沼气综合利用

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1、 沼气发电综合利用分析 胜动集团 二 OO 五年 1 内容提要： 一、 企业简介 二、 沼气发电应用的相关技术 三、 沼气发电利用的综合效益分析 四、 企业利用沼气发电开展情况 第一部分第一部分 企业简介企业简介 胜动集团是由原胜利石油管理局所属二级单位动力机械厂改制的 股份制企业，企业占地面积 40 万平方米，现有员工 2100 人，具有专科 以上学历的专业技术人员 500 多人。集团包括一个下设五个主要生产厂 的母公司，四个控股子公司和两个相对控股子公司。 公司主要业务有两部分：一是燃气发电机、柴油机制造，现在已形 成年 50 万千瓦的生产能力；二是燃气发电业务，现在已经达到装机容 量 1

2、5 万千瓦、年发电 10 亿度的规模。燃气发电机已销往全国 29 个省 市地区的天然气、煤气、瓦斯气、焦化尾气、沼气发电市场。 公司拥有冷、热加工配套的设备及先进工艺，拥有国内先进的加工 胜动集团 母公司：胜利油田胜利动力机械有限公司 控股公司 东营胜动电站安装有限公司 东营安能发电有限公司 东营胜动燃气发电设计咨询有限公司 胜利油田胜通机械有限责任公司 相对控股子公司 东营胜动机械有限责任公司 山东奥星燃气综合利用有限公司 2 中心、数控机床、热处理设备、内燃机检测试验系统等精大稀设备，主 要生产检测设备 700 多台。年生产经营总值 8 亿元。 公司拥有多项专有技术和专利，其中燃气机领域共

3、有九项专利，包 括两项发明专利。 质量方针：质量方针： 视用户需求为最高质量准则视用户需求为最高质量准则 经营理念：经营理念： 为用户创造最佳效益为用户创造最佳效益 使命宗旨：使命宗旨： 为后代留住蓝天为后代留住蓝天 为国家节约能源为国家节约能源 为股东提供回报为股东提供回报 为员工创造幸福为员工创造幸福 2004 年 5 月 16 日至 28 日， 中国工程院 “发展燃气机充分利用我国 燃气能源的研究”咨询考察团，先后对胜动集团所属燃气电站、济南、 安徽祁东、上海、湖北武汉、贵州六盘水、陕西西安、北京高碑店等燃 气电站进行了考察，院士们对燃气发电给予了高度评价。 认为：燃气发电节能、环保、安

4、全、利国利民，前景十分广阔；目 前排空可燃气体的利用率极低，绝大多数都排空浪费，非常可惜，并且 污染环境、不利安全生产。把燃气发电的事情办好，就是创新，就是对 企业、 国家和社会的最大贡献。 咨询考察报告和院士建议书已报国务院。 2005 年 1 月 1 日， 周士宁、 张铁岗院士在会见温家宝总理时特别介 绍了我公司燃气机产品开发和燃气发电情况、做法，以及在废气综合利 3 用方面所做的开创性工作和取得的成效。国家认可燃气发电，鼓励并推 广燃气发电创造应有的社会和经济效益。 燃气发电将进入一个更广阔的 新阶段。 2005 年 1 月 22 日，根据国家发改委安排，在北京召开了“可燃气 体回收节约

5、潜力与回收利用技术推广研讨会” 。会议的主题是：贯彻落 实国家中长期节能规划，加快沼气、焦炉煤气、煤矿瓦斯等各种排空气 体的回收，实现节能环保双重目标，国家发改委等有关部委领导、中国 工程院等研究机构的有关院士、专家参加会议。我们集团作了燃气发电 机市场应用现状及发展前景的主题报告。会议一致认为，燃气发电是排 空可燃气体资源综合利用的最有效的途径，燃气发电大有可为。同时建 议国家应尽快对可再生资源的综合利用进行立法，在政策和法律上鼓励 并支持燃气发电。 集团公司的主导产品燃气机，自 2003 年下半年以来一直处于供不 应求的可喜局面，燃气发电的市场领域和规模持续扩大。到目前，这种 局面继续保持

6、强劲的上扬势头。截至去年底，已签订燃气机供货合同 5 亿元。 根据市场需要，急需要迅速扩大生产规模，公司已在东营市经济开 发区内征地 2000 亩， 规划建设胜动工业园区。 投资 4 亿元建设年产 1000 台（50 万 kW） 、产值 10 亿元的燃气发电机组制造新厂区。 第二部分第二部分 沼气发电应用的相关技术沼气发电应用的相关技术 沼气的热值约为2025MJ/m 3， 1m3 沼气的热值相当于 0.8kg 标准煤。 沼气发电是能源综合利用的有效途径之一,同时燃气发电机组所产生的 4 余热可以带动余热锅炉为工业或生活提供热水或蒸汽， 也可以带动溴化 锂机组用来制冷，组成热电冷三联供系统，使

7、得能源利用率达到 80%， 为缓解国内区域性能源紧张将发挥着重要的补充作用。 一、一、 沼气发电技术应用主要形式沼气发电技术应用主要形式 第一种是利用锅炉蒸汽轮机发电 第二种是燃气轮机蒸汽轮机发电 第三种是利用燃气内燃机发电 燃气内燃机发电优势： 1. 单位千瓦建站投资少，2500-3500 元/kW；投资回报率高：45%-80%；运 行成本低：0.1-0.12 元/kWh。 2. 燃气内燃机机组配套设备简单，电站可移动性强。 3. 机组单机功率范围：4kW2000kW，可以单台工作，也可多台并网， 建站灵活。 4. 电站自耗电少，不超过发电量的 2。 5. 燃气内燃机采用热电冷联供，机组热效

8、率可达 80。 6. 对沼气气源条件要求较低。 二、二、 胜动集团沼气发电机组的技术特点胜动集团沼气发电机组的技术特点 胜动集团于 2000 年开始研制以沼气为燃料的内燃机发电设备。目 前，该设备已经推向市场，并已形成 105、190、240、280 四大系列 10 多种机型产品。沼气发电机组较天然气、瓦斯发电机组研制滞后，因此 利用了企业多项成熟、可靠的技术，使产品保持一定的技术先进性和可 靠性。 5 （一）应用于沼气发电机组的先进技术 1.发明专利电控燃气混合器技术 电控技术是采用电子控制技术，通过闭环自动调节混合气空燃比， 电控混合技术显著提高了机组对燃气浓度、压力及成份变化的适应能 力

9、。 2.沼气发电机组预混合增压技术 预混合增压技术是将燃气（沼气）与空气按一定比例混合后进入增 压器进行增压冷却， 使发动机能发出更大的功率。 该技术的突出优势时， 燃气压力要求较低，可以直接满足用户的气源要求，在 23kPa 就能工 作，不需额外再上压缩机。 3.实用新型专利新概念预燃室技术 采用新概念预燃技术可以放大点火能量，实现多点点火，提高混合 气燃烧速度。沼气在气缸内充分燃烧，提高了热效率。此预燃技术与传 统预燃技术有质的区别，属于低容积预燃室，废气排出更加容易，发动 机的热负荷也得到有效降低。 功率也相应的提高了 10， 使发动机的性 价比更具有优势。这种预燃室应用于沼气发电机组后

10、使机组热负荷显著 降低。 4.数字点火技术国内领先技术 数字式点火技术是由电控单元根据不同类型的燃气机， 或燃气机的 不同工况，从软件上调整点火能量和点火时间。此点火系统尤其适合多 缸机型，可分别调整每个缸的点火能量和点火时间，使每个气缸都能在 最佳状态工作，发挥机器的最佳性能。 6 5.全电子控制，自动化程度高 发电机组配有TEM系统， 对发电机组所有运行参数实行计算机监控， 安装了基于 GPRS 的远程控制系统，可实现远程监控。 6.沼气发电机组具有高可靠性 沼气发电机组采用的机械基础件， 与我国目前铁路机车动力和石油 钻井柴油机相同，均是经过了几十年长期考验的成熟机型。发电机组沼 气控制

11、部分采用美国进口的零部件和我公司专利技术产品，采用美国 WOODWARD 电子调速器和西门子技术生产的发电机。 总之，集团公司产品具有领先的技术，能为用户提供性能优良、质 量可靠、使用方便的沼气发电机组。 （二）沼气发电机组技术特点 1.发电效率高 热效率在 3240左右，可采用热、电、冷联供，效率可达 80 以上。 2.对沼气气源条件要求低 我公司产品已成功解决高含氢 （含量 60以下） 焦炉煤气发电应用、 低热值（900kcal 以上）高炉煤气发电应用，低压力（300mmH2O）与成 份变化的瓦斯发电应用等系列技术难点， 经上百个电站运行证明技术可 行。沼气气源无论压力还是成份都与瓦斯气气

12、源相近，但比瓦斯气更稳 定，完全可以满足沼气发电应用需要。 3.使用功率范围宽 可以单台机组运行或多台机组并机、并网运行，建站灵活。 7 4.技术先进，性能稳定 沼气机组采用多项专利技术和专有技术，该技术都是成型技术。 5.结构紧凑，重量轻，体积小，安装运输方便。 6.机组操作方便，启动停车迅速，维护简单。 7.建站周期短（2000kW 的电站只需 40 天就可建成发电） ，见效快。 8.安全可靠 机组具有发动机保护和电力保护等多种保护措施。 9.配套灵活 按照冷却方式分类主要有两种结构型式： 一是开式机组。机组特点：环境适应能力强，可以通过改变外循环 水量调节环境对机组的影响。该方式比较适合

13、于多机群运行。 二是闭式机组。机组特点：电站的可移动性强，安装辅助设施相对 少。该方式比较适合于单机运行或水资源紧张的机群运行。 8 三、余热利用热电冷联供三、余热利用热电冷联供 利用燃气内燃机机组发电， 燃料能量的 33左右转化为电能， 其他 约有 32随尾气排出， 25被发动机冷却水带走， 通过机身散发等其它 约占 10左右。在西方发达国家，热电冷三联供的应用十分普及，发电 机组的余热 80以上被有效利用。 发电 排烟 高温水 低温水 其它 合计 33 32 19 6 10 100 热电冷三联供中央空调系统原理： 9 在热电冷三联供系统中，余热利用综合热效率达 80%左右。 除发电部分外，

14、其余能量的利用效率预计情况如下： 当发电效率 33%左右时，排烟余热的能量为燃料的 32%左右，冷却 水占 25%左右，其它 10%左右。 按排烟利用效率 70%，冷却水利用 95%时计算 机组总效率：33%+32%0.7+25%0.979.15%四、我公司两种主四、我公司两种主 要沼气发电机组介绍要沼气发电机组介绍 （一）500GF1-RZ 型沼气发电机组经济技术指标 机组由 Z12V190ZL沼气发动机与西门子技术生产的发电机配套组 成，发动机采用增压中冷、电子调速（美国 WOODWARD 公司的电子调速 器） 、 ECU 控制系统。 该机组应用我公司具有自主知识产权的电控混合技 术、先混

15、合后增压技术、新概念预燃室技术和数字点火技术。 机组技术参数：机组技术参数： 机组型号： 500GF1-RZ 沼气发动机型号： Z12V190ZL 额定功率： 500kW 额定转速： 1000r/min 额定电压： 400V 额定频率： 50Hz 额定功率因数： 0.8（滞后） 沼气热耗率： 11MJ/（kWh） 机油消耗率： 1.5g/（kWh） 外形尺寸（lbh） ：504019702690mm 机组总质量： 12000kg 冷却方式： 强制水冷 润滑方式： 压力和飞溅润滑 起动方式： 24V 直流电起动 （二）1200GF1-RZ 沼气发电机组经济技术指标 机组由 Z12V240ZL沼气

16、发动机与应用西门子技术生产的发电机配套 组成，该机组应用我公司具有自主知识产权的电控混合技术、先混合后 10 增压技术、新概念预燃室技术和数字点火技术。机组配有 TEM 系统，具 有计算机即时显示、控制、打印和记忆机组运行参数功能，并且安装了 基于 GPRS 的远程控制系统，可实现远距离无线实时监控，在办公室就 可以随时了解机组运行情况。 机机组技术参数：组技术参数： 机组型号： 1200GF1-RZ 沼气发动机型号： Z12V240ZL 额定功率： 1200kW 额定转速： 1000r/min 额定电压： 400V 额定频率： 50Hz 额定功率因数： 0.8（滞后） 沼气热耗率： 10.5MJ/（kWh） 机油消耗率： 2.0g/（kWh） 外形尺寸（lbh） ：630022003280mm 机