美国瓦克夏(waukesha)APG2000 1000KW热电联供天然气发动机
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 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。

 

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。

　

机组型号 发动机型号 持续功率 转速
rpm 缸数 排量（L） 缸径×冲程 压缩比 净重(kg)
APG系列
Waukesha 瓦克夏 APG1000 16V150LTD 1000kw 1500 V16 48 152×165mm 10:1/14:1 13727
Waukesha 瓦克夏 APG2000 12V220GL 2100kw 1500 V12 109.5 220×240mm 11:01 27216
Waukesha 瓦克夏 APG3000 18V221GL 3200kw 1500 V18 164.2 220×240mm 11:01 36333
ATGL系列
Waukesha 瓦克夏 16VAT27GL 16V-AT27GL 3250kw 1000 V16 214 275×300mm 9:01 49000
Waukesha 瓦克夏 12VAT27GL 12V-AT27GL 2220kw 1000 V12 214 275×300mm 9:01 36000
Waukesha 瓦克夏 8LAT27GL 8L-AT27GL 1480kw 1000 直列8 143 275×300mm 9:01 32000
VHP系列
Waukesha 瓦克夏 VHP9500GSI P9390GSI 1175kw 1000 V16 154 238×216mm 8:01 21200
Waukesha 瓦克夏 VHP9500GL P9390GL 1175kw 1000 V16 154 238×216mm 10.5：1 21200
Waukesha 瓦克夏 VHP7104GSI/GSID L7044GSI/GSID 1100kw 1000 V12 115 238×216mm 8:01 17230
Waukesha 瓦克夏 VHP7100GSI/GSID L7042GSI/GSID 875kw 1000 V12 115 238×216mm 8:01 17230
Waukesha 瓦克夏 VHP7100GL/GLD L7042gl/GLD 875kw 1000 V12 115 238×216mm 10.5：1 14060
Waukesha 瓦克夏 VHP5904LT L5794LT 900kw 1000 V12 95 216×216mm 10.2：1 17230
Waukesha 瓦克夏 VHP5904LTD L5794LT 900kw 1000 V12 95 216×216mm 10.2：1 17230
Waukesha 瓦克夏 VHP5904GSI/GSID L5794GSI 900kw 1000 V12 95 216×216mm 8.2：1 17230
Waukesha 瓦克夏 VHP7100G L7042G 635kw 1000 V12 115 238×216mm 10:01 17230
Waukesha 瓦克夏 VHP3604GSI/GSID F3524GSI/GSID 540kw 1000 直列6 58 238×216mm 8:01 10775
VGF系列
Waukesha 瓦克夏 VGF48GL/GLD P48GL/GLD 685kw 1500 V16 48 152×165mm 11:01 9530
Waukesha 瓦克夏 VGF48GSID P48GSID 625kw 1500 V16 48 152×165mm 8.6：1 9530
Waukesha 瓦克夏 VGF36GL/GLD L36GL/GLD 515kw 1500 V12 36 152×165mm 11:01 7260
Waukesha 瓦克夏 VGF36GSID L36GSID 475kw 1500 V12 36 152×165mm 8.6：1 7260
Waukesha 瓦克夏 VGF24GL/GLD H24GL/GLD 340kw 1500 直列8 24 152×165mm 11:01 4810
Waukesha 瓦克夏 VGF24GSID H24GSID 310kw 1500 直列8 24 152×165mm 8.6：1 4810
Waukesha 瓦克夏 VGF18GL/GLD F18GL/GLD 250kw 1500 直列6 18 152×165mm 11:01 3573
Waukesha 瓦克夏 VGF18GSID F18GSID 230kw 1500 直列6 18 152×165mm 8.6：1 3780
VSG系列
Waukesha 瓦克夏 VSG11GSI/GSID F11GSI/GSID 140kw 1500 直列6 11 127×145mm 10:01 2140

城市天然气发电使用美国瓦克夏140KW-3250KW热电联供天然气发电机组，瓦克夏品牌有着100多年的历史，在燃气发电领域是安全、稳定的象征，是中石油、中海油陆地与海上平台的专属产品。

　

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