众所周知，天然气是一种优质清洁的一次性能源，被世界各国广为使用。有资料显示，目前世界范围内天然气的消耗量已占到总能耗的20％以上。

作为能源，天然气的利用方式目前主要有两种形式——供热或发电。然而，从能源利用的角度讲，天然气无论是单纯用于供热还是发电均不能发挥其最大效益。——从供热角度讲，通过燃烧天然气加热媒质（水）来供热，能量的利用率太低。这是因为，天然气燃烧的最高温度可达2000℃以上，而通常制热所需的温度仅在200℃～300℃，甚至50～70℃，悬殊的温差，带来极大的能量损失；

——如利用天然气发电，则有成本高的问题，我国天然气的价格比较昂贵，按同比热值计算，天然气的价格是煤炭价格的4倍以上，专门建造天然气电站用于发电，目前尚不能为一般用户所接受。

这样，就提出了本文所要涉及的问题：能不能利用天然气这种能源，既供热，又发电，实现热电联产呢？实践表明，利用天然气实现热电联产不仅在理论和技术上完全可行，而且大大提高了天然气的利用效率与效益，是合理使用天然气的极佳方式。

2天然气热电联产的基本原理

目前世界上最流行的天然气热电联产技术方式是对天然气发电机组进行余热利用，发电机排烟管排出的废气温度高达560℃，通过热复用装置（废气锅炉）吸收废气的热能，同时把发电机排烟温度控制在100℃～130℃左右，在生产热能的同时，也使发动机更有效，更经济地运行。

一般火力发电机组所产生的电能只占其消耗燃料总能量的1/3左右，其余约2/3的能量被转化为热能，而且往往是在没有被利用的情况下排放掉。热电联产则使火力发电机组同时生产电和热两种产品，这样便可以将能源的利用率大致提高到80％左右。

无疑，在各种火力发电设备中天然气发电机组最适宜被用来进行热电联产，其理由如下：

1）天然气热值较高，热利用潜力大；
2）天然气发电机组使用寿命长，维修成本低，排放物少，清洁环保；
3）天然气发电机组一次性投资成本相对较低；
4）随着西气东输工程的实施，城市天然气管网系统逐步配套成型，天然气成为城市小型自备电站的首选能源，可开发前景看好；
5）目前中、小功率(2MW以下)天然气发电机组已有比较成熟的技术，为在一个小系统内实现热电联产提供了技术保障，使用户对热电联产可以进行形式多样的自主选择；
6）产业政策及环保节能发展的导向，为天然气热电联产技术的应用创造了良好的社会氛围。

3热电联产应用实例
上海闵行区中心医院（以下简称医院）地处区政府所在地莘庄镇，是近几年上海新兴发展地区之一。扩建后的医院总建筑面积为4667m2，设有26个科室，600张病床，在2002年底投入使用，是当地标志性建筑。

医院在用电负荷方面，照明占23％，电梯占6％，制冷设备占31.3％，后勤设备占10.5％，医疗设备占17％，开水炉和其他占12％多一些。按春秋二季的低负荷计算，上午的用电负荷约为1200kW，下午约为800kW，晚上约为200kW。

进行热电联产工程设计的核心是确定合理的“热电比”，以热定电，并顾及年开机率。系统的合理配置不仅决定了设备使用的可靠性，而且涉及到投资回收期和长期运行费用等综合效益问题。为此，发电机组热电联产的施工方威尔信公司（以下简称施工方）依据医院的实际情况进行工程设计。

施工方案分析：春、秋两季是医院用热的低峰期，夏季是用电高峰期，冬季是用热高峰期，就每天情况来说，上午是医院就诊和治疗高峰期，也是用电高峰期，但不是用热高峰期；下午就诊和治疗率约为上午的50％～60％，用电量下降，但生活用水量上升；晚上仅设急诊，但病房照明和生活用水使对电、热的需求都达到高峰。由于医院已设有2路10kV市电进线及4t，2t锅炉等常规电、热设施，天然气发电机组热电联产设备应主要承担调峰功能。最后施工方选择2套威尔信G500型（2×400kW）天然气发电机组互为备用，在达到满载发电（即发电400kW）的条件下，单套机组每小时产生5t70℃热水及300kg蒸气，可有效调节夏、冬季及晚间医院用电、热高峰期对设备的需求，而且取得较好的经济效果。上海地区天然气热值每立方米8400kcal/m3计算，威尔信G500型天然气发电机组在满载发电时，总耗气量为125.8m3/h，其中发电量（400kW）热效率达35％，生产生活用水5t（从12℃加热到70℃）热效率为27％，蒸汽300kg（从12℃加热到100℃以上）热效率为16％，三项合计总热效率达到76％，大大节约了能源及相当可观的资金，更重要的是通过发电机组的热复用装置，将排放废气污染降至最低点。
SPECIFICATIONS

MODEL — 12V220GL 

BASIC MODEL SPECIFICATIONS
Type........................................... 4-cycle, 4-valve, lean burn, prechamber 
Aspiration ....................................Turbocharged-Intercooled 
Number of cylinders ...........................V12 
Bore x Stroke .................................220 x 240 mm (8.661 x 9.449 in.) 
Displacement ..................................109.5 liters (6682 cu. in.) 
Compression ratio .............................11:1 
Mean piston speed @ 1200/1500 rpm .............9.6 /12 m/sec (1890 / 2362 ft/min) 
Low idle .......................................800 rpm 
Rated Speeds 60/50 Hz ..........................1200/1500 rpm 
Firing Order................................... B6-A6-B3-A3-B5-A5-B1-A1-B4-A4-B2-A2 

BEARINGS – MAIN 
Number ........................................ 8 
Diameter x width (front & intermediate) ....... 220 x 67 mm (8.661 x 2.638 in.) 
Diameter x width (rearmost) ....................220 x 64 mm (8.661 x 2.520 in.) 
Total main bearing projected effective area ... 11762.6 sq. cm (181.75 sq. in.) 
BEARINGS – CRANKPIN 
Diameter x width ...............................180 x 60.9 mm (7.087 x 2.398 in.) 
Total crankpin projected effective area ........1315.4 sq. cm (203.89 sq. in.) 

LUBRICATION SYSTEM 
Sump capacity including filters & coolers .......670 liters (177 gallons) 
Main filter efficiency ..........................25 micron @ 98.6% efficiency 
Normal lube oil pressure ....................... 4.7 – 5.3 bar (68 – 77 psi) 
Minimum pressure at rated speed .................3.5 bar (51 psi) 
Normal flow at rated speed ......................47 m3/h (207 gpm) 

Lube oil pipe flange to ex. cooler ..............4 x M12 @ 160 mm B.C. 
Lube oil pipe flange from ex. cooler ............SAE Flange DN-100 

CRANKCASE BREATHER SYSTEM 
Volume flow – typical at rated load ............41 m3/h (24 cfm) 

Maximum suction vacuum ...........................51 mm (2 in.) of H2O 

COOLING SYSTEM 
Jacket capacity, engine only .....................384 liters (92 gallons) 
Maximum inlet head water pump ....................2 bar (29 psi) 
Minimum inlet head water pump ....................1.6 bar (23 psi) 
Normal jacket water temperature out of engine ....100° C (212° F) 
Auxiliary water pipe inlet/outlet ................ SAE-DN125 (flange provided) 
Jacket water pipe inlet/outlet ...................SAE-DN100 (flange provided) 

FUEL SYSTEM 
Natural gas pressure range at gas train inlet .....3.4 – 6 bar (49 – 87 psi) (1) 

Natural gas pipe flange at gas train inlet ........ 3 in. 150 lb. CS Raised Flange Weld Neck 
Natural gas pipe flange at gas train outlet ....... 3 in. 150 lb. SS Raised Flange Weld Neck 
Natural gas pipe flange at engine inlet ............4 x M16 @ 210 mm B.C. 
Maximum distance from gas train outlet to engine inlet connection ......................5 m (16.4 ft.) 

AIR INDUCTION SYSTEM (DUCTING & FILTER) 
Maximum permissible restriction .................... 300 mm (11.8 in.) of H2O 
Compressor inlet pipe connection ................... variable based on option choice 
Required filtering efficiency (coarse dust per SAE J726, latest version) ................... 99.7% 

EXHAUST SYSTEM (TURBINE OUTLET) 
Maximum permissible backpressure ....................500 mm (19.7 in.) of H2O 
Turbine outlet pipe flange .......................... DN-250 (flange included) 
Max. sum of exhaust backpressure and air inlet restriction .............. 714 mm (28.1 in.) of H2O 

STARTING SYSTEM 
Regulated starting air pressure ..................... 6.9 – 10.3 bar (100 – 150 psi) (2) 

Air inlet connection .................. 1.5 in. NPT or 4 x 1/2 in.-13 UNC x 1 in. DP per SAE code 61
Air outlet connection .... None, silencer delivered as standard supply from Dresser Waukesha 
MISCELLANEOUS 
Recommended minimum spacing between engines ............ 1600 mm (63 in.) 
Recommended minimum distance to wall ................... 1350 mm (53 in.) (3) 
Recommended minimum overhead clearance ................. 1619 mm (64 in.) (3) 

Engine without shipping skid ............................ 14,900 kg (32,850 lb.) 
Heaviest engine part, top overhaul, cylinder head & lifting tool ........... 115 kg (254 lb.) 

NOTES: 
1. 3.4 bar (49 psi) min. may vary with specific application, contact Dresser Waukesha Application Engineering. 
2. Pressure is based on 21° C (70° F) lubricating oil temperature. 
3. From centerline of crankshaft. 

Please note: All pipe diameters are typical. 

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EN: 142726 Ref. 
SPECIFICATIONS — MODEL 12V220GL



天然气发电机组热电联产的实施，打破了传统的管理方式，将发电，采暖，热水供应，制冷及环境污染治理等多项工作统筹考虑，以最小的资金，资源和环境代价，换取最高的投资效益，能源转换效率和能源设施效能，可谓是一石数鸟。

　

关于瓦克夏

    瓦克夏公司成立于 1906 年，拥有一百多年的历史，是国际知名的天然气、煤层气、石油伴生气、垃圾填埋气、沼气及石油液化气发动机生产商，同时也是瓦克夏 Enginator发电系统的创始者，可以为客户提供可靠和多种功率要求的产品，是世界一流的公司，是值得信赖的合作伙伴。
生产中心与分销网络
    瓦克夏公司的总部在美国威斯康星州瓦克夏市，拥有强大的生产、工程、实验、服务和培训的能力，占地面积超过 100万平方英尺。瓦克夏还在荷兰的 Appingedam市成立了 15 万平方英尺的工厂，保证其欧洲客户的需要。
通过一百多年的发动机技术与工艺的整合，瓦克夏为许多客户提供了极具价值的解决方案。客户认可了瓦克夏发动机可以为所有的设备提供动力并且做得更经济高效。瓦克夏发动机公司在美国（威斯康星培训中心州，瓦克夏市）和欧洲（荷兰）生产。
    两个工厂都获得了世界权威机构，Lloyd质量认证机构的 ISO 9001 质量体系的认证。区域销售部门随时准备为我们的客户、分销商，和原始设备提供商提供服务。通过全球分销网络，瓦克夏为所有的主要市场提供服务。瓦克夏分销商的备件和服务人员全天 24 小时提供电话服务，最快速地满足客户需求。
产品范围
    瓦克夏公司制造的火花点燃式燃气发动机和发电机系统用于气体压缩，发电，热电联供，机械驱动应用——输出功率从 100到 4800 匹马力（75-3250kw）。瓦克夏发动机的功率范围瓦克夏在天然气发动机上多年的经验证明瓦克夏发动机可以驱动所有设备及提供动力。瓦克夏提供全套一系列重型的燃气发动机可以以多种形式作业，包括气体压缩，发电，热电联供，和常规机械设备驱动应用（泵，空气压缩，冷却器，送风机）。
应用案例
    美国威斯康星州 Janesville 城市垃圾卫生填埋场 3台 VHP5904LTD 发电机组
    在美国依利洛斯洲阿灵顿市西北区医院 3台 VHP7100和APG1000 发电机组
    中国喀什私营电厂 6台用于热电联供的瓦克夏12V-ATGL发电机组
    中国油田领域中应用的 3台 12V-ATGLF发电机组
    在美国 St.Louis 市中心办公大楼中，两台瓦克夏 VHP L7042和 L5108发电机组已经正常工作 30 多年。
APG 系列
    世界一流的承诺瓦克夏发动机公司目前正面临着世界范围内对电力能源需求不断增长的挑战。为了迎接这个挑战，公司推出了 APG系列的发动机和发电机组，产品拥有高效率和低排放的特点。这可以有效解决当前和未来全球电力需求矛盾。
    APG 系列的发动机和发电机组由三种：APG1000 ，APG2000 ，APG3000.每种类型都是为了满足不同需要和不同领域而设计的。每种设计都相当于技术方面的艺术品。同时，所有的 APG系列产品都安装了瓦克夏专利技术的控制系统ESM.由于瓦克夏公司在产品和服务方面拥有 100年的历史，拥有先进的技术和丰富的经验，这为我们 APG系列的产品发挥最大的优势提供了无与伦比的保证。
瓦克夏 APG系列的本质是利用三种不同功率的产品来执行不同的动力和电力需要。每种发动机都设计了最大的兼容性和生产率。当瓦克夏 APG系列的发动机配上发电机，就产生了APG1000，APG2000 ，APG3000 的发电机组。
    APG1000 ，APG2000 ，APG3000 ，功率范围是 1到 3MW，为满足今天燃气发电系统需要最灵活的解决方案。在 1千瓦的功率范围中，APG1000 在效率方面居于领袖地位，其发动机具有最优的绩效。燃料喷射型的 APG2000和 APG3000具有一流的抗冲击负载能力，广泛应用于备用电站，对燃料要求也不是特别苛刻。
    瓦克夏 APG系列产品能够满足行业对高速高效率发动机的严格要求。所有APG 型号都具有增压、中冷和稀薄燃烧等功能，提供世界一流的效率。
    先进的 APG发电机组具有高效率和低排放，APG 发动机 NOx排放可低到0.5g/bhp-hr.瓦克夏看到了当今世界对能源高效利用和低排放的要求的重视，我们承诺为改善发动机运行效率和减少排放水平，公司会不断在技术开发方面进行投资。
    总之，APG 系列是瓦克夏为满足世界电力行业需求而做出的世界级承诺。

1.上述与海拔和温度相关功率调节值仅作参考，详情请咨询瓦克夏应用工程师。
2. F3514GSI/F3524GSI，L5794GSI和 L7044GSI 型号机组缸套水最大温度为
83℃。
3.上述温度定义为发动机空气进气温度。
4.额定功率符合 ISO 3046/1 最新版本的规定。
5.上述数据是基于商用天然气为标准，SLHV为 35.38MJ/m3.
瓦克夏提供的方案几乎可以解决客户所有的需求。产品设计改进速度与客户的增长同步，根据要求的高负载和高速度、操作简单、长期的可靠性，瓦克夏了解用户的需要并不断的改进、设计、制造和服务，为用户提供最好的发动机。
选择瓦克夏的十大理由
1.机组自动化控制、智能、操作简单、远程操作——ESM 和 ECP ESP.ESM 系统可以提供完全的控制，通过对发动机不断的诊断与监测，可以保持设备的优良功能，并提高其运行效率，快速的负载反应，低维护费用。
ESM 整合了空燃比控制，点火时间控制，速度调节，汽缸爆震检测，启动停机逻辑，诊断工具和故障记录等多种功能。瓦克夏专利产品除了以上功能，也可以进行速度和负载控制，提供在线问题解决方法，让发动机系统保持高效稳定的运行。另外，ESM 里面的数据和信息可以通过 ESP电子服务程序软件显示在电脑或控制屏上面，也可以通过操作 ESP软件来管理 ESM和发动机。
2.低维护费用——与竞争产品比较可以节约 39%维护费用。季度性维护而不是月维护，这样长的维修间隔可以减少成本，扩大机组正常运行时间，机油过滤器、火花塞维护时间延长 62%，大大减少了维护费用。
3.灵活的燃料选择——热值覆盖 16MJ/m3到 35 MJ/m3 范围的燃料气，气体可以选择：垃圾填埋气、沼气、天然气、煤层气、石油气和丙烷。同时，瓦克夏的机组采用了米勒循环技术和稀薄燃烧技术。
4.为客户选择最优最适合的机组——客户提供气体成分和气体量，我们用WKI 程序对其进行气体分析，并根据气体量和 WKI指数为其选择最好最优的机组，保证机组能够在现场安全稳定的运行。
5.高海拔运行——可用于海拔 1828 米的场地。
6.低能耗和高在线率
7.低排放：NOx 1g/bhp-hr.
8.优良的抗冲击负载能力。
9.可应用于热电联供——缸套水温度为 99 ℃，非常适用于联供和 CHP三联供。
10. 维护简单——无需降低油盘就可以接触油泵、主轴承和连杆轴承。康达。瓦克夏燃气发电机组有其特点，其中之一就是使用的燃料——    燃气，储存十分不便。所以，在选择机型时，其品牌质量、性能及售后服务尤其重要。不仅要求设备本身故障率低、在线率高，同时要求在设备故障时，维修人员能迅速赶到现场，排除故障，恢复生产，减少时间和能源的浪费。
    美国瓦克夏公司和东莞康达新能源科技有限公司通过近两年的互访、考察、洽谈，终于达成一致，瓦克夏授予康达在中国及香港地区燃气发电领域的总代理。
    康达在发电领域十年的历程，发展成为业务范围涵盖“电力、能源、环保、
    节能”的综合性公司，用自己的实力，赢得瓦克夏的最高级别代理权限，包括瓦克
    夏原装整机销售、发动机 OEM总装、零配件和售后服务。
    为客户提供最满意的方案、最优良的设备以及可以承诺的服务——充分体现康达的客户服务理念。