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中图分类号：TE43
本文以2台190系列500kW燃气发电机组余热利用方案的设计，简要分析燃气电站的余热综合利用。
一、余热利用方式介绍：天然气发电+余热利用（电、热两联供）
燃气发电站中采用热电联供装置，可在机组发出电力的同时，将燃气发动机排出的热量充分利用起来，用于冬季取暖以及日常洗浴等生活之用。设计时应考虑的因素包括热水量的调节、热水系统的压力、热水系统与热源设备的配套连接、多余热水部分的旁通及紧急情况下热水的切断等。
采用这种方式時，生活用洗浴热水取自发动机缸套水热交换器，这部分水的温度一般在40～50℃，完全能够满足使用要求；生活区取暖用热水取自排气部分，燃气发动机的排气温度一般在450～550℃，加热后的热水温度可达到80～110℃（压力在0.2MPa左右），这样可以保证取暖所需的热量。
二、余热利用参数依据
190系列500kW燃气发电机组参数如下表所示：
通过以上参数可知，所燃气体只有36%的热量用来发电，约有17%热量通过缸套水带走和约有38%的热量通过高温烟气排空。为充分利用余热，可设计一套余热利用系统，充分利用高温烟气热量和缸套水余热，使所燃气体总热量75%以上得到应用。
三、余热热工参数计算
3.1高温水的余热利用
每台机组高温水参数：
进水温度75℃；出水温度68℃；
水的比热为：1Kcal/kg.℃；缸套水流量：30000kg/h；
缸套水部分释放热量为：
30000kg/h×（75℃-68℃） ×1Kcal/kg.℃=210000Kcal/h；
两台机组缸套水回收热量为：210000Kcal/h×2=420000 Kcal/h；
如果将60℃，流量为32000千克加热。则提高温度为：
420000 Kcal/h×÷32000Kg=13.1℃，也就是说自60℃提高到73.1℃
3.2高温烟气的余热利用
目前济柴生产的500kW燃气发电机组正常运转时，发电功率为480kW、排烟温度为530℃左右，当热交换器出水温度为90℃左右时，它排出的烟气温度为120℃，燃气完全燃烧时燃气和空气的体积比为1：10，为使燃料充分燃烧，一般燃气与空气的混合比例为1：12，（按1m3发3.0度电计算）
500kW机组的耗气总量为：480/3.0×（1+12）=2080m3/h；
烟气平均重量按1.25kg/m3计算，总重量为：
2080 m3/h×1.25 kg/m3=2600kg/h；
排烟的比热容按烟道气体计算（平均定压比热容0.268 kcal/kg）
一台发电机组可利用排烟余热为：
（530-120）℃×0.268 kcal/kg·℃×2600 kg/h×0.95=271400kcal/h；
两台机组高温烟气回收热量为：
271400kcal/h×2=542800 Kcal/h；
按进水温度73.1℃计算，水量为32000千克，则水温提高温度为：
542800 Kcal/h÷32000Kg/h=16.9℃，也就是说自73.1℃提高到90℃
注：燃气实际在缸内燃烧不完全，产生一定量的一氧化碳，并在排气管中继续燃烧；实际烟气排出的热能比计算值要多。
四、余热利用系统完工设计
系统主要由烟气——水热交换器、板式换热器、给水泵或热水循环泵、阀门仪表、保温输水管线组成。
由以上部分组成一个循环系统，该系统由给水泵或热水循环泵作为动力源，采用烟气——水热交换器及板式换热器，加热水介质，产生热水，供生产生活应用。
系统的设计压力为1.0Mpa，水介质工作温度在90℃左右，循环水流量为32000千克/小时，热交换量为96.28万大卡/小时
五、效益分析：
按每台发电机每年正常运行300天，每吨蒸汽的价值为120元（相当于60万大卡的热量）计算。两台发电机每年余热回收所产生的价值为：
120×24×300×（962800Kcal/600000Kcal）=138万元；
两台发电机组年发电量为：480kW×2×24h×300=691.2万kWh
每度电按照0.55元计算，两台发电机每年发电所产生的价值为691.2万kWh×0.55元/kWh=380.16万元
两台发电机组年耗气量为691.2万kWh÷3kWh/m?=230万m?
即年耗气量230万m?产生518.16万元的效益
综合上述可知，通过燃气发电机组的余热利用，大大提高了燃气的利用效率，取得了可观的经济效益。
结束语
未来中国天然气发电将向社会发电市场、分布式能源电站领域发展，预计到2020年可实现装机功率4000万千瓦。其中燃气内燃机配套发电机组成的燃气发电机组是中小型天然气冷热电系统，工厂企业自备燃气电站的主要组成部分。中国石油集团济柴动力总厂研发制造的190系列燃气发电机组，功率覆盖范围200kW-1500kW，是目前国内燃气发电机组市场的主导产品。
如果发电的同时，将燃气发电机组的余热加以利用，可显著提高机组运行的经济效益，在发电上网的同时，减少了生活用热水的能源消耗，减少了锅炉加热及空调制冷设备的配置及维护保养，方便电站的管理，也提高了燃气发电站的自我供应能力、设备利用系数和燃料热效率。我公司冷、热、电三联供的成功运行，为余热利用积累了宝贵的经验，也将为广大用户带来更大的经济效益。
本文以2台190系列500kW燃气发电机组余热利用方案的设计，简要分析燃气电站的余热综合利用。
一、余热利用方式介绍：天然气发电+余热利用（电、热两联供）
燃气发电站中采用热电联供装置，可在机组发出电力的同时，将燃气发动机排出的热量充分利用起来，用于冬季取暖以及日常洗浴等生活之用。设计时应考虑的因素包括热水量的调节、热水系统的压力、热水系统与热源设备的配套连接、多余热水部分的旁通及紧急情况下热水的切断等。
采用这种方式時，生活用洗浴热水取自发动机缸套水热交换器，这部分水的温度一般在40～50℃，完全能够满足使用要求；生活区取暖用热水取自排气部分，燃气发动机的排气温度一般在450～550℃，加热后的热水温度可达到80～110℃（压力在0.2MPa左右），这样可以保证取暖所需的热量。
二、余热利用参数依据
190系列500kW燃气发电机组参数如下表所示：
通过以上参数可知，所燃气体只有36%的热量用来发电，约有17%热量通过缸套水带走和约有38%的热量通过高温烟气排空。为充分利用余热，可设计一套余热利用系统，充分利用高温烟气热量和缸套水余热，使所燃气体总热量75%以上得到应用。
三、余热热工参数计算
3.1高温水的余热利用
每台机组高温水参数：
进水温度75℃；出水温度68℃；
水的比热为：1Kcal/kg.℃；缸套水流量：30000kg/h；
缸套水部分释放热量为：
30000kg/h×（75℃-68℃） ×1Kcal/kg.℃=210000Kcal/h；
两台机组缸套水回收热量为：210000Kcal/h×2=420000 Kcal/h；
如果将60℃，流量为32000千克加热。则提高温度为：
420000 Kcal/h×÷32000Kg=13.1℃，也就是说自60℃提高到73.1℃
3.2高温烟气的余热利用
目前济柴生产的500kW燃气发电机组正常运转时，发电功率为480kW、排烟温度为530℃左右，当热交换器出水温度为90℃左右时，它排出的烟气温度为120℃，燃气完全燃烧时燃气和空气的体积比为1：10，为使燃料充分燃烧，一般燃气与空气的混合比例为1：12，（按1m3发3.0度电计算）
500kW机组的耗气总量为：480/3.0×（1+12）=2080m3/h；
烟气平均重量按1.25kg/m3计算，总重量为：
2080 m3/h×1.25 kg/m3=2600kg/h；
排烟的比热容按烟道气体计算（平均定压比热容0.268 kcal/kg）
一台发电机组可利用排烟余热为：
（530-120）℃×0.268 kcal/kg·℃×2600 kg/h×0.95=271400kcal/h；
两台机组高温烟气回收热量为：
271400kcal/h×2=542800 Kcal/h；
按进水温度73.1℃计算，水量为32000千克，则水温提高温度为：
542800 Kcal/h÷32000Kg/h=16.9℃，也就是说自73.1℃提高到90℃
注：燃气实际在缸内燃烧不完全，产生一定量的一氧化碳，并在排气管中继续燃烧；实际烟气排出的热能比计算值要多。
四、余热利用系统完工设计
系统主要由烟气——水热交换器、板式换热器、给水泵或热水循环泵、阀门仪表、保温输水管线组成。
由以上部分组成一个循环系统，该系统由给水泵或热水循环泵作为动力源，采用烟气——水热交换器及板式换热器，加热水介质，产生热水，供生产生活应用。
系统的设计压力为1.0Mpa，水介质工作温度在90℃左右，循环水流量为32000千克/小时，热交换量为96.28万大卡/小时
五、效益分析：
按每台发电机每年正常运行300天，每吨蒸汽的价值为120元（相当于60万大卡的热量）计算。两台发电机每年余热回收所产生的价值为：
120×24×300×（962800Kcal/600000Kcal）=138万元；
两台发电机组年发电量为：480kW×2×24h×300=691.2万kWh
每度电按照0.55元计算，两台发电机每年发电所产生的价值为691.2万kWh×0.55元/kWh=380.16万元
两台发电机组年耗气量为691.2万kWh÷3kWh/m?=230万m?
即年耗气量230万m?产生518.16万元的效益
综合上述可知，通过燃气发电机组的余热利用，大大提高了燃气的利用效率，取得了可观的经济效益。
结束语
未来中国天然气发电将向社会发电市场、分布式能源电站领域发展，预计到2020年可实现装机功率4000万千瓦。其中燃气内燃机配套发电机组成的燃气发电机组是中小型天然气冷热电系统，工厂企业自备燃气电站的主要组成部分。中国石油集团济柴动力总厂研发制造的190系列燃气发电机组，功率覆盖范围200kW-1500kW，是目前国内燃气发电机组市场的主导产品。
如果发电的同时，将燃气发电机组的余热加以利用，可显著提高机组运行的经济效益，在发电上网的同时，减少了生活用热水的能源消耗，减少了锅炉加热及空调制冷设备的配置及维护保养，方便电站的管理，也提高了燃气发电站的自我供应能力、设备利用系数和燃料热效率。我公司冷、热、电三联供的成功运行，为余热利用积累了宝贵的经验，也将为广大用户带来更大的经济效益。