淄柴700型發(fā)電機(jī)組與勝動(dòng)500型的性能比較分析

王托 史科研

1.緣起

煤層氣公司低濃度瓦斯發(fā)電場(chǎng)隸屬于鐵法能源公司，是鐵法能源公司實(shí)施煤層氣綜合開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目之一，是利用煤礦井下抽采低濃度瓦斯為燃料進(jìn)行發(fā)電的新型燃?xì)獍l(fā)電場(chǎng)。

煤層氣公司大興瓦斯發(fā)電站建于2007年9月，裝機(jī)容量為3×500KW，發(fā)電機(jī)組為山東勝動(dòng)集團(tuán)生產(chǎn)的190型低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組，并于同年11月全部建設(shè)完畢并投入運(yùn)行并網(wǎng)發(fā)電；截至2017年4月，三臺(tái)瓦斯發(fā)電機(jī)組累計(jì)運(yùn)行17.5萬(wàn)小時(shí)，累計(jì)發(fā)電約5100萬(wàn)度。

早期的勝動(dòng)12V190系列500kw低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化程度不高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行達(dá)不到額定負(fù)荷，且隨著時(shí)間的推移運(yùn)營(yíng)成本加劇，急需升級(jí)改造。

2.技術(shù)內(nèi)容簡(jiǎn)介

2.1低瓦斯發(fā)電站生產(chǎn)工藝流程

低濃度瓦斯發(fā)電是利用煤礦抽出的濃度在30%以下（30%以上的瓦斯通過(guò)注入儲(chǔ)氣罐，輸入城市燃?xì)夤芫W(wǎng)）的低濃度瓦斯，通過(guò)干粉抑爆器、阻火器等瓦斯安全傳輸設(shè)備，供給燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)是由柴油機(jī)改造而來(lái)的一種內(nèi)燃機(jī)，它由原來(lái)燃油改為燃燒瓦斯，瓦斯在內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)爆燃做功，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)，通過(guò)并列的高壓發(fā)電機(jī)接入高壓配電柜，通過(guò)計(jì)量?jī)x表接入企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)低濃度瓦斯的發(fā)電利用。

2.2 淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組是在6300系列柴油機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)出來(lái)的（功率為700kW、轉(zhuǎn)速為600r/m）。該機(jī)組具有轉(zhuǎn)速低、耗能省、儲(chǔ)備功率大、環(huán)保、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，并能長(zhǎng)期、連續(xù)和多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。廣泛用作燃?xì)怆娬?。而且與高速機(jī)組（轉(zhuǎn)速為1000r/m）相比具有突出優(yōu)點(diǎn)：

2.2.1淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)是缸徑為300mm的柴油機(jī)改進(jìn)而來(lái)的，轉(zhuǎn)速低、排量大、功率高、自然吸氣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)費(fèi)用低是其突出優(yōu)點(diǎn)，比高轉(zhuǎn)速機(jī)組更適合燃?xì)鉄嶂档?、燃?xì)鈮毫Φ?、燃?xì)獠▌?dòng)大的特點(diǎn)，是燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的最佳原動(dòng)機(jī)，能夠保證機(jī)組安全、連續(xù)、持續(xù)、恒定、穩(wěn)定運(yùn)行，從而保證燃?xì)獍l(fā)電的最大收益。

2.2.2淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組最大優(yōu)勢(shì)是排量大，發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)備功率大。例如機(jī)組持續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行功率每臺(tái)每小時(shí)680kw，不打折扣；勝動(dòng)12V190系列500kw發(fā)電機(jī)組每分鐘轉(zhuǎn)速1000轉(zhuǎn)，高轉(zhuǎn)速、低排量，發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)備功率小，發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期持續(xù)運(yùn)行功率每臺(tái)每小時(shí)400kw。淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組比勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組每小時(shí)多發(fā)280度電。如按每度電0.42元計(jì)算，每小時(shí)多產(chǎn)出117.6元，一年按運(yùn)行7500—8000小時(shí)計(jì)量，可多82—94萬(wàn)的收入。

2.2.3轉(zhuǎn)速低是淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組比勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的另一優(yōu)勢(shì)，勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組轉(zhuǎn)速為1000r/m，而淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速僅為600r/m，轉(zhuǎn)速低不僅大大提高機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性，而且大大提高了機(jī)組使用壽命和發(fā)電效率，還大大降低了機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用。低轉(zhuǎn)速可使發(fā)動(dòng)機(jī)降低磨損，延長(zhǎng)機(jī)件的使用壽命，減少備件的儲(chǔ)備，提高用戶的經(jīng)濟(jì)效益。例如：淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的使用壽命為20年，大修時(shí)間一般為6年；而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的使用壽命為10年，大修時(shí)間一般不超過(guò)3年。轉(zhuǎn)速低，相對(duì)應(yīng)的在缸內(nèi)混合燃燒時(shí)間長(zhǎng)，特別適合低熱值燃?xì)狻；旌先紵龝r(shí)間長(zhǎng)，燃?xì)馊紵统浞?，相?duì)應(yīng)的排溫低，熱效率就高。這一點(diǎn)通過(guò)排溫和循環(huán)水溫就可體現(xiàn)，淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的排溫低于550℃，高溫循環(huán)水溫低于65℃，而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的排溫高于600℃，高溫循環(huán)水溫高于75℃。轉(zhuǎn)速低，各摩擦處磨損小，使用時(shí)間長(zhǎng)，備件維護(hù)費(fèi)用就低。例如淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的氣門(mén)和氣門(mén)閥座運(yùn)行一年多，還不需更換。而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組則平均運(yùn)行3000小時(shí)左右就需更換一次氣門(mén)和氣門(mén)閥座，而且勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的增壓器、中冷器故障率極高。據(jù)同時(shí)使用的淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組與勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的用戶統(tǒng)計(jì)，勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的一年的維護(hù)費(fèi)用超過(guò)10萬(wàn)元，而淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組一年的維護(hù)費(fèi)用不足5萬(wàn)元。

2.2.4淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的自然吸氣對(duì)燃?xì)廨斔蛪毫?、波?dòng)范圍適應(yīng)性強(qiáng)、要求低。可使低壓的燃?xì)鈿夂涂諝獗辉瓌?dòng)機(jī)自然吸入（氣源的壓力只需2kPa即可），壓力低，空燃比更容易調(diào)節(jié)、運(yùn)行更穩(wěn)定。而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組則需要渦輪增壓器、中冷器才能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣要求，對(duì)燃?xì)鈮毫?、溫度要求高、適應(yīng)性差，當(dāng)燃?xì)鈮毫Φ陀?kPa發(fā)動(dòng)機(jī)就很難正常工作。另外渦輪增壓器是用機(jī)器排出的廢氣做動(dòng)力的，600℃的高溫會(huì)縮短零部件的壽命，對(duì)混合燃?xì)庖泊嬖谕{，處理不好極易發(fā)生放炮、爆炸、失火現(xiàn)象。中冷器是為了冷卻從渦輪增壓器來(lái)的混合氣，一旦出現(xiàn)冷卻不良，漏水等現(xiàn)象，后果不堪設(shè)想。

2.2.5淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組直列正置式設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化發(fā)動(dòng)機(jī)布局，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、維護(hù)方便，大大減少了機(jī)器維護(hù)。機(jī)組進(jìn)、排氣管布置在發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)，比較直觀、簡(jiǎn)潔、明了，特別是正置式設(shè)計(jì)，不僅大大方便了機(jī)器維護(hù)保養(yǎng)，而且大大節(jié)省維護(hù)時(shí)間及維護(hù)成本。不管是機(jī)組大修還是軸系維護(hù)，只要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)就可解決，而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組則為倒掛式結(jié)構(gòu)，在沒(méi)有專用翻轉(zhuǎn)工裝的前提下，現(xiàn)場(chǎng)很難大修，必須運(yùn)回制造廠進(jìn)行維護(hù)。

2.2.6淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組可以配高、中電壓發(fā)電機(jī)輸出，降低初始投資和運(yùn)行成本，機(jī)組可定制10500V、6300V、400V高、中、低壓輸出以滿足用戶各種不同需求，可避免購(gòu)買變壓器的初始投資，減少銅損，降低運(yùn)行成本；既可并網(wǎng)又可直接帶負(fù)荷使用，大大提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組只能配合低壓發(fā)電機(jī)輸出。

2.2.7淄柴8300系列700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速低，噪聲相對(duì)也低，在機(jī)組一米范圍內(nèi)最高噪聲不高于100分貝，更易于機(jī)房的隔音降噪處理。而勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組的噪聲一般在110分貝以上，因此淄柴8300型700kw燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組更適合對(duì)噪聲有要求的環(huán)境。

3.應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)、安全效益

隨著瓦斯、生物質(zhì)氣、沼氣等新能源的開(kāi)發(fā)利用，國(guó)內(nèi)氣體機(jī)行業(yè)取得了飛躍發(fā)展，淄柴8300系列機(jī)組和勝動(dòng)12V190系列機(jī)組作為國(guó)內(nèi)首屈一指的兩大系列機(jī)型受到廣大用戶的熱烈追捧，我們不妨從以下幾個(gè)方面來(lái)做一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比：

3.1投入分析

3.1.1初始投入：

勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組在市場(chǎng)上的初次購(gòu)買價(jià)格為105萬(wàn)，使用壽命為10年；淄柴8300系列700kw機(jī)組在市場(chǎng)上的購(gòu)買價(jià)格為120萬(wàn)，使用壽命為20年。那么勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組每年的折舊費(fèi)就是10.5萬(wàn)，而淄柴8300系列700kw機(jī)組每年折舊費(fèi)用是6萬(wàn)。

我們可以看出：如果是使用20年的電站，10年后勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組就需要更換新機(jī)組，則投資成本不再是105萬(wàn)，而應(yīng)該是210萬(wàn)，比同樣條件下，使用壽命為20年的淄柴8300系列700kw機(jī)組的投資成本要高出90萬(wàn)。

3.2運(yùn)行維護(hù)成本：

我們以某煤礦××電站為例，勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組（即：1號(hào)、2號(hào)）發(fā)電機(jī)組從2007年9月份開(kāi)始運(yùn)行，至2017年9月1#發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間約為41485小時(shí)，總計(jì)發(fā)電量約為1244萬(wàn)度。在這期間，1#發(fā)電機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用（加上大修材料費(fèi)17萬(wàn)）總計(jì)大約在150萬(wàn)（機(jī)油每個(gè)月?lián)Q一次，加上平時(shí)補(bǔ)加，400kg×16.5=6600元，至今機(jī)油消費(fèi)大約在38萬(wàn)，每個(gè)月單臺(tái)機(jī)組的材料消耗約為1.05萬(wàn)，材料費(fèi)在60萬(wàn)）。于2013年因3#缸排氣門(mén)斷裂，導(dǎo)致曲軸磨損嚴(yán)重，經(jīng)過(guò)單位專業(yè)人員及廠家技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)鑒定后，對(duì)機(jī)組進(jìn)行了大修（主要更換曲軸、連桿瓦、定時(shí)齒輪、活塞環(huán)和缸套），大修費(fèi)用為35萬(wàn)元。

2#發(fā)電機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)間為43626小時(shí)，累計(jì)發(fā)電量約為1308萬(wàn)度，材料費(fèi)大約在155萬(wàn)（機(jī)油每個(gè)月?lián)Q一次，加上平時(shí)補(bǔ)加，400kg×16.5=6600元，至今機(jī)油消費(fèi)大約在40萬(wàn)，材料費(fèi)在63萬(wàn)）。（由于1、2# 2012年進(jìn)行中修（主要是更換連桿瓦、定時(shí)齒輪、活塞環(huán)和缸套等大配件）維修費(fèi)用大約在10萬(wàn)。后重新正常運(yùn)行。2014年因機(jī)組在運(yùn)行中聽(tīng)到機(jī)體有撞擊響聲，停機(jī)查看發(fā)現(xiàn)9#缸氣門(mén)與活塞撞擊現(xiàn)象，檢查連桿瓦發(fā)現(xiàn)9#缸處曲軸磨損嚴(yán)重并且不能修復(fù)，返廠大修，機(jī)組拉回廠家大修，大修費(fèi)用為27萬(wàn)。

故此，從06年投產(chǎn)以來(lái)1、2#機(jī)組累計(jì)發(fā)電2552萬(wàn)度，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用為305萬(wàn)元。除去中修和大修費(fèi)用，平均每年每臺(tái)機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用為21.15萬(wàn)元。

淄柴生產(chǎn)的8300系列700kw低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組于2017年9月進(jìn)行了并網(wǎng)發(fā)電，至今1#機(jī)運(yùn)行了3569小時(shí)，發(fā)電量約為242萬(wàn)度，2#機(jī)運(yùn)行了3663小時(shí)，發(fā)電量約為249萬(wàn)度。淄柴生產(chǎn)的低濃度、低轉(zhuǎn)速（600轉(zhuǎn)）、低噪音、無(wú)增壓器的瓦斯發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率較高（700kw的發(fā)電機(jī)組，平常發(fā)電功率在680kw），兩臺(tái)700KW 8300系列瓦斯發(fā)電機(jī)組運(yùn)行到現(xiàn)在已有7個(gè)月時(shí)間，機(jī)組配件只換過(guò)6根火花塞，所花費(fèi)用約為3000元，其機(jī)油用量（包括新機(jī)組運(yùn)行50小時(shí)換油量，算總用油量每臺(tái)機(jī)組每個(gè)月在1.6桶，2×7×170×1.6×16.5加上3000元大約6.58萬(wàn)元）。每臺(tái)機(jī)組每月的材料消耗約為：0.47萬(wàn)元。截止到目前平均每臺(tái)每年運(yùn)維成本是5.64萬(wàn)元。

勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組20年的運(yùn)維成本是423萬(wàn)元，比淄柴8300系列700kw機(jī)組20年的運(yùn)維成本112.8萬(wàn)元高出310.2萬(wàn)元。

3.3發(fā)電對(duì)比：

同樣，我們以某煤礦××電站為例，勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組（即：1號(hào)、2號(hào)）發(fā)電機(jī)組從2008年9月份開(kāi)始運(yùn)行，至今1#發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間約為41485小時(shí)，總計(jì)發(fā)電量約為1244萬(wàn)度；2#發(fā)電機(jī)組累計(jì)運(yùn)行時(shí)間為43626小時(shí)，累計(jì)發(fā)電量約為1308萬(wàn)度。即是說(shuō)勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組累計(jì)運(yùn)行85111小時(shí)，發(fā)電2552萬(wàn)度。平均功率為300kw，功率發(fā)揮為60%，如果每年運(yùn)行6000小時(shí)，那么每年的發(fā)電量為180萬(wàn)度。淄柴8300系列700kw機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電至今1#機(jī)運(yùn)行了3569小時(shí)，發(fā)電量約為242萬(wàn)度，2#機(jī)運(yùn)行了3663小時(shí)，發(fā)電量約為249萬(wàn)度。即是說(shuō)淄柴8300系列700kw機(jī)組累計(jì)運(yùn)行7232小時(shí)，發(fā)電591萬(wàn)度。平均功率為680kw，功率發(fā)揮為97.14%。據(jù)此我們把20年的發(fā)電量繪制圖表，見(jiàn)表三。

由表3中我們不難看出，勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組20年累計(jì)發(fā)電量為3600萬(wàn)度，比淄柴8300系列700kw 20年累計(jì)發(fā)電8160萬(wàn)度要少4560萬(wàn)度。如果按照目前每度電0.42元的上網(wǎng)電價(jià)來(lái)算的話，勝動(dòng)12V190系列500kw機(jī)組20年創(chuàng)造的價(jià)值為1512萬(wàn)元，比淄柴8300系列700kw 20年創(chuàng)造的價(jià)值3427.2萬(wàn)元要少1915.2萬(wàn)元。