(fù)荷分別為平均61.90/62.20 t/h (夏/冬)、最大 78.95/75.25 t/h (夏/冬)、最小45.03/45.31 t/h(夏/冬)。

表2 機(jī)組基本情況

表3 機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能比較

注：①為純凝工況下數(shù)據(jù)；②為燃機(jī)基本負(fù)荷時(shí)數(shù)據(jù)；③為燃機(jī)基本負(fù)荷設(shè)計(jì)抽汽量時(shí)數(shù)據(jù)；④為川崎最大抽氣量30 t/h時(shí)數(shù)據(jù)。

根據(jù)表1中冷熱負(fù)荷，考慮到實(shí)際供熱時(shí)的不確定性及日均熱負(fù)荷變化，主機(jī)方案選擇了2套“一拖一”30 MW等級(jí)燃機(jī)+抽凝式汽輪機(jī)組的配置方案，單套供熱在30～40 t/h之間，近期一臺(tái)供熱、一臺(tái)發(fā)電即可滿足要求，未來(lái)也能適應(yīng)供熱的增長(zhǎng)[3]。在此基礎(chǔ)上，該項(xiàng)目選擇了4種燃機(jī)機(jī)型，分別為西門子SGT-700、川琦L30A、三菱 H25(32)、GELM2500+G4，要求廠家根據(jù)配置方案提供相關(guān)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行投資比較。

3 機(jī)組性能、價(jià)格比較

3.1 基本情況

4種型號(hào)機(jī)組基本情況見表2。由表2可知：西門子和GE作為老牌燃機(jī)廠家，其產(chǎn)品質(zhì)量有一定優(yōu)勢(shì)；三菱的國(guó)產(chǎn)化程度較高，為以后的維修帶來(lái)便利；從供貨時(shí)間上看，GE的LM2500最佳，適用于需要盡早投產(chǎn)供熱的情況；業(yè)績(jī)方面，LM2500最多，川崎L(zhǎng)30A則明顯較少。

3.2 經(jīng)濟(jì)性能比較[4]

4種型號(hào)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能比較見表3。

(1)從機(jī)組容量、性能指標(biāo)、供熱能力等方面初步分析，4種機(jī)型均能達(dá)到最低要求。

(2)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電功率方面，三菱、GE、西門子基本相同，川崎稍低；供熱量方面，三菱最大，GE、西門子相差不多，川崎燃機(jī)供熱能力稍低。

(3)從機(jī)組效率方面分析，單機(jī)效率最高的是川崎，次之GE、西門子，三菱最低；純凝工況時(shí)，4家相差不大；隨著機(jī)組供熱量增加，冷熱電聯(lián)供效率西門子、GE較高。

3.3 機(jī)組整體結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能的比較

機(jī)組整體結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能比較見表4。

(1)就燃機(jī)類型分析，重型燃機(jī)質(zhì)量大、應(yīng)力小，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，天然氣壓力要求低；航改機(jī)質(zhì)量小、應(yīng)力大，設(shè)計(jì)復(fù)雜，天然氣壓力要求高，一定場(chǎng)合需要增壓裝置[5]。

(2)就內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，H25單軸、中分面布置、管式燃燒器，比較簡(jiǎn)單；SGT-700、L30A雙軸中分面布置；LM2500雙軸套裝布置(大小修不能用開缸的方式，受損部分的套件要整體拿下，安裝時(shí)對(duì)中和變形不易控制)，同時(shí)燃燒器有75噴嘴環(huán)形布置、2套潤(rùn)滑油系統(tǒng)，較為復(fù)雜。

(3)排放均能滿足要求，低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 售后及維修比較

售后及維修比較見表5。

(1)維修間隔。如長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，則L30A最有優(yōu)勢(shì)；如頻繁啟停，則SGT-700，LM2500+G4占優(yōu)。從本工程供熱情況分析，需1臺(tái)燃機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，1臺(tái)供熱高峰期頂峰運(yùn)行，綜合考慮SGT-700略佳，LM2500+G4次之。

(2)維修方式及用時(shí)。大修均以更換為主，其中SGT-700，L30A，LM2500+G4大修必須返廠，H25現(xiàn)場(chǎng)維修；正常用時(shí)H25最短，如增加費(fèi)用采用租賃方式，SGT-700，LM2500+G4用時(shí)較短。

表4 機(jī)組整體結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能比較

表5 售后及維修比較

注：EOH為等效運(yùn)行小時(shí)數(shù)。

(3)維修成本。三菱、西門子較低，GE、川崎較高。

(4)緊急情況的服務(wù)能力。西門子：武漢有零部件儲(chǔ)存基地，可24 h更換燃燒器。川崎：暫未能提供及時(shí)的備件服務(wù)，東汽廣州檢修公司可承擔(dān)部分臨時(shí)性部件檢修工作。三菱：南京設(shè)立的燃機(jī)服務(wù)公司提供緊急情況下的技術(shù)服務(wù)、備品交付。GE：備件儲(chǔ)備情況好,出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，保證24 h工程師到位，48 h零部件到位，所有問(wèn)題7 d解決。

3.5 價(jià)格比較

由供貨商預(yù)估了燃機(jī)價(jià)格及在打捆招標(biāo)情況下整套機(jī)組預(yù)估價(jià)格(包括汽輪機(jī)和余熱鍋爐)，見表6。由表6可知，價(jià)格方面GE和三菱機(jī)組較有優(yōu)勢(shì)。

表6 燃機(jī)價(jià)格及預(yù)估價(jià)格 萬(wàn)元

4 結(jié)論

針對(duì)本工程的現(xiàn)狀，熱負(fù)荷相對(duì)飽滿，對(duì)機(jī)組的供熱能力和連續(xù)可靠運(yùn)行要求較高。對(duì)調(diào)研的4種機(jī)型作以下結(jié)論：(1)川崎L(zhǎng)30A機(jī)型出力較小，余熱利用率較低，不適合本工程；(2)三菱H25機(jī)型能夠滿足本工程需要，在維護(hù)和檢修上均有優(yōu)勢(shì)，但總體熱效率略低于GE和西門子；(3)西門子SGT-700機(jī)型尾部利用能力大，總體熱效率高，設(shè)備可用性、可靠性高，但業(yè)績(jī)較少，交貨期較長(zhǎng)，是本工程的次選機(jī)型；(4)GE的LM2500+G4機(jī)型單循環(huán)效率高，尾部余熱利用能力較大，產(chǎn)品成熟，投產(chǎn)業(yè)績(jī)多，供貨周期短，后續(xù)維護(hù)服務(wù)能力強(qiáng)，價(jià)格合理，唯一缺點(diǎn)是維護(hù)成本較高，是本工程的主選機(jī)型。

[1]徐建中，鄧建玲.分布式能源定義及其特征[J].華電技術(shù)，2014，36(1)： 3-5，77.

[2]宋偉明.天然氣分布式能源項(xiàng)目開發(fā)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].應(yīng)用能源技術(shù),2016(10):9-13.

[3]夏立峰.天然氣分布式能源站裝機(jī)方案選擇及節(jié)能分析[J].科技資訊，2014(9)：116-117.

[4]張丹，高頂云，郭甲生，等.分布式能源系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組特性及選型原則[J].煤氣與熱力，2013，33(10):20-23.

[5]秦淵，陳昕，王華超.分布式能源站燃?xì)廨啓C(jī)的選擇[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2013，26(2):34-38.