维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第１１期 煤气与热力 ＧＡＳ＆ＨＥＡＴ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２００７ ２００７年１１月 燃气内燃机发电机组在ＬＮＧ接收站的应用 祝兆辉 （中国石油集团工程设计有限责任公司东北分公司，吉林吉林１３２００２） 摘 要： 介绍了燃气内燃机发电机组的优点，结合工程实例，对燃气内燃机发电机组在ＬＮＧ 接收站中应用的技术与经济性进行了探讨。 关键词： 燃气内燃机；发电机组； 液化天然气； 冷热电联产 中图分类号：ＴＵ９９５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４４１６（２００７）１１—００６７—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇａｓ－ｆｉｒｅｄ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｕｎｉｔ ｉｎ ＬＮＧ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ ＺＨＵ Ｚｈａｏ—ｈｕｉ （Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉｌｉｎ １ ３２００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｇａｓ—ｆｉｒｅｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｕｎｉｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｇａｓ－－ｉｒｅｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｆｏｎ ｅｎｇｉｎｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｕｎｉｔ ｉｎ ＬＮＧ ｒｅ・－ ｃｅｉｖｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｗｉｔｈ ａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇａｓ—ｆｉｒｅｄ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ； ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｕｎｉｔ；ＬＮＧ； ＣＣＨＰ 自１９９９年底，国家正式批准广东ＬＮＧ试点工 程总体项目一期工程立项以来，已经有福建、宁波、 燃气内燃机发电机组的突出优点是发电效率较 高，设备造价较低，发电效率通常为３０％～４５％，比 较常见的机型一般可达到３５％。无论是燃气轮机 发电机组，还是汽轮机发电机组，小型化后往往损失 上海、秦皇岛、汕头、大连等众多ＬＮＧ项目立项，并 进入实施阶段。这些ＬＮＧ项目是我国实施可持续 发展战略的重要组成部分，可优化沿海地区的能源 结构，改善生态环境，提高这些地区的国际竞争能 的是发电效率，但小型燃气内燃机发电机组的发电 效率明显高于普通燃气轮机发电机组及汽轮机发电 力，拉动全国经济的持续发展。根据可持续发展战 略，２１世纪世界电力的发展将更加体现能源的高 机组。对于相同输出功率的小功率发动机，汽轮机 发电机组的发电效率一般只有１１％～１６％，燃气轮 机发电机组的发电效率可达到２４％，燃气内燃机发 电机组的最高发电热效率可达４０％。烟气、汽缸套 冷却水、空气压缩机及润滑油的热量还可以回收用 效、洁净利用，建立合理的电力结构，实现良好的环 境保护。如何合理使用这些宝贵资源，是摆在我们 面前的一个重大课题。随着能源供应日益紧张，节 能降耗及提高能源利用率越来越引起人们重视。本 于供热、制备生活热水及通过吸收式制冷机供冷，从 而实现冷热电联产…。 ②可直接利用低压气源 文结合工程实例，对由燃气内燃机驱动的发电机 组——燃气内燃机发电机组在ＬＮＧ接收站的应用 进行分析。 在推进城市热电联产和天然气综合利用工作 中，如何直接利用城市低压管网气源，是发展小型区 １燃气内燃机发电机组的优点 ①发电效率高 域和楼宇天然气热电联产的关键。燃气轮机发电机 ６７－ －维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第ｌ１期 煤气与热力 表１ ３种发电机组技术与经济性参数比较 Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｍｏｎｇ ｔａｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｕｎｉｔｓ 组往往要将进入燃烧室的天然气压力提高到１．６ ＭＰａ以上，需要配置压气机，不利于低压管网的安全 运行，而且压气机的造价也比较高。燃气内燃机发 电机组可利用自身的涡轮增压器对天然气进行加 参数 发电效率／％ 燃料价格 （元压，可直接利用低压气源，这为天然气的有效合理利 用创造了条件。 燃气内燃机 天然气透 柴油 发电机组 平发电机组 发电机组 ４４．６ ３１．９ ４２．０ Ｌ １．４９元／ｍ １．４９ ｎｌ ３．７１ ③技术简单 单位发电量成本／ ・０．我国的内燃机工业有较好的基础，引进生产的 技术也较少，在我国发展燃气内燃机发电机组 比发展燃气轮机发电机组具有更加有利的条件。燃 ｋＷ～・ｈ ） ４０５ Ｏ．５２１ １．０７４ 设备造价／元 １０ ９５０×１０ １５ １４４×１Ｏ １１ ７８７×１０ 经管道送人燃气内燃机发电机组，进行燃烧做功带 动发电机发电，同时产生ｌ４．７ ｋｇ／ｓ、３９０ ｑＣ的烟气 经热量回收、质量控制后通过烟囱排气。质量 气内燃机发电机组的造价较低，便于市场推广，发电 量和供热量可实现小型化，便于一个企业、一幢楼宇 使用。随着制造工艺的提高及大量新材料、新技术 流量为４１ ｋｇ／ｓ的进水经低温空气冷却单元从３３ ｑＣ加热到３５ ｑＣ，接着与温度为６９ ｑＣ的润滑油传热， 温度由３５ ｑＣ升高到４０ ｑＣ。高温空气冷却单元将这 部分水从４０ ｑＣ加热到５０ ｑＣ，最后经汽缸套冷却水 的应用，燃气内燃机发电机组的可靠性大幅提高，大 修周期不断延长。例如卡特彼勒Ｇ３５００系列机组 大修周期可达５×１０ ｈ。 ④环保效果好 换热器加热后温度为５７ ｑＣ的水送人余热回收单元。 汽缸套冷却水的质量流量为４４ ｋｇ／ｓ，从９ｌ ｑＣ被冷 却到８５ ｑＣ。进入余热回收单元的水与烟气换热变 为低压蒸汽。ＬＮＧ接收站自备电站工艺流程见图 １。 烟气 烟气 燃气内燃机由于工艺特点，燃烧温度较低，通过 些先进技术加以控制，氮氧化物的排放浓度低于 燃气锅炉的排放水平。我国的ＬＮＧ项目均布置在 一沿海开放城市，而这些城市对环保的要求又比较高， 燃气内燃机发电机组恰好满足了这方面的要求。 ２工程实例 ①工程概况 ＬＮＧ接收站一般分为码头区、工艺区、公用工 程区、办公区４个区域。ＬＮＧ接收站的接收装置用 电负荷大部分为一级负荷，对供电可靠性要求较高， 应配置两个电源供电。某ＬＮＧ接收站一期工程的 接收装置最大用电负荷约１１．３４ ＭＷ，二期工程最 垂一 进水蒸汽 大用电负荷将达到ｌ９．５ ＭＷ。一期工程设计的自 备电站的供电能力不低于１５．０ ＭＷ，并预留满足二 期工程安装发电机组的位置。一期工程发电机组的 设置原则为２台运行、１台备用，每台均可负担全部 负荷的５０％，单台机组容量为７．５ ＭＷ。 １．低温空气冷却单元２．高温空气冷却单元 ３．润滑油换热器４．汽缸套冷却水换热器 图１ ＬＮＧ接收站自备电站工艺流程 Ｆｉｇ．１ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｐｒｉｖａｔｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＬＮＧ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｓｔａｔｉｏｎ ②发电机组选型 ④机组效率和余热回收 燃气内燃机发电机组、天然气透平发电机组与 柴油发电机组技术与经济性参数的比较见表１。燃 气内燃机发电机组的发电效率最高，单位发电量成 燃气内燃机发电机组的总效率超过９３％。２台 装机容量为７．５ ＭＷ的燃气内燃机发电机组正常运 行时余热回收可产生低压蒸汽（压力为０．８ ＭＰａ、温 度为１７５ ｑＣ、质量流量为７ ｔ／ｈ），可用于建构筑物的 供暖、ＬＮＧ气化器的供热等。还可以将回收的余热 本最低，可回收大量余热，环境保护效益高。因此， 本工程拟采用燃气内燃机发电机组。 ③工艺流程 来自ＬＮＧ接收站的天然气（压力为０．６ ＭＰａ） ・用于制冷，满足建构筑物（如ＬＮＧ接收站的办公区） 的供冷。 ６８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
祝兆辉：燃气内燃机发电机组在ＬＮＧ接收站的应用 第２７卷第１１期 ⑤经济性分析 （ｋＷ・月）。以一 经比较，采用方案２每年可节约电费９３２×１０ 市电电价采用两部电价，电度电价为０．４７ （ｋＷ・ｈ），基本电价为１９ ａ。燃气内燃机发电机组产生可利用的蒸汽７ ｔ／ｈ，每年可产生效益为５６０×１０ ａ，但增加回收 利用装置的造价为９ ９４０×１０ 元。按基准收益率为 期工程最大用电负荷１１．３４ ＭＷ为计算负荷，年运 行时间为８ ０００ ｈ／ａ，年消耗电量为９ ０７２×１０ ｋＷ・ｈ／ａ。 １２％、经济寿命为２０年计算，方案１的财务净现值 比方案２高１ ０９５×１０ 元。因此，方案２的经济性 好。 ａ．方案１ 两路电源均引自城市电网。ＬＮＧ接收站距城 燃气内燃机发电机组燃用的天然气就地取材， 属于清洁能源，且燃气内燃机相对燃烧温度较低，氮 氧化物的排放量低于燃气锅炉。这对沿海开放城市 的环境保护，缓解目前沿海开放城市的电力紧张状 况是非常有利的。采用市电供电，火力发电效率只 有３０％左右，而且火电厂燃用化石类燃料造成的环 市电网约５ ｋｍ，需敷设两条电源线长度为５ ｋｍ，并 安装２台２０ ＭＷ变压器，正常情况下分列运行，当 一台检修或发生故障时，另一台可负担全部负荷。 ａ，基本电费 ａ。两条电源 ａ，合计５ １７６×１０ 每年电费中电度电费为４ ２６４×１０ 为９１２×１０ 线的造价为５００ Ｘ １０ 元，变压器等设备的造价为 ５１０×１０ 元，合计１ ０１０×１０ 元。 ｂ．方案２ 一境污染非常严重。因此，采用燃气内燃机发电机组 发电的环保效益显而易见。 参考文献： ［１］ 左政，华贲，燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统 的比较［Ｊ］．煤气与热力，２００５，２５（１）：３９—４２． 作者简介：祝兆辉（１９７４一 ），男， 吉林省吉林市 人，工程师， 学士， 主要从事热能工程 路电源由自备电站提供，另一路电源引自城 市电网，作为备用电源。ＬＮＧ接收站距城市电网约 ５ ｋｍ，需敷设一条电源线，安装一台２５ ＭＷ变压器， 可负担全部负荷。自备电站作为主要电源，根据表 １中数据，采用燃气内燃机发电机组的发电成本为 ０．４０５ （ｋＷ・ｈ），每年电费中自发电成本为 ａ，基本电费为５７０×１０ 元／ａ，合计 ａ。燃气内燃机发电机组及电源线、 ３ ６７４×１０ ４ ２４４×１０ 方面设计工作。 电话：（０４３２）３９５８４２６ Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｕｚｈａｏｈｕｉ＠ｃｐｅｎｅ．ＣＯｍ 变压器等设备造价为１１ ４５５×１０ 元。 收稿日期：２００７～０４—０５；修回日期：２００７—０６—１８ ・工程信息・ 国电集团公司２００７年建设烟气脱硫项目的燃煤电厂一览 衡丰电厂，装机容量为１×３０ ＭＷ； 谏壁发电厂，装机容量为２×３０ ＭＷ； 凯里发电厂，装机容量为２×１２。５ ＭＷ； 太原第一热电厂，装机容量为１×３０ ＭＷ； 大同第二发电厂，装机容量为３×２０ ＭＷ； 石嘴山第二电厂，装机容量为２×３３ ＭＷ； 小龙潭发电厂，装机容量为２×１０ ＭＷ： 靖远一电厂，装机容量为１×２１ ＭＷ。 （本刊通讯员供稿） ・６９・
