罗丽芬：燃气冷热电联产余热利用模式及案例

1. CHP系统之核心设备——烟气热水直燃机

BCHP系统是发电机与直燃机的技术整合，形成无接缝的冷、热、电联产系统，其显著特征是直燃机直接回收发电机烟气（或缸套水），而不经过中间2次换热，转化为冷、热能量，系统能源效率比传统热电联供提高20%以上。

对于BCHP系统人们更多关注系统形式和系统效率，而忽略了其核心设备的烟气热水直燃机的技术。远大烟气热水直燃机核心技术主要包括：多能源发生器（专利号 ZL20042003492.1）；溶液分层技术(专利号 02223369.5)；斜板式溶液分离结构(专利号 ZL2004200344857.8)。这些专利技术有效地保证了发生器在多能源供给情况下稳定、可靠、高效运行！需要注意的是，未经专门设计的发生器不能够正常运行!

要实现BCHP高效率，必须实行“余热利用优先”，需要由先进的控制系统才能实现“余热利用优先”。烟气热水直燃机核心技术是发电机余热利用控制系统（专利号200520050270）。能源利用优先级别为发电机缸套水，发电机尾气和燃料，从根本上解决了冷热电联产系统中发电机与吸收机协调控制问题，确保系统的经济性和可靠性。远大首创发电机余热利用信息化控制系统还具备误信号分析、隐性问题判断、器件剩余寿命计算、误操作纠正、故障分辨等模糊控制功能，实现无人化管理，确保系统得到完善的维护和最佳的节能水平。

由于大量发电机烟气进入烟气热水直燃机高温发生器，进入的烟气量比常规直燃机的烟气量高5-6倍，产生的烟垢量亦高出5-6倍，烟垢对高温发生器的腐蚀作用很强。烟气热水直燃机只能采用便于清理烟垢的烟管式的高温发生器，而不能采用不能清理烟垢的水管式的高温发生器。

2. 珠江啤酒厂沼气三联供系统

下面我讲一个珠江啤酒厂的案例，珠啤集团污水处理采用厌氧+好氧处理工艺，目前日处理废水15000～17000吨左右，每天产生沼气约8000～10000m3，其中甲烷含量为75～85%。

脱硫处理后的沼气经过脱水、过滤进入燃气轮机燃烧，产生高温高压烟气推动发电机组发电，发电机输出的电力在企业电网低压（10000伏）系统的一个或多个变压站上网，并通过配电系统向用电负荷供电。由于啤酒生产存在明显的淡旺季差别，啤酒废水产生量也存在较大的波动，在发电机组选型时，要考虑啤酒生产淡旺季不同废水量对应的不同沼气量，采用大、小机组相结合的方案配置，系统将更灵活，经济性更好。

沼气从沼气储存罐抽出后在脱硫塔脱硫，然后在沼气前处理装置经增压脱水过滤后输入到沼气发电机组里。当沼气发电机组不使用时，沼气直接进到溴化锂制冷空调用于制冷。当沼气过量时，火炬点火保证储气罐安全。

做完啤酒之后的料渣产生的沼气用来发电，再来实现三联供系统。其实原理很简单，就跟燃气热电冷三联供差不多。这个系统实现了并网运行，珠江啤酒厂本身有一个小的发电厂，可以实现并网运行，现在经济效益也非常好。有两种余热可供利用，一个是发电机的烟气，另一个是缸套水。而且用了前面的模式。

在这个系统里面有一个比较关键的设备叫做烟气三通阀，也可能发电烟气用不完，也有可能到了天气比较凉爽的时候可能制冷量不需要那么大，发电还需要再进行。这要求我们的烟气要排出到外面去，而不是进入到机组里面。在制冷量相对较小，烟气量相对大的情况下不断进入机器，对机器会有影响，导致机器结冰这样的事故发生。烟气三通阀的设计温度是600度，在恶劣的环境中能正常运转。开度完全是根据供回水的温度自动控制。根据烟气量需要量再来计算烟气阀的开度。烟气量的多少是通过对外界的测算，主要看机器的初始温度，当初始温度是7度，需要量比较小的情况下回水变成11度，机器出水温度达到6.5度，给烟气三通阀一个指令，即需要烟气量小一些，这是非常重要的，是在系统里实现良好控制和可靠性的一个非常关键的部件。在冷热电三联供系统里面一定要有这样一套装置。

经济效益评估

这个案例的经济效益相当可观，整个项目的回收期不到四年的时间，财务内部收益率是26.1%。

本项目的投资利润率为28.64%，投资回收期仅为3.77(含建设期)年，每年可产生和制冷所节约的电力约970万千瓦时。创造600万元的经济效益，每年将减少二氧化硫排放约18.63吨，相应的每年增加23.32t单质硫回收可出售。

项目意义

本项目是中国啤酒行业第一单沼气综合利用热电联产(CHP)发电机组项目。

本项目采用先进的热电冷三联供技术。卡特彼勒燃气发电机组利用回收的沼气发电，通过配电系统与厂内供电并网，并利用远大回收装置回收余热转换为冷源。

此外，本项目还具有很好的经济效益和环保意义，每年的发电制冷收入将达到600多万元。沼气回收利用率可达98％以上，每年将减少18.63t 二氧化硫和450t二氧化碳的排放量，并且根据《京都议定书》中的清洁发展机制（CDM - Clean Development Mechanism），可将每年少排放的二氧化碳排放权出售给发达国家，同时为我国创造巨大的经济效益。