微型热电联产在游泳池项目中的应用研究(..(一)

2、 美国STM动力公司4-120性外燃机热电联产机组:
位于美国底特律的STM动力公司经过20年的努力,在传统斯特林发动机的基础上,结合先进技术成果,成功地研制了新一代外燃机。
外燃机是一种外燃的闭式循环往复活塞式热力发动机,因它是在1816年为苏格兰的R.斯特林所发明,故又称斯特林发动机。新型外燃机气缸一端为热腔,另一端为冷腔。工质在低温冷腔中压缩,然后流到高温热腔中迅速加热,膨胀做功。燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧,通过加热器传给工质,工质不直接参与燃烧,也不更换,避免了传统内燃机的震爆做功问题,从而实现了高效律、低噪音、低污染和低运行成本。STM4-120型25kW级机组的发电效率为29.6%,高于同容量的内燃机和燃气轮机。设备也可以直接插在380V三相交流电插座上并入用户电网运行。STM外型照片

 STM外燃机性能发电输出功率kW25效率%29.6供热功率kW44供热效率%52.1燃料消耗量mJ304.05功率输出总量kW69热电总效率%81.7转速 rpm1800尺寸(长/宽/高)cm201/76/107大修周期hrs50000设备寿命年/hrs 20/150000氮氧化物ppm8噪音分贝68 STM4-120外燃机内部结构破面图



经济性能:
将微型燃气发电设备应用在游泳池中,大家最关心的问题是经济上有没有好处,能不能节约能源费用。进行经济性研究的基本前提条件如下。基本条件电价元/kWh0.660热价元/kWh0.214燃气价 元/m31.80燃机造价元980,577 利用时间hrs/年45761、 微型燃气轮机:微燃机在游泳池中应用的主要投资是设备造价,其他方面只需要利用现有系统即可。影响设备造价的因素很多,由于设备小可以布置在现有天然气锅炉房内,也可以放置在水泵间等地方,或者布置在室外。如果能够从天然气高压调压站接气,压力只要超过5.5公斤,就可以减少天然气压缩机的投资;如果是学校或研究单位,可以申请减免进口税。 TG80全额设备价格微型燃气轮机(回热)英镑50,000.00燃气压缩机英镑4,000.00 备件英镑2,000.00 合计英镑56,000.00  美元81,200.00 人民币672,336.00 进口税率%9.4增值税率%17税后人民币860,576.63运输安装调试人民币120,000.00 合计人民币980,576.63 微型燃气轮机2002年的造价加进口税和运输安装费用,预计造价最高在100万人民币之内。该设备每年还会逐步大幅度降低,预计2003年将下降到800美元/kW,2004年将降至700美元,如果在中国组装生产,造价将下降到500美元以下。设备大修周期为3万小时,总寿命20年,因此造价对成本的影响不大。影响最大的因素是天然气成本,1268号文件《关于发展热电联产的规定》中要求城市燃气部门对热电联产项目的气价给予优惠。北京燃气集团公司已经召集了相关会议,准备对热电联产项目给予优惠气价,冬季5个月1.8元/立方米,夏季7个月气价为1.4元/立方米。热电联产项目天然气应用价格冬季气价 元/m31.8冬季周期月5夏季气价元/m31.4夏季周期月7应用气价元/m31.5667微燃机经济性分析序号项目单位回热循环单循环直燃机-购电1单机发电出力kW75.9072.94 2发电效率%2612.86  3发电效率%5.656.30 4单机供暖功率kW150425 4255供暖效率%51.3874.91876单机燃料消耗量kWh292 567488.517天然气耗量m3/hrs30.1358.5650.428设备单机造价元/unit980,576.63980,576.63 9天然气价格元/M3 1.571.571.810燃料成本元/hrs47.2091.7490.7511电价元/kWh0.660.66 12发电收入元/hrs50.0948.14 13 热价元/kW0.21350.21350.213514热收入元/hrs32.0390.7590.7515运行费用支出元/hrs3.423.28  16设备折旧周期hrs9000090000  17折旧费元/hrs9.819.81 18 总收入元/hrs82.12138.8990.7519总支出元/hrs60.4295.0290.7520毛利润元/hrs21.7043.870.0021设备偿还时间hrs4518522353 22预计年设备利用小时hrs45764576  23微燃机偿还周期年9.874.88 24节约开支元/年99,306.48200,743.05 - 微型燃气轮机尽管造价比较高,每年平均可以节约10-20万元人民币,完全可以消除由于能源费用带来的亏损问题。但是,就设备利用而言,供热量越大,效率越高,经济性越好,所以最好由燃气热电联产设备担任供热的基本负荷。TG80 工况变化与设备投资回收关系分析回热率%0102030405060708090100发电机出力kW8080808080808080808080输出电力kW 75.9075.6575.3975.1674.9374.64 74.3574.0373.7073.3272.94燃气压缩机用电 kW4.14.364.614.845.075.365.655.986.36.687.06发电效率%23.0421.6920.3419.3718.4017.3816.3615.4614.5613.7112.86排烟温度oC278315 352389426 455484516547581 615余热回收量kW 150.00183.00216.00246.50277.00 300.00323.00347.50372.00398.50425.00供热效率% 45.5352.2858.2863.3768.0169.6271.0772.3373.4774.2374.91热电综合出力kW225.90258.65291.39321.66351.93374.64397.35421.53445.70471.82497.94热电综合效率%68.5773.9878.6382.7486.4087.0087.4287.7988.0287.9387.76 燃料消耗量 mJ/hrs11861260133414001466155116361730182319332043天然气耗量m3/hrs3436.1338.2540.15 42.0444.4846.9149.5952.26 55.4158.56发电收入元/hrs50.0949.9349.7649.6149.4549.2649.0748.8648.6448.39 48.14供热收入元/hrs32.0339.0846.1252.6359.1564.0668.9774.2079.4385.0990.75燃料成本元/hrs53.27 56.60 59.9362.8965.8669.6873.4977.6881.8786.8191.74运营成本元/hrs 3.42 3.403.393.383.373.363.353.333.323.303.28小时收益元/hrs25.4429.0032.5635.9639.3740.2841.2042.0442.8843.3743.86 设备回收周期hrs3854433812301152726624909243422379923324228662260822356设备回收周期年8.427.396.585.965.445.325.205.105.004.944.892、 燃气外燃机:外燃机体积更小,应用更为简便易行。STM的价格每年都会大幅度下降,2002年国际价格为1000美元/kW,2003年预计下降到800美元,2005年估计将会下降到500美元。STM公司计划在2003年在中国生产这一设备,价格下降余地将会更大。