微型熱電聯(lián)產(chǎn)在游泳池項目中的應用研究（二）

　　2、美國STM動力公司4-120性外燃機熱電聯(lián)產(chǎn)機組：
　　位于美國底特律的STM動力公司經(jīng)過20年的努力，在傳統(tǒng)斯特林發(fā)動機的基礎上，結合先進技術成果，成功地研制了新一代外燃機。
　　外燃機是一種外燃的閉式循環(huán)往復活塞式熱力發(fā)動機，因它是在1816年為蘇格蘭的R.斯特林所發(fā)明，故又稱斯特林發(fā)動機。新型外燃機氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫熱腔中迅速加熱，膨脹做功。燃料在氣缸外的燃燒室內(nèi)連續(xù)燃燒，通過加熱器傳給工質，工質不直接參與燃燒，也不更換，避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機的震爆做功問題，從而實現(xiàn)了高效律、低噪音、低污染和低運行成本。STM4-120型25kW級機組的發(fā)電效率為29.6%，高于同容量的內(nèi)燃機和燃氣輪機。設備也可以直接插在380V三相交流電插座上并入用戶電網(wǎng)運行。
　　STM外型照片　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　STM外燃機性能
　　
　　發(fā)電輸出功率kW25效率%29.6供熱功率kW44供熱效率%52.1燃料消耗量mJ304.05功率輸出總量kW69熱電總效率%81.7轉速rpm1800尺寸（長/寬/高）cm201/76/107大修周期hrs50000設備壽命年/hrs20/150000氮氧化物ppm8噪音分貝68
　　STM4-120外燃機內(nèi)部結構破面圖
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　經(jīng)濟性能：
　　將微型燃氣發(fā)電設備應用在游泳池中，大家最關心的問題是經(jīng)濟上有沒有好處，能不能節(jié)約能源費用。進行經(jīng)濟性研究的基本前提條件如下。
　　
　　基本條件
　　
　　電價元/kWh0.660熱價元/kWh0.214燃氣價元/m31.80燃機造價元980,577利用時間hrs/年4576
　　1、微型燃氣輪機：微燃機在游泳池中應用的主要投資是設備造價，其他方面只需要利用現(xiàn)有系統(tǒng)即可。影響設備造價的因素很多，由于設備小可以布置在現(xiàn)有天然氣鍋爐房內(nèi)，也可以放置在水泵間等地方，或者布置在室外。如果能夠從天然氣高壓調(diào)壓站接氣，壓力只要超過5.5公斤，就可以減少天然氣壓縮機的投資；如果是學校或研究單位，可以申請減免進口稅。
　　
　　TG80全額設備價格
　　
　　微型燃氣輪機（回熱）英鎊50,000.00燃氣壓縮機英鎊4,000.00備件英鎊2,000.00合計英鎊56,000.00美元81,200.00人民幣672,336.00進口稅率%9.4增值稅率%17稅后人民幣860,576.63運輸安裝調(diào)試人民幣120,000.00合計人民幣980,576.63
　　微型燃氣輪機2002年的造價加進口稅和運輸安裝費用，預計造價最高在100萬人民幣之內(nèi)。該設備每年還會逐步大幅度降低，預計2003年將下降到800美元/kW，2004年將降至700美元，如果在中國組裝生產(chǎn)，造價將下降到500美元以下。設備大修周期為3萬小時，總壽命20年，因此造價對成本的影響不大。影響最大的因素是天然氣成本，1268號文件《關于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》中要求城市燃氣部門對熱電聯(lián)產(chǎn)項目的氣價給予優(yōu)惠。北京燃氣集團公司已經(jīng)召集了相關會議，準備對熱電聯(lián)產(chǎn)項目給予優(yōu)惠氣價，冬季5個月1.8元/立方米，夏季7個月氣價為1.4元/立方米。
　　
　　熱電聯(lián)產(chǎn)項目天然氣應用價格
　　
　　冬季氣價元/m31.8冬季周期月5夏季氣價元/m31.4夏季周期月7應用氣價元/m31.5667
　　微燃機經(jīng)濟性分析
　　
　　序號項目單位回熱循環(huán)單循環(huán)直燃機-購電1單機發(fā)電出力kW75.9072.942發(fā)電效率%2612.863發(fā)電效率%5.656.304單機供暖功率kW1504254255供暖效率%51.3874.91876單機燃料消耗量kWh292567488.517天然氣耗量m3/hrs30.1358.5650.428設備單機造價元/unit980,576.63980,576.639天然氣價格元/M31.571.571.810燃料成本元/hrs47.2091.7490.7511電價元/kWh0.660.6612發(fā)電收入元/hrs50.0948.1413熱價元/kW0.21350.21350.213514熱收入元/hrs32.0390.7590.7515運行費用支出元/hrs3.423.2816設備折舊周期hrs900009000017折舊費元/hrs9.819.8118總收入元/hrs82.12138.8990.7519總支出元/hrs60.4295.0290.7520毛利潤元/hrs21.7043.870.0021設備償還時間hrs451852235322預計年設備利用小時hrs4576457623微燃機償還周期年9.874.8824節(jié)約開支元/年99,306.48200,743.05-
　　微型燃氣輪機盡管造價比較高，每年平均可以節(jié)約10-20萬元人民幣，完全可以消除由于能源費用帶來的虧損問題。但是，就設備利用而言，供熱量越大，效率越高，經(jīng)濟性越好，所以最好由燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)設備擔任供熱的基本負荷。
　　
　　TG80工況變化與設備投資回收關系分析
　　
　　回熱率%0102030405060708090100發(fā)電機出力kW8080808080808080808080輸出電力kW75.9075.6575.3975.1674.9374.6474.3574.0373.7073.3272.94燃氣壓縮機用電kW4.14.364.614.845.075.365.655.986.36.687.06發(fā)電效率%23.0421.6920.3419.3718.4017.3816.3615.4614.5613.7112.86排煙溫度oC278315352389426455484516547581615余熱回收量kW150.00183.00216.00246.50277.00300.00323.00347.50372.00398.50425.00供熱效率%45.5352.2858.2863.3768.0169.6271.0772.3373.4774.2374.91熱電綜合出力kW225.90258.65291.39321.66351.93374.64397.35421.53445.70471.82497.94熱電綜合效率%68.5773.9878.6382.7486.4087.0087.4287.7988.0287.9387.76燃料消耗量mJ/hrs11861260133414001466155116361730182319332043天然氣耗量m3/hrs3436.1338.2540.1542.0444.4846.9149.5952.2655.4158.56發(fā)電收入元/hrs50.0949.9349.7649.6149.4549.2649.0748.8648.6448.3948.14供熱收入元/hrs32.0339.0846.1252.6359.1564.0668.9774.2079.4385.0990.75燃料成本元/hrs53.2756.6059.9362.8965.8669.6873.4977.6881.8786.8191.74運營成本元/hrs3.423.403.393.383.373.363.353.333.323.303.28小時收益元/hrs25.4429.0032.5635.9639.3740.2841.2042.0442.8843.3743.86設備回收周期hrs3854433812301152726624909243422379923324228662260822356設備回收周期年8.427.396.585.965.445.325.205.105.004.944.89
　　2、燃氣外燃機：外燃機體積更小，應用更為簡便易行。STM的價格每年都會大幅度下降，2002年國際價格為1000美元/kW，2003年預計下降到800美元，2005年估計將會下降到500美元。STM公司計劃在2003年在中國生產(chǎn)這一設備，價格下降余地將會更大。
　　STM適用于大型游泳池的淋浴水加溫系統(tǒng)，或者小型游泳池的池水加溫�？梢�2-4臺以上聯(lián)合使用，提高調(diào)節(jié)靈活性。由于發(fā)電效率高，大修周期更長，經(jīng)濟性更突出。
　　
　　外燃機全額設備價格
　　
　　燃氣外燃機2002年價格美元25,000.00人民幣207,000.00進口稅率%9.4增值稅率%17稅后人民幣264,955.86運輸安裝調(diào)試人民幣20,000.00合計人民幣284,955.86
　　
　　
　　外燃機經(jīng)濟性分析
　　
　　項目單位STM外燃機燃氣鍋爐造價元284,956發(fā)電輸出功率kW250發(fā)電效率%29.6供熱功率kW4444供熱效率%52.185熱電綜合效率%81.785電價元/kWh0.66電收入元/hrs16.5熱價元/kWh0.21860.2186熱水加熱費元/hrs9.629.62單位維護費元/kWh0.045維護成本元/hrs1.125燃耗kWh84.4651.76小時天然氣消耗m38.725.34天然氣價格元/m31.5671.800天然氣費用元/hrs13.669.62折舊周期hrs100,000折舊費元/hrs2.85收入元/hrs26.129.6162支出元/hrs17.639.6162收益元/hrs8.490.00年設備利用時間hrs4576投資回收周期7.34節(jié)約開支元/年38,830.52
　　研究結論：
　　將游泳池項目采用微型燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)可以大幅度節(jié)約能源費用，經(jīng)濟效益明顯。采用燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)環(huán)境效益也非常突出，微燃機的氮氧化物排放25ppm，外燃機8ppm，而燃氣鍋爐在150ppm以上。使用微型燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)需要一個社會化的服務系統(tǒng)，對安全運行提供保障和技術支持。目前，北京群鷹公司和北京燃氣集團正在籌建這類公司，為客戶提供運行服務。國外已經(jīng)有不少體育中心和游泳池采用了這一技術，經(jīng)濟效益良好。
　　上述兩種設備都不能完全滿足游泳池的全部需求，可以采用部分太陽能熱水器和利用游泳池排水中余溫的水源熱泵來生產(chǎn)和回收熱能，對不足部分進行補充。同時，采用蓄熱技術，使能源需求與供應實現(xiàn)平衡。
　　
　　作者通訊地址：北京西城區(qū)宣武門西大街甲129號金隅大廈15A11郵政編碼：100031
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