眾所週知，天然氣是一種優質清潔的一次性能源，被世界各國廣為使用。有資料顯示，目前世界範圍內天然氣的消耗量已佔到總能耗的20％以上。

作為能源，天然氣的利用方式目前主要有兩種形式——供熱或發電。然而，從能源利用的角度講，天然氣無論是單純用於供熱還是發電均不能發揮其最大效益。——從供熱角度講，通過燃燒天然氣加熱媒質（水）來供熱，能量的利用率太低。這是因為，天然氣燃燒的最高溫度可達2000℃以上，而通常制熱所需的溫度僅在200℃～300℃，甚至50～70℃，懸殊的溫差，帶來極大的能量損失；

——如利用天然氣發電，則有成本高的問題，我國天然氣的價格比較昂貴，按同比熱值計算，天然氣的價格是煤炭價格的4倍以上，專門建造天然氣電站用於發電，目前尚不能為一般用戶所接受。

這樣，就提出了本文所要涉及的問題：能不能利用天然氣這種能源，既供熱，又發電，實現熱電聯產呢？實踐表明，利用天然氣實現熱電聯產不僅在理論和技術上完全可行，而且大大提高了天然氣的利用效率與效益，是合理使用天然氣的極佳方式。

2天然氣熱電聯產的基本原理

目前世界上最流行的天然氣熱電聯產技術方式是對天然氣發電機組進行余熱利用，發電機排煙管排出的廢氣溫度高達560℃，通過熱復用裝置（廢氣鍋爐）吸收廢氣的熱能，同時把發電機排煙溫度控制在100℃～130℃左右，在生產熱能的同時，也使發動機更有效，更經濟地運行。

一般火力發電機組所產生的電能只占其消耗燃料總能量的1/3左右，其餘約2/3的能量被轉化為熱能，而且往往是在沒有被利用的情況下排放掉。熱電聯產則使火力發電機組同時生產電和熱兩種產品，這樣便可以將能源的利用率大致提高到80％左右。

無疑，在各種火力發電設備中天然氣發電機組最適宜被用來進行熱電聯產，其理由如下：

1）天然氣熱值較高，熱利用潛力大；
2）天然氣發電機組使用壽命長，維修成本低，排放物少，清潔環保；
3）天然氣發電機組一次性投資成本相對較低；
4）隨着西氣東輸工程的實施，城市天然氣管網系統逐步配套成型，天然氣成為城市小型自備電站的首選能源，可開發前景看好；
5）目前中、小功率(2MW以下)天然氣發電機組已有比較成熟的技術，為在一個小系統內實現熱電聯產提供了技術保障，使用戶對熱電聯產可以進行形式多樣的自主選擇；
6）產業政策及環保節能發展的導向，為天然氣熱電聯產技術的應用創造了良好的社會氛圍。

3熱電聯產應用實例
上海閔行區中心醫院（以下簡稱醫院）地處區政府所在地莘莊鎮，是近幾年上海新興發展地區之一。擴建后的醫院總建築面積為4667m2，設有26個科室，600張病床，在2002年底投入使用，是當地標誌性建築。

醫院在用電負荷方面，照明占23％，電梯占6％，制冷設備占31.3％，後勤設備占10.5％，醫療設備占17％，開水爐和其他占12％多一些。按春秋二季的低負荷計算，上午的用電負荷約為1200kW，下午約為800kW，晚上約為200kW。

進行熱電聯產工程設計的核心是確定合理的“熱電比”，以熱定電，並顧及年開機率。系統的合理配置不僅決定了設備使用的可靠性，而且涉及到投資回收期和長期運行費用等綜合效益問題。為此，發電機組熱電聯產的施工方威爾信公司（以下簡稱施工方）依據醫院的實際情況進行工程設計。

施工方案分析：春、秋兩季是醫院用熱的低峰期，夏季是用電高峰期，冬季是用熱高峰期，就每天情況來說，上午是醫院就診和治療高峰期，也是用電高峰期，但不是用熱高峰期；下午就診和治療率約為上午的50％～60％，用電量下降，但生活用水量上升；晚上僅設急診，但病房照明和生活用水使對電、熱的需求都達到高峰。由於醫院已設有2路10kV市電進線及4t，2t鍋爐等常規電、熱設施，天然氣發電機組熱電聯產設備應主要承擔調峰功能。最後施工方選擇2套威爾信G500型（2×400kW）天然氣發電機組互為備用，在達到滿載發電（即發電400kW）的條件下，單套機組每小時產生5t70℃熱水及300kg蒸氣，可有效調節夏、冬季及晚間醫院用電、熱高峰期對設備的需求，而且取得較好的經濟效果。上海地區天然氣熱值每立方米8400kcal/m3計算，威爾信G500型天然氣發電機組在滿載發電時，總耗氣量為125.8m3/h，其中發電量（400kW）熱效率達35％，生產生活用水5t（從12℃加熱到70℃）熱效率為27％，蒸汽300kg（從12℃加熱到100℃以上）熱效率為16％，三項合計總熱效率達到76％，大大節約了能源及相當可觀的資金，更重要的是通過發電機組的熱復用裝置，將排放廢氣污染降至最低點。
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



天然氣發電機組熱電聯產的實施，打破了傳統的管理方式，將發電，采暖，熱水供應，制冷及環境污染治理等多項工作統籌考慮，以最小的資金，資源和環境代價，換取最高的投資效益，能源轉換效率和能源設施效能，可謂是一石數鳥。

　

關於瓦克夏

    瓦克夏公司成立于 1906 年，擁有一百多年的曆史，是國際知名的天然氣、煤層氣、石油伴生氣、垃圾填埋氣、沼氣及石油液化氣發動機生產商，同時也是瓦克夏 Enginator發電系統的創始者，可以為客戶提供可靠和多種功率要求的產品，是世界一流的公司，是值得信賴的合作夥伴。
生產中心與分銷網絡
    瓦克夏公司的總部在美國威斯康星州瓦克夏市，擁有強大的生產、工程、實驗、服務和培訓的能力，佔地面積超過 100萬平方英呎。瓦克夏還在荷蘭的 Appingedam市成立了 15 萬平方英呎的工廠，保証其歐洲客戶的需要。
通過一百多年的發動機技術與工藝的整合，瓦克夏為許多客戶提供了極具價值的解決方案。客戶認可了瓦克夏發動機可以為所有的設備提供動力並且做得更經濟高效。瓦克夏發動機公司在美國（威斯康星培訓中心州，瓦克夏市）和歐洲（荷蘭）生產。
    兩個工廠都獲得了世界權威機構，Lloyd質量認証機構的 ISO 9001 質量體系的認証。區域銷售部門隨時準備為我們的客戶、分銷商，和原始設備提供商提供服務。通過全球分銷網絡，瓦克夏為所有的主要市場提供服務。瓦克夏分銷商的備件和服務人員全天 24 小時提供電話服務，最快速地滿足客戶需求。
產品範圍
    瓦克夏公司製造的火花點燃式燃氣發動機和發電機系統用於氣體壓縮，發電，熱電聯供，機械驅動應用——輸出功率從 100到 4800 匹馬力（75-3250kw）。瓦克夏發動機的功率範圍瓦克夏在天然氣發動機上多年的經驗証明瓦克夏發動機可以驅動所有設備及提供動力。瓦克夏提供全套一系列重型的燃氣發動機可以以多種形式作業，包括氣體壓縮，發電，熱電聯供，和常規機械設備驅動應用（泵，空氣壓縮，冷卻器，送風機）。
應用案例
    美國威斯康星州 Janesville 城市垃圾衛生填埋場 3台 VHP5904LTD 發電機組
    在美國依利洛斯洲阿靈頓市西北區醫院 3台 VHP7100和APG1000 發電機組
    中國喀什私營電廠 6台用於熱電聯供的瓦克夏12V-ATGL發電機組
    中國油田領域中應用的 3台 12V-ATGLF發電機組
    在美國 St.Louis 市中心辦公大樓中，兩台瓦克夏 VHP L7042和 L5108發電機組已經正常工作 30 多年。
APG 系列
    世界一流的承諾瓦克夏發動機公司目前正面臨着世界範圍內對電力能源需求不斷增長的挑戰。為了迎接這個挑戰，公司推出了 APG系列的發動機和發電機組，產品擁有高效率和低排放的特點。這可以有效解決當前和未來全球電力需求矛盾。
    APG 系列的發動機和發電機組由三種：APG1000 ，APG2000 ，APG3000.每種類型都是為了滿足不同需要和不同領域而設計的。每種設計都相當于技術方面的藝朮品。同時，所有的 APG系列產品都安裝了瓦克夏專利技術的控制系統ESM.由於瓦克夏公司在產品和服務方面擁有 100年的曆史，擁有先進的技術和豐富的經驗，這為我們 APG系列的產品發揮最大的優勢提供了無與倫比的保証。
瓦克夏 APG系列的本質是利用三種不同功率的產品來執行不同的動力和電力需要。每種發動機都設計了最大的兼容性和生產率。當瓦克夏 APG系列的發動機配上發電機，就產生了APG1000，APG2000 ，APG3000 的發電機組。
    APG1000 ，APG2000 ，APG3000 ，功率範圍是 1到 3MW，為滿足今天燃氣發電系統需要最靈活的解決方案。在 1千瓦的功率範圍中，APG1000 在效率方面居於領袖地位，其發動機具有最優的勣效。燃料噴射型的 APG2000和 APG3000具有一流的抗衝擊負載能力，廣氾應用於備用電站，對燃料要求也不是特別苛刻。
    瓦克夏 APG系列產品能夠滿足行業對高速高效率發動機的嚴格要求。所有APG 型號都具有增壓、中冷和稀薄燃燒等功能，提供世界一流的效率。
    先進的 APG發電機組具有高效率和低排放，APG 發動機 NOx排放可低到0.5g/bhp-hr.瓦克夏看到了當今世界對能源高效利用和低排放的要求的重視，我們承諾為改善發動機運行效率和減少排放水平，公司會不斷在技術開發方面進行投資。
    總之，APG 系列是瓦克夏為滿足世界電力行業需求而做出的世界級承諾。

1.上述與海拔和溫度相關功率調節值僅作參考，詳情請咨詢瓦克夏應用工程師。
2. F3514GSI/F3524GSI，L5794GSI和 L7044GSI 型號機組缸套水最大溫度為
83℃。
3.上述溫度定義為發動機空氣進氣溫度。
4.額定功率符合 ISO 3046/1 最新版本的規定。
5.上述數據是基於商用天然氣為標準，SLHV為 35.38MJ/m3.
瓦克夏提供的方案幾乎可以解決客戶所有的需求。產品設計改進速度與客戶的增長同步，根據要求的高負載和高速度、操作簡單、長期的可靠性，瓦克夏了解用戶的需要並不斷的改進、設計、製造和服務，為用戶提供最好的發動機。
選擇瓦克夏的十大理由
1.機組自動化控制、智能、操作簡單、遠程操作——ESM 和 ECP ESP.ESM 系統可以提供完全的控制，通過對發動機不斷的診斷與監測，可以保持設備的優良功能，並提高其運行效率，快速的負載反應，低維護費用。
ESM 整合了空燃比控制，點火時間控制，速度調節，汽缸爆震檢測，啟動停機邏輯，診斷工具和故障記錄等多種功能。瓦克夏專利產品除了以上功能，也可以進行速度和負載控制，提供在線問題解決方法，讓發動機系統保持高效穩定的運行。另外，ESM 裡面的數據和信息可以通過 ESP電子服務程序軟件顯示在電腦或控制屏上面，也可以通過操作 ESP軟件來管理 ESM和發動機。
2.低維護費用——與競爭產品比較可以節約 39%維護費用。季度性維護而不是月維護，這樣長的維修間隔可以減少成本，擴大機組正常運行時間，機油過濾器、火花塞維護時間延長 62%，大大減少了維護費用。
3.靈活的燃料選擇——熱值覆蓋 16MJ/m3到 35 MJ/m3 範圍的燃料氣，氣體可以選擇：垃圾填埋氣、沼氣、天然氣、煤層氣、石油氣和丙烷。同時，瓦克夏的機組採用了米勒循環技術和稀薄燃燒技術。
4.為客戶選擇最優最適合的機組——客戶提供氣體成分和氣體量，我們用WKI 程序對其進行氣體分析，並根據氣體量和 WKI指數為其選擇最好最優的機組，保証機組能夠在現場安全穩定的運行。
5.高海拔運行——可用於海拔 1828 米的場地。
6.低能耗和高在線率
7.低排放：NOx 1g/bhp-hr.
8.優良的抗衝擊負載能力。
9.可應用於熱電聯供——缸套水溫度為 99 ℃，非常適用於聯供和 CHP三聯供。
10. 維護簡單——無需降低油盤就可以接觸油泵、主軸承和連杆軸承。康達。瓦克夏燃氣發電機組有其特點，其中之一就是使用的燃料——    燃氣，儲存十分不便。所以，在選擇機型時，其品牌質量、性能及售后服務尤其重要。不僅要求設備本身故障率低、在線率高，同時要求在設備故障時，維修人員能迅速趕到現場，排除故障，恢復生產，減少時間和能源的浪費。
    美國瓦克夏公司和東莞康達新能源科技有限公司通過近兩年的互訪、考察、洽談，終於達成一致，瓦克夏授予康達在中國及香港地區燃氣發電領域的總代理。
    康達在發電領域十年的曆程，發展成為業務範圍涵蓋“電力、能源、環保、
    節能”的綜合性公司，用自己的實力，贏得瓦克夏的最高級別代理權限，包括瓦克
    夏原裝整機銷售、發動機 OEM總裝、零配件和售后服務。
    為客戶提供最滿意的方案、最優良的設備以及可以承諾的服務——充分體現康達的客戶服務理念。