淺析微小型燃?xì)廨啓C(jī)在發(fā)電領(lǐng)域的擴(kuò)展發(fā)展

摘 要：當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，對(duì)能源和環(huán)境的需求量都是過(guò)去無(wú)法比擬的。特別是最近幾年城市綜合環(huán)境水平堪憂，多地pm2.5數(shù)值爆表，輿論不約而同的將矛頭指向了工業(yè)領(lǐng)域，特別是石化，發(fā)電及其他高污染制造型工業(yè)。而作為污染源的一環(huán)，發(fā)電企業(yè)特別是火力發(fā)電廠，其高粉塵、濃排放和大量溫室氣體特點(diǎn)不斷見(jiàn)諸媒體。而作為替代方案之一，燃?xì)獍l(fā)電以其粉塵低、排放相對(duì)減少、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)為許多發(fā)電業(yè)主所青睞，特別是燃?xì)廨啓C(jī)，以其方案配置豐富，建設(shè)周期短，全廠熱效率高等特點(diǎn)更是成為了首選。但縱觀國(guó)內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，主要還是以重型化，規(guī)?；癁橹?，微輕型燃?xì)廨啓C(jī)如何才能找到自己的發(fā)展市場(chǎng)，小型化的燃?xì)廨啓C(jī)如何做才能在分布式發(fā)電領(lǐng)域找到自己的藍(lán)海，這是本文即將論述的方向。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)；微小型燃?xì)廨啓C(jī)；分布式發(fā)電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.053

0 引言

微型和輕型燃?xì)廨啓C(jī)相對(duì)于重型燃?xì)廨啓C(jī)而言，顧名思義，是單機(jī)功率范圍為25-300kw，外形尺寸偏小，內(nèi)部級(jí)數(shù)和燃燒器偏少的燃?xì)廨啓C(jī)，微型燃?xì)廨啓C(jī)一般與發(fā)電機(jī)及其他成套設(shè)備集中布置在小型柜體或箱體內(nèi)部，為樓宇辦公地提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。這類燃?xì)廨啓C(jī)一般采用徑流式流動(dòng)方式，全球范圍內(nèi)像Aurelia和Bladon Jets都是比較出色的生產(chǎn)商及方案提供商。輕型燃?xì)廨啓C(jī)種類豐富，有大型徑流式燃?xì)廨啓C(jī)，有小型化軸流式地面燃?xì)廨啓C(jī)，也有通過(guò)提高運(yùn)行壽命進(jìn)行改型的航空燃?xì)廨啓C(jī)。這個(gè)領(lǐng)域方案提供商和制造商有很多，最為出名有SIEMENS， GE POWER， SOLAR， RR等。

1 微小型燃?xì)廨啓C(jī)的擴(kuò)展市場(chǎng)

當(dāng)前微小型規(guī)模的燃?xì)廨啓C(jī)主要用于一些城市大型商業(yè)區(qū)、機(jī)場(chǎng)、工業(yè)區(qū)等地區(qū)與柴油引擎共同提供電力需求。但通過(guò)筆者多年從事燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)工作的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，其市場(chǎng)擴(kuò)展前景至少在如下幾個(gè)領(lǐng)域有發(fā)展。

1.1 礦區(qū)及能源開(kāi)采地區(qū)

該地區(qū)特點(diǎn)主要是區(qū)域廣闊，分布較廣，電力要求高且穩(wěn)定。除了基本的開(kāi)采所需的電力外，還有礦工運(yùn)輸、安全措施，通風(fēng)排氣，基本生活等多方面的電力需求。一般情況下電力來(lái)源往往通過(guò)附近電力網(wǎng)引接或者在開(kāi)采之前建設(shè)自備中小型固定式發(fā)電廠。前者較為少用特別是較為偏遠(yuǎn)地區(qū)，即便距離較近，開(kāi)采之后的高負(fù)荷需求對(duì)原有電力網(wǎng)的沖擊過(guò)大，不利于電網(wǎng)公司調(diào)度。后者雖然普遍，但主要問(wèn)題在于建設(shè)周期較長(zhǎng)以及搬遷拆除而帶來(lái)的一系列問(wèn)題。如果項(xiàng)目采用多業(yè)主合作模式比如PPP， DBF等方式，整體建設(shè)周期均會(huì)以項(xiàng)目成本核算，過(guò)長(zhǎng)的建設(shè)周期對(duì)項(xiàng)目受益者來(lái)講是不希望看到的。因此快裝式或移動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)方案就是該類型地區(qū)的最優(yōu)解。只有前期提供簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)和地平工程、引入低壓市政用氣和基本供水，待燃機(jī)模塊運(yùn)抵，通過(guò)簡(jiǎn)單的組裝和電力接入，在很短時(shí)間就能開(kāi)始發(fā)電。

1.2 欠發(fā)展地區(qū)或新興發(fā)展地區(qū)

該部分地區(qū)特點(diǎn)主要是沒(méi)有相應(yīng)的配套設(shè)施，為了滿足前期的發(fā)展，要在極短時(shí)間內(nèi)滿足工作人員和當(dāng)?shù)卦∶竦幕旧畋热绻╇姟⒌?。作為擁有高效能高能比的燃?xì)廨啓C(jī)方案，不僅能在極短時(shí)間能在目標(biāo)地安裝調(diào)試，還能通過(guò)高品質(zhì)的排氣為海水淡化工程提供必要的熱量來(lái)源。利用快裝式燃?xì)廨啓C(jī)成套方案解決當(dāng)?shù)赜秒娪盟畣?wèn)題在東南亞許多國(guó)家和海島地區(qū)已經(jīng)有很多成熟的案例。

1.3 移動(dòng)式工程電力需求

這類用電領(lǐng)域主要集中在許多大型科學(xué)研究、試驗(yàn)場(chǎng)地及周期性搬遷類工業(yè)。顯而易見(jiàn)，如果采用固定式發(fā)電廠肯定是不切實(shí)際且前期投資和周期過(guò)長(zhǎng)。擁有移動(dòng)式特點(diǎn)的小型燃?xì)廨啓C(jī)就發(fā)揮作用，比如集裝箱式、浮動(dòng)船式或者車(chē)皮式燃機(jī)方案。

2 微小型燃?xì)廨啓C(jī)的多樣性選擇

除了應(yīng)用領(lǐng)域多樣式以外，微小型燃?xì)廨啓C(jī)自身配置方案也多樣式，該節(jié)主要針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)撬裝式方案多樣性進(jìn)行闡述。

2.1 集裝式移動(dòng)式燃?xì)廨啓C(jī)

該類型方案最為成熟的是有GE power生產(chǎn)的TM2500型燃?xì)廨啓C(jī)。該方案本體采用LM2500航改機(jī)，將本體、排氣、控制單元（典型分配方式）分別集成成三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱中，通過(guò)卡車(chē)運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拼接，外圍供氣、供水、電網(wǎng)連接，在極短時(shí)間（一般11-30天）就可以進(jìn)入調(diào)試階段。目前在東南亞、非洲、中東等許多地區(qū)均采用這種方案，同時(shí)因其移動(dòng)便利性，該方案也可以作為過(guò)度或者臨時(shí)供電需求為大型發(fā)電廠建設(shè)周期空檔期提供穩(wěn)定電力。在國(guó)外有許多類似的發(fā)電設(shè)計(jì)咨詢公司利用這種方案提供定制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝以及燃機(jī)租賃服務(wù)。

2.2 浮動(dòng)船式燃?xì)廨啓C(jī)

這類型方案是將單臺(tái)或多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)及成套設(shè)備布置在浮動(dòng)駁船上，在制造廠整體組裝，并通過(guò)拖船或者大型運(yùn)行船將其運(yùn)輸?shù)侥康牡睾８?。類似集裝箱式移動(dòng)燃機(jī)，該方案也能在極短時(shí)間內(nèi)完成現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試。所不同的是，該方案機(jī)型應(yīng)用更廣，可根據(jù)業(yè)主供電需求在小型到重型燃?xì)廨啓C(jī)自由選取。但由于是浮動(dòng)基礎(chǔ)，對(duì)燃機(jī)自身在周期運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行提出了要求，同時(shí)該類方案對(duì)發(fā)電設(shè)計(jì)公司對(duì)燃機(jī)、船舶、選址等方面都有綜合性要求。

2.3 火車(chē)箱集成式燃?xì)廨啓C(jī)

該方案類似集裝箱式移動(dòng)方案，所不同的在于運(yùn)輸方式采用鐵路。因此在建設(shè)前期需要額外鋪設(shè)鐵軌。該方案一般容量大于集裝箱式燃?xì)廨啓C(jī)，因此適用用電需求較大且本來(lái)就要鋪設(shè)運(yùn)輸用鐵軌的領(lǐng)域。

3 微小型燃?xì)廨啓C(jī)的其他燃料選擇

當(dāng)前燃?xì)廨啓C(jī)主要燃燒以甲烷為主的天然氣或者柴油（和重油），但隨著當(dāng)前對(duì)資源保護(hù)和環(huán)境需求提出更高的要求，許多燃機(jī)制造研發(fā)企業(yè)也在積極測(cè)試新的替代燃料。

3.1 氫氣燃料

該種燃料具有分子量小，體積比熱容小但質(zhì)量比熱容大等特點(diǎn)。作為一個(gè)非常理想燃料，氫氣能夠在單位重量下提供龐大的能量。當(dāng)前很多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始增加氫氣提氣點(diǎn)和增加氫氣汽車(chē)的供應(yīng)，逐步取代人們對(duì)汽油的依賴以減輕溫室氣體排放。燃機(jī)在氫氣燃燒領(lǐng)域上很多國(guó)家做過(guò)大量的試驗(yàn)，比如IGCC，純氫燃燒和天然氣摻燒等方式，以美國(guó)圣地亞哥（San Diego）國(guó)家實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，在穩(wěn)態(tài)燃燒速度（Laminar burning velocity）方面，在甲烷中摻燒50%的氫氣效果最好，純氫氣燃燒效果不如摻燒，但通過(guò)增加氫氣壓力燃燒有一定改善。筆者認(rèn)為，純氫燃燒在未來(lái)是燃機(jī)的一個(gè)很重要的發(fā)展方向，不僅對(duì)于環(huán)境和地底資源的保護(hù)，同時(shí)也能將燃機(jī)結(jié)構(gòu)，燃燒方式推向一個(gè)新的高度。

3.2 生物燃料

生物燃料（Biogas or Bio methane）是通過(guò)農(nóng)作物、植物進(jìn)行生物降解生成可燃燒氣體或液體。其主要成分主要甲烷和其他多鏈碳?xì)浠?/p>

合物。該種燃料目前開(kāi)始廣泛應(yīng)用于汽車(chē)燃料摻燒中以減少天然氣或者石油的開(kāi)采。將這種燃料應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)優(yōu)點(diǎn)主要包括：

（1） 減少石油和天然氣開(kāi)采。利用生物燃料替代天然氣或者石油，除了避免地底資源過(guò)度開(kāi)發(fā)，也能避免由于人類開(kāi)采（Earthmoving）對(duì)周?chē)鷦?dòng)植物生態(tài)帶來(lái)破壞。

（2）減少粉塵排放。相比固體生物燃料燃燒發(fā)電，經(jīng)過(guò)降解后的燃料氣體或者液體能夠從根本解決尾部煙氣中的粉塵含量。

（3） 提供農(nóng)作物殘留物治理，提供農(nóng)民收入。相比燃燒秸稈或者其他農(nóng)作物殘留物，幫助農(nóng)民回收，將其轉(zhuǎn)化為可利用燃料，并給予農(nóng)民響應(yīng)的報(bào)酬，不僅提供農(nóng)民的積極性和收入，也能從農(nóng)業(yè)方面治理肆意放火燃燒殘留物的問(wèn)題。

4 結(jié)論

綜上所述，筆者通過(guò)對(duì)市場(chǎng)、機(jī)型、燃料三方面對(duì)燃機(jī)發(fā)展做了簡(jiǎn)單系統(tǒng)的闡述，對(duì)微小型燃?xì)廨啓C(jī)的未來(lái)的市場(chǎng)發(fā)展充滿了信心。微小型燃?xì)廨啓C(jī)的自身結(jié)構(gòu)和效能不僅滿足當(dāng)前社會(huì)用電需求、也能滿足低排放改造的要求。事實(shí)上，燃機(jī)發(fā)展的前景遠(yuǎn)不止于文章提到的這些。這需要所有的燃機(jī)人不斷的開(kāi)拓努力，努力把燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展推向一個(gè)新的高度。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁春等編著.微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)[J].機(jī)械工業(yè)出版社，2012（11）.

[2]聞雪友等編著.燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2016（08）.

作者簡(jiǎn)介：李莎莎（1984-），女，四川德陽(yáng)人，碩士，工程師，從事燃?xì)廨啓C(jī)營(yíng)銷工作。