微型熱電聯(lián)產(chǎn)在游泳池項(xiàng)目中的應(yīng)用研究（二）

2、美國(guó)STM動(dòng)力公司4-120性外燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組：
　　位于美國(guó)底特律的STM動(dòng)力公司經(jīng)過20年的努力，在傳統(tǒng)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)技術(shù)成果，成功地研制了新一代外燃機(jī)。
　　外燃機(jī)是一種外燃的閉式循環(huán)往復(fù)活塞式熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，因它是在1816年為蘇格蘭的R.斯特林所發(fā)明，故又稱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。新型外燃機(jī)氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜�，膨脹做功。燃料在氣缸外的燃燒室�?nèi)連續(xù)燃燒，通過加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換，避免了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的震爆做功問題，從而實(shí)現(xiàn)了高效律、低噪音、低污染和低運(yùn)行成本。STM4-120型25kW級(jí)機(jī)組的發(fā)電效率為29.6%，高于同容量的內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。設(shè)備也可以直接插在380V三相交流電插座上并入用戶電網(wǎng)運(yùn)行。
　　STM外型照片
　　　　
　　
　　STM外燃機(jī)性能
　　
　　發(fā)電輸出功率kW25效率%29.6供熱功率kW44供熱效率%52.1燃料消耗量mJ304.05功率輸出總量kW69熱電總效率%81.7轉(zhuǎn)速rpm1800尺寸（長(zhǎng)/寬/高）cm201/76/107大修周期hrs50000設(shè)備壽命年/hrs20/150000氮氧化物ppm8噪音分貝68
　　STM4-120外燃機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)破面圖
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　經(jīng)濟(jì)性能：
　　將微型燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備應(yīng)用在游泳池中，大家最關(guān)心的問題是經(jīng)濟(jì)上有沒有好處，能不能節(jié)約能源費(fèi)用。進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性研究的基本前提條件如下。
　　
　　基本條件
　　
　　電價(jià)元/kWh0.660熱價(jià)元/kWh0.214燃?xì)鈨r(jià)元/m31.80燃機(jī)造價(jià)元980,577利用時(shí)間hrs/年4576
　　1、微型燃?xì)廨啓C(jī)：微燃機(jī)在游泳池中應(yīng)用的主要投資是設(shè)備造價(jià)，其他方面只需要利用現(xiàn)有系統(tǒng)即可。影響設(shè)備造價(jià)的因素很多，由于設(shè)備小可以布置在現(xiàn)有天然氣鍋爐房?jī)?nèi)，也可以放置在水泵間等地方，或者布置在室外。如果能夠從天然氣高壓調(diào)壓站接氣，壓力只要超過5.5公斤，就可以減少天然氣壓縮機(jī)的投資；如果是學(xué)�；蜓芯繂挝�，可以申請(qǐng)減免進(jìn)口稅。
　　
　　TG80全額設(shè)備價(jià)格
　　
　　微型燃?xì)廨啓C(jī)（回?zé)幔┯㈡^50,000.00燃?xì)鈮嚎s機(jī)英鎊4,000.00備件英鎊2,000.00合計(jì)英鎊56,000.00美元81,200.00人民幣672,336.00進(jìn)口稅率%9.4增值稅率%17稅后人民幣860,576.63運(yùn)輸安裝調(diào)試人民幣120,000.00合計(jì)人民幣980,576.63
　　微型燃?xì)廨啓C(jī)2002年的造價(jià)加進(jìn)口稅和運(yùn)輸安裝費(fèi)用，預(yù)計(jì)造價(jià)最高在100萬人民幣之內(nèi)。該設(shè)備每年還會(huì)逐步大幅度降低，預(yù)計(jì)2003年將下降到800美元/kW，2004年將降至700美元，如果在中國(guó)組裝生產(chǎn)，造價(jià)將下降到500美元以下。設(shè)備大修周期為3萬小時(shí)，總壽命20年，因此造價(jià)對(duì)成本的影響不大。影響最大的因素是天然氣成本，1268號(hào)文件《關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》中要求城市燃?xì)獠块T對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的氣價(jià)給予優(yōu)惠。北京燃?xì)饧瘓F(tuán)公司已經(jīng)召集了相關(guān)會(huì)議，準(zhǔn)備對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目給予優(yōu)惠氣價(jià)，冬季5個(gè)月1.8元/立方米，夏季7個(gè)月氣價(jià)為1.4元/立方米。
　　
　　熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目天然氣應(yīng)用價(jià)格
　　
　　冬季氣價(jià)元/m31.8冬季周期月5夏季氣價(jià)元/m31.4夏季周期月7應(yīng)用氣價(jià)元/m31.5667
　　微燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性分析
　　
　　序號(hào)項(xiàng)目單位回?zé)嵫�環(huán)單循環(huán)直燃機(jī)-購電1單機(jī)發(fā)電出力kW75.9072.942發(fā)電效率%2612.863發(fā)電效率%5.656.304單機(jī)供暖功率kW1504254255供暖效率%51.3874.91876單機(jī)燃料消耗量kWh292567488.517天然氣耗量m3/hrs30.1358.5650.428設(shè)備單機(jī)造價(jià)元/unit980,576.63980,576.639天然氣價(jià)格元/M31.571.571.810燃料成本元/hrs47.2091.7490.7511電價(jià)元/kWh0.660.6612發(fā)電收入元/hrs50.0948.1413熱價(jià)元/kW0.21350.21350.213514熱收入元/hrs32.0390.7590.7515運(yùn)行費(fèi)用支出元/hrs3.423.2816設(shè)備折舊周期hrs900009000017折舊費(fèi)元/hrs9.819.8118總收入元/hrs82.12138.8990.7519總支出元/hrs60.4295.0290.7520毛利潤(rùn)元/hrs21.7043.870.0021設(shè)備償還時(shí)間hrs451852235322預(yù)計(jì)年設(shè)備利用小時(shí)hrs4576457623微燃機(jī)償還周期年9.874.8824節(jié)約開支元/年99,306.48200,743.05-
　　微型燃?xì)廨啓C(jī)盡管造價(jià)比較高，每年平均可以節(jié)約10-20萬元人民幣，完全可以消除由于能源費(fèi)用帶來的虧損問題。但是，就設(shè)備利用而言，供熱量越大，效率越高，經(jīng)濟(jì)性越好，所以最好由燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)設(shè)備擔(dān)任供熱的基本負(fù)荷。
　　
　　TG80工況變化與設(shè)備投資回收關(guān)系分析
　　
　　回?zé)崧?0102030405060708090100發(fā)電機(jī)出力kW8080808080808080808080輸出電力kW75.9075.6575.3975.1674.9374.6474.3574.0373.7073.3272.94燃?xì)鈮嚎s機(jī)用電kW4.14.364.614.845.075.365.655.986.36.687.06發(fā)電效率%23.0421.6920.3419.3718.4017.3816.3615.4614.5613.7112.86排煙溫度oC278315352389426455484516547581615余熱回收量kW150.00183.00216.00246.50277.00300.00323.00347.50372.00398.50425.00供熱效率%45.5352.2858.2863.3768.0169.6271.0772.3373.4774.2374.91熱電綜合出力kW225.90258.65291.39321.66351.93374.64397.35421.53445.70471.82497.94熱電綜合效率%68.5773.9878.6382.7486.4087.0087.4287.7988.0287.9387.76燃料消耗量mJ/hrs11861260133414001466155116361730182319332043天然氣耗量m3/hrs3436.1338.2540.1542.0444.4846.9149.5952.2655.4158.56發(fā)電收入元/hrs50.0949.9349.7649.6149.4549.2649.0748.8648.6448.3948.14供熱收入元/hrs32.0339.0846.1252.6359.1564.0668.9774.2079.4385.0990.75燃料成本元/hrs53.2756.6059.9362.8965.8669.6873.4977.6881.8786.8191.74運(yùn)營(yíng)成本元/hrs3.423.403.393.383.373.363.353.333.323.303.28小時(shí)收益元/hrs25.4429.0032.5635.9639.3740.2841.2042.0442.8843.3743.86設(shè)備回收周期hrs3854433812301152726624909243422379923324228662260822356設(shè)備回收周期年8.427.396.585.965.445.325.205.105.004.944.89
　　2、燃?xì)馔馊紮C(jī)：外燃機(jī)體積更小，應(yīng)用更為簡(jiǎn)便易行。STM的價(jià)格每年都會(huì)大幅度下降，2002年國(guó)際價(jià)格為1000美元/kW，2003年預(yù)計(jì)下降到800美元，2005年估計(jì)將會(huì)下降到500美元。STM公司計(jì)劃在2003年在中國(guó)生產(chǎn)這一設(shè)備，價(jià)格下降余地將會(huì)更大。
　　STM適用于大型游泳池的淋浴水加溫系統(tǒng)，或者小型游泳池的池水加溫。可以2-4臺(tái)以上聯(lián)合使用，提高調(diào)節(jié)靈活性。由于發(fā)電效率高，大修周期更長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性更突出。
　　
　　外燃機(jī)全額設(shè)備價(jià)格
　　
　　燃?xì)馔馊紮C(jī)2002年價(jià)格美元25,000.00人民幣207,000.00進(jìn)口稅率%9.4增值稅率%17稅后人民幣264,955.86運(yùn)輸安裝調(diào)試人民幣20,000.00合計(jì)人民幣284,955.86
　　
　　
　　外燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性分析
　　
　　項(xiàng)目單位STM外燃機(jī)燃?xì)忮仩t造價(jià)元284,956發(fā)電輸出功率kW250發(fā)電效率%29.6供熱功率kW4444供熱效率%52.185熱電綜合效率%81.785電價(jià)元/kWh0.66電收入元/hrs16.5熱價(jià)元/kWh0.21860.2186熱水加熱費(fèi)元/hrs9.629.62單位維護(hù)費(fèi)元/kWh0.045維護(hù)成本元/hrs1.125燃耗kWh84.4651.76小時(shí)天然氣消耗m38.725.34天然氣價(jià)格元/m31.5671.800天然氣費(fèi)用元/hrs13.669.62折舊周期hrs100,000折舊費(fèi)元/hrs2.85收入元/hrs26.129.6162支出元/hrs17.639.6162收益元/hrs8.490.00年設(shè)備利用時(shí)間hrs4576投資回收周期7.34節(jié)約開支元/年38,830.52
　　研究結(jié)論：
　　將游泳池項(xiàng)目采用微型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)可以大幅度節(jié)約能源費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益明顯。采用燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)環(huán)境效益也非常突出，微燃機(jī)的氮氧化物排放25ppm，外燃機(jī)8ppm，而燃?xì)忮仩t在150ppm以上。使用微型燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)需要一個(gè)社會(huì)化的服務(wù)系統(tǒng)，對(duì)安全運(yùn)行提供保障和技術(shù)支持。目前，北京群鷹公司和北京燃?xì)饧瘓F(tuán)正在籌建這類公司，為客戶提供運(yùn)行服務(wù)。國(guó)外已經(jīng)有不少體育中心和游泳池采用了這一技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益良好。
　　上述兩種設(shè)備都不能完全滿足游泳池的全部需求，可以采用部分太陽能熱水器和利用游泳池排水中余溫的水源熱泵來生產(chǎn)和回收熱能，對(duì)不足部分進(jìn)行補(bǔ)充。同時(shí)，采用蓄熱技術(shù)，使能源需求與供應(yīng)實(shí)現(xiàn)平衡。
　　
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