沼气发电利国利民.doc

沼气发电利国利民
我公司生产4kW-2000kW燃气发电机组，可以适用于天然气、焦炉煤气、炼化尾气、煤气发生炉气、瓦斯、煤层气、沼气、生物质气、柠檬酸厂产生的沼气等一切可燃气体，只要热值为900kcal，压力在300mmH2O以上均可使用。
某公司利用沼气发电方案
概述
某公司在生产过程中可产生8000--9000Nm3/ 天的沼气，沼气中CH4含量为61.2%，沼气的热值约为21.MJ/Nm3(5040.07Kcal/Nm3 )，利用沼气进行发电，既节能环保，又能创造很好的经济效益。
沼气经过燃烧发电过程以后，对环境的危害减少，其次是缓解电力资源短缺。目前我国存在较大范围的电力短缺，沼气发电可以在一定程度上弥补当地电力不足，缓解电力短缺的局面。
沼气的主要成分有甲烷，甲烷是一种仅次于二氧化碳，占第二位的重要产生温室效应的气体，其温室效应作用比二氧化碳大几十倍。沼气中的甲烷还能破坏臭氧层，具有与氟利昂类似的危害。而温室效应、臭氧层减薄、酸雨是当今世界上影响大气质量的三大问题，沼气排放的危害就占两项。可见对沼气的综合利用也是环境保护的需要。如果不加以利用，沼气排放将对环境造成污染。
符合国家能源政策
国家经贸委、财政部、国家税务总局1996年8月9日下发的《关于进一步开展资源综合利用的意见》、国务院国发〈（1996）36号〉《国务院批转国家经贸委等部门关于进一步开展资源综合利用意见的通知》、国家经贸委资源节约综合利用司1996年12月《关于“关于进一步开展资源综合利用的意见”若干主要问题的说明》、国务院1996年8月3日《国务院关于环境保护若干问题的决定》等文件中均明确指出，对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热、余压等进行回收和合理利用，支持资源综合利用电厂生产电力。单机容量0.5～12MW范围内的发电机组符合并网条件，电力部门都应允许并网，签定并网协议，免交上网配套费，并在核定的上网电量内优先购买，不参加电网调峰。
国家经贸委1999年4月26日下发的《关于关停小火电机组有关问题的意见》中也明确指出，对于综合利用的小火电机组，不在关停范围内。国家有关部门和电网企业要按照国家对综合利用的有关政策继续给予支持。
２００５年２月２８日第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过《中华人民共和国可再生能源法》更是对可再生能源的利用明确给予各种支持。
以上可以得出结论：
1.沼气发电是节约能源、资源、降低企业成本、解决沼气排放对环境污染的一种行之有效的节能方式，利国利民。
2.增加企业效益由于沼气是副产品，所以成本较低，电力上网出售可以为企业带来新的经济效益。
建站方案
我公司生产的内燃式燃气发电机组发电效率高，热效率为32%~40%。以CH4含量为60%沼气为例，1Nm3该沼气可以发电1.7kW.h，利用8000--9000Nm3/天的沼气发电可以建立500kW容量的电站,推荐选用1台500GF-RZ型燃气发电机组建立沼气发电站，电站发出的电力400V,可并入公司内部低压电网并网运行。
建站投资效益分析
（1） 建站投资预算 合计：128.00万（2） 元
1、发电设备：1台500GF-RZ型燃气发电机组 108万元/台×1台= 108.00万元
（含高低温热交换器、发动机、发电机、底盘、控制屏、控制线、随机配件备件等）
2、电站配套部分：循环冷却系统（循环水泵、冷却水塔、冷却水管线、阀门等）、输配电系统（电缆、低压隔离柜等）、土木建筑部分（简易机房、控制室、休息室、冷却水池、机组基础等）等，以上部分约占发电设备总值的15%。 15.00万元
3．余热回收系统： 5.00万元
（3） 电站年发电量（机组年运行时间320天，（4） 机组持续功率450kW）
450 kW /台×1台×24小时/天×320天=345.60万kW.h
（5） 电站年运行成本（不（6） 包括燃气成本） 合计： 16.70万（7） 元
1、 人员工资：电站安排3人，2、 每人每年工资2万3、 元，4、 年共计6万5、 元
6、 机油费用：机油消耗率按0.0015kg/kW.h，7、 机油单价按8元/kg
307.2万kW.h×0.0015kg/kW.h×8元/kg=3.70万元
8、 配件维修费用：每台机组每年配件消耗及维修费用5万9、 元：1台×5万10、 元/台=5万11、 元
12、 管理费用：2万13、 元
（8） 年发电收入（电价0.45元/kW.h）
345.6万kW.h×0.45元/kW.h=155.52万元
（9） 年净收益=年发电收入-年运行成本=155.52万（10） 元-16.70万（11） 元元=138.82万（12） 元
电站总投资约1年时间就能全部收回，经济效益非常显著。
余热利用有关数据
若将机组排出的尾气余热进行回收利用，那样综合效益会更加显著。机组尾气温度为500-550℃。（详见附件1）
机组及建站特点
1、 发电效率高，
2、 通常在32-40%。
3、 使用场合灵活，
4、 可方便的并机或并网，
5、 机组群还可根据实际负载的需要，
6、 灵活方便地调节发电输出。
7、 调峰性能好，
8、 启停方便快捷。
9、 机组自成体系，
10、 辅助设备
11、 少，
12、 自耗电少。
13、 建站周期短，
14、 见效快。
15、 机组主重要控制部分部件如调速器、火花塞等，
16、 均采用世界最先进的进口部件，
17、 保证了机组的先进性和可靠性。
18、 机组的燃气进气管路，
19、 汽缸及活塞均采用渗瓷防腐蚀技术。
20、 机组的各种保护系统齐全。
六．内燃机发电机组与燃气轮机组发电效益对比
1、效率对比：同样的发电采用不同的方式，其经济结果是不一样的。采用锅炉发电，由于酒精生产企业大都是小功率发电站，效率都比较低，特别是简单的气、煤混烧，效率在17%左右，每方气电转化在0.8kWh左右，大大的浪费资源，而采用内燃机发电，效率在35%-40%以上，每方气电转化在1.6-2.0kWh。
2、价值对比：烧锅炉用煤和气都可以，用气烧锅炉发电，每方气相当于一公斤标准煤的价值，还不到五毛钱，而采用内燃机组发电，每方气发电在1.8 kWh，按0.52元/ kWh计算，价值在0.936元。
3、综合比较：以下以每天10万方沼气用于内燃机发电及余热利用效益与蒸汽轮发电效益进行比较。
（1）采用蒸汽轮发电供蒸气方式：发电量每方气在0.8kWh左右，共计发电量100000×0.8=80000kWh，按0.52/kWh元计，发电价值4.16万元。
（2）采用内燃机发电及余热利用方式：每天可发电100000×1.8=180000kWh ，发电价值9.36万元。发动机余热通过针管式余热锅炉回收余热，根据酒精工艺，利用后每小时可产四公斤饱和蒸汽6.8吨或九公斤饱和蒸汽4.25吨。（公司目前有大的火力发电厂，是否需要蒸汽回收另作讨论）
4、建站周期比较：建立蒸汽轮机组发电站，建设周期加上设计等最少要在一年以上，这一年中，沼气就必须选用其他方法利用甚至点燃放空，而建立内燃机组发电站，建站周期在两个月内，并且建站灵活，可根据气量随时增加机组并机并网运行。
5、人工比较：同等气量用于蒸汽轮机发电只能建3500千瓦电站，但人工需要100人以上，而内燃机组发电站只需不到二十人，且电站容量翻了一倍以上。
总结：由上可见充分利用能源向高价值产品转化，效益无疑是最优的，电能是紧俏能源，价格有不断上升趋势，把资源更多的转化为电能不仅获得目前好效益，而且项目具有前瞻性。因此，利用内燃机组发电是更优的。
七．胜利油田胜利动力机械有限公司简介
胜利油田胜利动力机械有限公司主要研制生产制造190系列燃气发动机（25kW-900kW）及其燃气发电机组（24kW-800kW），240系列燃气发电机组（1000kW-1200kW），280系列燃气发电机组（2000kW），120系列燃气发动机（10kW-133kW）及其发电机组（8kW-120kW），双燃料发动机等，共计30多个品种，50多个型号。是目前国内领先，品种齐全的燃气动力机械专业制造厂商，多项产品填补国内空白。产品荣获并保持国家级、省部级荣誉称号。燃气发动机获国家科技进步三等奖，原石油工业部科技成果一等奖，被国家科委列为“八五”期间重点推广的节能产品。多次获国家质量管理奖，连年获山东省一级设备管理单位等荣誉称号，山东省设备管理先进企业和山东省环境保护先进单位等荣誉。
胜利油田胜利动力机械有限公司具有燃气机的专业设计能力，有专业加工中心、先进的检测手段和先进的燃气机实验台架。加工中心有缸盖加工中心、机体加工中心、曲轴加工中心、缸套加工中心等，检测设备有三坐标测量机、直读光谱仪等，保证了产品的质量；厂内有供生产试验用的燃气专用管线，具有先进的燃气机试验台架数套，对燃气机进行严格的出厂试验。

附件1：
500GF-RZ沼气发电机组废气余热利用
设计目的
目前燃料的能量只有约35%被发电机组转化为电能，约有30%随废气排出，25%被发动机冷却水带走，通过机身散发等其它损失约占10%左右，废气和换热器损失的功率比有用功还多。
为利用500GF-RZ沼气燃气发电机组废气余热，用于烘干物料等场合，达到节约能源，变废为热目的。
二、设计中的有关数据计算：
沼气在空气中完全燃烧公式：
CH4+2O2+8N2 2H2O+CO2+8N2
沼气在空气中不完全燃烧公式：
2CH4+3O2+12N2 4H2O+2CO+12N2
目前动力机械有限公司生产的500GF-RZ燃气发电机组利用沼气（甲烷含量为60%）发电，运行功率为450kW，排烟温度为525℃左右，通过余热回收装置后排出烟气温度控制在160℃左右，沼气完全燃烧时沼气和空气的体积比为1：7，（按1Nm3沼气发1.5kW.h计算）
1台500GF-RZ机组的1小时耗气总量为：400／1.5×(l＋7)=2130Nm3／h。
平均重量按1.25kg/m3计算，总重为：2130 m3×1.25 kg/m3=2663kg
排烟的比热容按烟道气体计算（烟道气体的成分 CO2：13% H2O：11% N2：76%，在100℃～600℃的平均定压比热容为0.27kcal／kg·℃）
可利用排烟余热为：
（525－160）℃×0.27kcal／kg·℃×2663kg＝26.2万 kcal／h（304kW）
注：沼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。
冷却循环水
1台500GF-RZ沼气发电机组：
高温循环水量40 m3/h； 进水温度55-70℃ ； 出水温度65-75℃
低温循环水量30m3 /h；进水温度30-40 ℃； 出水温度35-45℃
四、500GF-RZ机组主要技术规格和参数

名 称 技术规格和参数
机组型号 500GF-RZ
燃气发动机型号 1Z12V190ZLD
发电机型号 1FC6 454-6LA42-Z
额定功率(kW) 500
额定电流(A) 902
额定电压(V ) 400
额定频率(Hz) 50
额定转速(r/min) 1000
发动机型式 四冲程、火花塞点火、增压中冷、水冷
气缸排列 V型60°夹角
气缸直径/活塞行程，mm 190/210
总排量， L 71.45
沼气气源压力，kPa ≥3
进气方式 电控混合后增压
发动机最高排温，℃ 550
启动方式 24V直流电启动
冷却方式 水冷、换热器换热
外形尺寸：mm，L×b×h 5040×1970×2278
净质量 12500kg
五、500GF-RZ机组实物图片

总结：利用专业的沼气内燃机组发电技术成熟，使用灵活，能量电转化率高。较之燃气轮机组发电，投资小，用人少，建站周期短，经济效益高，具有明显的优势。