天然氣分布式能源的案例
關(guān)于天然氣分布式能源：燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)怎么選？
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)在分布式能源領(lǐng)域的應(yīng)用
在燃?xì)?em>分布式能源領(lǐng)域，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組可以搭配不同單機(jī)容量，以多機(jī)組合、可漸進(jìn)擴(kuò)充發(fā)電容量，滿足分布式能源項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和投資彈性。常見燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)分布式能源系統(tǒng)主要形式如下。
不可否認(rèn)，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)NOx排放濃度較高。雖然燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的NOx排放水平與傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)組排放相比較具有明顯優(yōu)勢(shì)，但與其他類型燃?xì)鈾C(jī)組相比NOx排放濃度仍然較高。
燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源優(yōu)點(diǎn)
燃?xì)廨啓C(jī)是以連續(xù)流動(dòng)的氣體為工質(zhì)帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，將燃料的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ膬?nèi)燃式動(dòng)力機(jī)械，是一種旋轉(zhuǎn)葉輪式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)具有發(fā)電功率大、電壓等級(jí)高、供電半徑大；排煙溫度高、余熱利用系統(tǒng)簡(jiǎn)單；排放清潔度高等優(yōu)點(diǎn)。
燃?xì)廨啓C(jī)在分布式能源領(lǐng)域的應(yīng)用
常見的燃?xì)廨啓C(jī)分布式能源系統(tǒng)主要形式如下表：
燃?xì)廨啓C(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效率會(huì)大幅度降低。燃?xì)廨啓C(jī)利用壓氣機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)葉的開度來調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)范圍為75%-100%。當(dāng)負(fù)荷小于75%時(shí)，只能通過控制燃料來控制燃?xì)廨啓C(jī)的出力。
所以燃?xì)廨啓C(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，效率會(huì)大幅度下降，50%負(fù)荷時(shí)效率下降5%-7%，故燃?xì)廨啓C(jī)不適宜長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行。
另外燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組宜連續(xù)不間斷運(yùn)行，對(duì)于間歇運(yùn)行的分布式能源項(xiàng)目，發(fā)電機(jī)組的頻繁啟停將直接影響設(shè)備大修間隔，同時(shí)也會(huì)影響燃?xì)廨啓C(jī)壽命。
以上內(nèi)容根據(jù)燃?xì)?em>分布式能源報(bào)告及公開資料綜合整理。
展開 航改機(jī)將成分布式能源系統(tǒng)主角，市場(chǎng)份額超60%，關(guān)鍵設(shè)備亟待實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化！
業(yè)內(nèi)人士將GE此舉解釋為：“看到了中國(guó)分布式能源市場(chǎng)的巨大發(fā)展?jié)摿Α！敝链耍礁臋C(jī)作為分布式能源的核心動(dòng)力設(shè)備，開始與分布式能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展綁定在一起。
解決分布式能源核心技術(shù)瓶頸
提起分布式能源，不得不提到華電集團(tuán)。其作為中國(guó)最早關(guān)注分布式能源的企業(yè)，在分布式能源領(lǐng)域有著驕人的業(yè)績(jī)。華電分布式能源工程技術(shù)有限公司總經(jīng)理劉顯明在接受記者采訪時(shí)認(rèn)為，在可再生能源中，能夠?qū)?em>能源結(jié)構(gòu)調(diào)整起到關(guān)鍵推動(dòng)作用的還是分布式能源，而航改機(jī)則將成為分布式能源系統(tǒng)當(dāng)之無愧的主角。
“天然氣分布式能源最大的優(yōu)勢(shì)是高效、節(jié)能、環(huán)保，我國(guó)也對(duì)分布式能源寄予了很大的期望，根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，‘十二五’期間我國(guó)擬建1000個(gè)天然氣分布式能源項(xiàng)目。”在劉顯明看來，我國(guó)發(fā)展分布式能源的愿景很大，業(yè)內(nèi)也對(duì)分布式能源的發(fā)展信心十足，但不可否認(rèn)的是，我國(guó)分布式能源這十年的發(fā)展之路走得并不順暢。“很多人認(rèn)為，原因在于政府和電網(wǎng)側(cè)，但其實(shí)真正的問題在核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備難以突破。”
這一點(diǎn)其實(shí)已經(jīng)被越來越多的人所認(rèn)識(shí)到，中國(guó)工程院院士蔣洪德就曾將燃?xì)廨啓C(jī)比喻成潔凈高效能源系統(tǒng)的核心動(dòng)力設(shè)備。但這種核心動(dòng)力設(shè)備的技術(shù)難度堪稱頂級(jí)，有人舉了一個(gè)例子：傳統(tǒng)的火力發(fā)電所使用的汽輪機(jī)，工作溫度一般是幾百攝氏度；而直接以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)，工作溫度都在1000攝氏度以上。如此高溫，尋常鋼鐵都要融化，而燃?xì)廨啓C(jī)葉片卻要保證能以每分鐘13000轉(zhuǎn)以上的速度工作。工藝要求之高，制造難度之大可想而知。
“我們深切地體會(huì)到核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備的突破對(duì)我國(guó)分布式能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展所具有的戰(zhàn)略意義，這也是我們和GE合作研發(fā)航改機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的目的之一——解決分布式能源核心技術(shù)和關(guān)鍵裝備的瓶頸問題。”
展開 液化天然氣（LNG）新能源發(fā)展（一）
LNG作為能源，其特點(diǎn)有：
1、LNG燃燒后基本上不產(chǎn)生污染。
2、LNG供應(yīng)的可靠性，由整個(gè)鏈系的合同和運(yùn)作得到保證。
3、LNG的安全性是通過在設(shè)計(jì)、建設(shè)及生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格地執(zhí)行
一系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上得到充分保證。LNG運(yùn)行至今30年，未
發(fā)生過惡性事故。
4、LNG作為電廠能源發(fā)電，有利于電網(wǎng)的調(diào)峰，安全運(yùn)行和優(yōu)化
以及電源結(jié)構(gòu)的改善。
5、LNG作為城市能源，可以大大提高供氣的穩(wěn)定性、安全性及經(jīng)
濟(jì)性。
四、LNG的廣泛用途LNG作為一種清潔燃料，必將成為新世紀(jì)的主要能源之一。概括其用途，主要包括：
(1)用作城市管網(wǎng)供氣的高峰負(fù)荷和事故調(diào)峰
(2)用作大中城市管道供氣的主要?dú)庠?(3)用作LNG小區(qū)氣化的氣源
(4)用作汽車加氣的燃料
(5)用作飛機(jī)燃料
(6)LNG的冷能利用
(7)分布式能源系統(tǒng)
五、LNG“鏈”
LNG從氣田采集到用戶使用天然氣，是一條相互聯(lián)接，相互約束的生產(chǎn)供需鏈。每個(gè)供需環(huán)節(jié)緊密銜接，互相制約，并以嚴(yán)格的合同予以保證。
六、LNG項(xiàng)目
LNG項(xiàng)目一般應(yīng)包括下列的生產(chǎn)環(huán)節(jié)：
1、天然氣生產(chǎn)
為上游氣田的勘探，開采、集輸以及氣體的脫水，脫烴、并把天然氣輸送到液化工廠去
2、天然氣液化
在天然氣液化廠內(nèi)將天然氣進(jìn)行凈化，液化和儲(chǔ)存。
液化冷凍工藝通常采用以乙烷，丙烷及混合冷凍劑作為循環(huán)介質(zhì)的壓縮循環(huán)冷凍法。
3、LNG運(yùn)輸
我國(guó)目前現(xiàn)有LNG運(yùn)輸均采用汽車槽車。單輛槽車最大LNG水容積37m3，LNG運(yùn)輸能力22000 Nm3氣態(tài)天然氣，槽車設(shè)計(jì)壓力0.8MPa，運(yùn)行壓力0.3MPa。正常平均行駛速度60km/h。整個(gè)運(yùn)輸過程安全、穩(wěn)定。
展開 液化天然氣（LNG）新能源發(fā)展（二）
第二章LNG供氣站的操作技術(shù)和運(yùn)營(yíng)管理
一、投運(yùn)前的準(zhǔn)備
二、LNG供氣站操作技術(shù)
三、運(yùn)營(yíng)安全管理
一、投運(yùn)前的準(zhǔn)備
LNG供氣站竣工驗(yàn)收合格正式投運(yùn)前,對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)必須進(jìn)行干燥→預(yù)冷→模擬試運(yùn)行→惰化→天然氣置換氮?dú)?即鈍化)。
1、干燥和預(yù)冷
干燥就是利用氮?dú)鈱⒐庹竟に囅到y(tǒng)設(shè)備、管道中的水分置換出去,避免系統(tǒng)內(nèi)的水分在低溫下凍結(jié),堵塞和損壞設(shè)備、管道與閥門。干燥前,工藝系統(tǒng)應(yīng)完成吹掃、試壓、儀表聯(lián)校、安全閥就位并校驗(yàn)鉛封、設(shè)備與管道保冷完畢。
2、系統(tǒng)模擬試運(yùn)行、惰化與置換
模擬試運(yùn)行的目的是利用-196℃的液氮對(duì)LNG工藝系統(tǒng)進(jìn)行工藝參數(shù)調(diào)試和運(yùn)行性能檢驗(yàn)。由于液氮溫度低達(dá)-196℃,系統(tǒng)出現(xiàn)白霧處即為泄漏點(diǎn),需處理。用液氮模擬試運(yùn)行可大大提高在LNG工況參數(shù)下系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。
二、LNG供氣站操作技術(shù)
1、供氣站的工藝流程
2、LNG卸車工藝
通過公路槽車或罐式集裝箱車將LNG從氣源地運(yùn)抵用氣城市LNG供氣站后,利用槽車上的空溫式升壓氣化器將槽車儲(chǔ)罐升壓到0.6MPa(或通過站內(nèi)設(shè)置的卸車增壓氣化器對(duì)罐式集裝箱車進(jìn)行升壓),同時(shí)將儲(chǔ)罐壓力降至約0.4MPa,使槽車與LNG儲(chǔ)罐間形成約0.2MPa的壓差,利用此壓差將槽車中的LNG卸入供氣站儲(chǔ)罐內(nèi)。卸車結(jié)束時(shí),通過卸車臺(tái)氣相管線回收槽車中的氣相天然氣。
3.LNG儲(chǔ)罐的自動(dòng)增壓
靠壓力推動(dòng),LNG從儲(chǔ)罐中流向空溫式氣化器,氣化后供應(yīng)用戶。隨著罐內(nèi)LNG的流出,罐內(nèi)壓力不斷降低,LNG出罐速度逐漸變慢直至停止。因此,正常運(yùn)營(yíng)操作中須不斷向儲(chǔ)罐補(bǔ)充氣體,將罐內(nèi)壓力維持在一定范圍內(nèi),才能使LNG氣化過程持續(xù)下去。儲(chǔ)罐的增壓是由自力式增壓調(diào)節(jié)閥和小型空溫式氣化器組成的自動(dòng)增壓系統(tǒng)來完成的。
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電廠天然氣鍋爐應(yīng)用富氧燃燒時(shí)爐內(nèi)溫度分布的數(shù)值模擬
摘要：對(duì)傳統(tǒng)燃燒方式下和應(yīng)用富氧燃燒技術(shù)（O2/CO2燃燒技術(shù)）時(shí)電廠天然氣鍋爐內(nèi)的燃燒特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明當(dāng)氧氣濃度為25%時(shí)，爐膛內(nèi)的溫度分布和煙氣輻射特性與傳統(tǒng)燃燒方式下最接近。當(dāng)氧氣濃度由21%上升到40%時(shí)，爐膛內(nèi)煙氣溫度得到較大幅度的提高，燃燒器所在截面溫度上升300K以上，火焰充滿度變差。
關(guān)鍵詞：富氧燃燒； 天然氣； 電廠鍋爐；數(shù)值模擬
0引言
在我國(guó)以煤為主要燃料的電廠鍋爐，不僅造成了能源利用弊端，而且對(duì)環(huán)境也造成了非常惡劣的影響[1]。使用高效、清潔的天燃?xì)忮仩t可有效地解決這一問題 [2]。另外一方面，以燃燒化石燃料為主的電力生產(chǎn)過程排放的CO2量超過CO2排放總量的30%，成為最大的CO2排放源，而由于多方面因素的影響，化石燃料在能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位將會(huì)維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，因此，控制和減緩電力生產(chǎn)過程中CO2的排放對(duì)于減少溫室氣體的排放具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。采用富氧燃燒技術(shù)，即O2/ CO2燃燒技術(shù)，就可以使燃燒后產(chǎn)生的煙氣中CO2含量達(dá)到95%以上，可以直接將煙氣液化回收處理。富氧燃燒技術(shù)不僅能使分離和收集CO2容易進(jìn)行，還能大幅減少NOX的排放量，并且隨著助燃?xì)怏w中氧氣濃度的增加，可以提高鍋爐效率，是一種能夠綜合控制污染物排放的新型潔凈節(jié)能燃燒技術(shù)[3]。將富氧燃燒技術(shù)應(yīng)用在電廠的天然氣鍋爐上，能夠綜合天然氣鍋爐和富氧燃燒技術(shù)兩者的優(yōu)點(diǎn)，有可能取得良好的效果。
富氧燃燒技術(shù)（又稱為O2／CO2燃燒技術(shù)，或空氣分離／煙氣再循環(huán)技術(shù)）是由Horne和Steinburg于1981年提出的[4]，其基本原理是采用煙氣再循環(huán)的方式，用空氣分離獲得的純氧和一部分鍋爐煙氣構(gòu)成的混合氣代替空氣作為燃燒時(shí)的氧化劑，以提高燃燒排煙中的CO2濃度。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，出于對(duì)減少溫室氣體排放量的考慮，人們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的興趣不斷增強(qiáng)。
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國(guó)內(nèi)首臺(tái)完全自主研發(fā)和正向設(shè)計(jì)的小型燃?xì)廨啓C(jī)如何煉成
國(guó)家層面的政策引導(dǎo)與要求已然明確：2017年5月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《依托能源工程推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》明確，2020年，結(jié)合引進(jìn)技術(shù)消化吸收，突破重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)、高溫部件制造技術(shù)和運(yùn)行維護(hù)技術(shù)，解決燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目設(shè)備瓶頸，國(guó)內(nèi)基本形成完整的重型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)體系。各類中小型燃?xì)廨啓C(jī)自主設(shè)計(jì)制造體系進(jìn)一步完善，各類中小型燃?xì)廨啓C(jī)裝備初步實(shí)現(xiàn)系列化，滿足各類能源項(xiàng)目需求。
在關(guān)鍵部件材料上，上述《若干意見》要求，加快突破壓氣機(jī)輪 盤和葉片、燃燒室部件、噴嘴、透平輪 盤和葉片等高溫合金材料。開展高溫母合金研發(fā)設(shè)計(jì)，形成母合金規(guī)范并實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)制備。建設(shè)完善關(guān)鍵部件材料的力學(xué)和物理性能試驗(yàn)以及無損探傷等條件,完善熱通道部件材料力學(xué)和物理性能數(shù)據(jù)庫。進(jìn)一步提升大尺寸高溫合金葉片(單晶、定向結(jié)晶等)鑄造、復(fù)雜結(jié)構(gòu)高溫合金精密鑄造、透平輪 盤制造和其它設(shè)備鑄件等技術(shù)和工藝水平。對(duì)于分布式燃?xì)廨啓C(jī)項(xiàng)目，該文件鼓勵(lì)天然氣分布式能源與電力用戶直接簽訂交易合同，自主協(xié)商確定電量和價(jià)格。
上海的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)始終走在全國(guó)前列，目前已形成覆蓋多個(gè)功率范圍的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品研制能力，逐漸建立起從部件供應(yīng)到整機(jī)設(shè)計(jì)、制造、維修和應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈。除專注小型燃?xì)廨啓C(jī)研發(fā)的和蘭透平外，在重型燃?xì)廨啓C(jī)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)最大綜合性裝備制造集團(tuán)之一上海電氣在2014年以4億歐元競(jìng)得歐洲老牌燃?xì)廨啓C(jī)制造商意大利安薩爾多公司40%股份。通過與安薩爾多的合作研發(fā)，以及間接收購(gòu)阿爾斯通燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，上海電氣是是國(guó)內(nèi)同時(shí)擁有H級(jí)、F級(jí)、小F級(jí)和E級(jí)（含低熱值燃?xì)廨啓C(jī)）技術(shù)的重型燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備供應(yīng)商。
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