所屬欄目:機電一體化論文 發布日期:2010-11-10 08:17 熱度:
對柴油發電機組進行雙燃料改造,可節約使用昂貴的柴油,較多的使用天然氣,可充分利用油田天然氣資源,減少工程施工成本,同時減少廢氣排放對大氣的污染。對于在油田周邊區域進行道路施工的路橋公司來說,在沒有電網供電,但離天然氣輸送——清管站較近時,不但可以直接利用天然氣烘干石料、加熱融化瀝青,還可以改造柴油發電機組為雙燃料,充分利用天然氣發電,供應生產設備和生活用電。由于購置天然氣發動機價格昂貴,300-500kw燃氣發電機組價格高達每臺90萬元,而在原柴油機上加裝燃氣裝置改造價格在每臺10萬元左右,在經濟上較為合理,本文針對馬澀公路工程進行以下論述。
一、進行柴油機雙燃料改造的必要性
公路建設工程施工中,生產生活基地經常設置在遠離電網的地方,以利于施工管理,生產設備和生活用電只能依靠柴油發電機組供電。每個施工項目除烘干石料、融化瀝青需用燃燒大量柴油外,柴油發電機組也消耗一定量的柴油,對生產成本造成一定影響。一般較為先進的柴油發電機組燃油消耗率在每千瓦時200克左右,性能差的則達到每千瓦時250克。按現價柴油每噸7000元計,不計運輸成本和設備折舊費,僅燃料消耗費用達到每千瓦時1.4元到1.75元。如果使用天然氣發電燃料價格則明顯降低,按能量標準計算約1.1標方天然氣熱值與1kg柴油相當。按油田內部價格每方天然氣1.5元計,則燃料費每千瓦時為:
(200÷1000)×1.1×1.5=0.33元到(250÷1000)×1.1×1.5=0.4元之間。加上柴油機改造費用和供氣閥組安裝、管線建設費用,在總用電量達到百萬度以上,供氣距離在兩公里以內時,供氣閥組建設,發電機組改造總費用約50萬元,每度電增加成本0.5元左右,改造柴油發電機組為雙燃料后的發電價格應在每千瓦時1元之內。經詳細測算,當年一臺300kw柴油發電機組雙燃料改造后成本節約在十萬元以上。因此,進行柴油發電機組雙燃料改造后,可有效的提高馬澀公路工程施工經濟效益。
2010年馬澀公路工程進行路面施工有70公里路與天然氣管道伴行,南八仙基地設在清管站旁邊,具有利用天然氣的天然條件,就近取用天然氣進行供氣管線建設的費用低,是利用天然氣的最佳機遇。
二、柴油機雙燃料運行工作原理
柴油機工作循環區別于汽油機的重要特征是供油系統和點火系統不同。汽油機是把空氣和汽油霧化后的混合汽在發動機汽缸內壓縮,采用電火花點火爆發工作。而柴油機是將進入汽缸的空氣進行壓縮,由于壓縮比高于汽油機,壓縮終了的溫度比汽油機高,產生的溫度足以使霧化的柴油著火燃燒,這時采用高壓霧化將柴油噴入汽缸使之點火爆發工作。
柴油——天然氣雙燃料運行是在柴油機進氣過程中適量加入天然氣,利用柴油的壓燃同時引燃天然氣參與爆發工作。同時減少了柴油的用量,由于柴油機沒有點火裝置,不能純用天然氣工作,必須使用部分柴油作為點火用,因此處于雙燃料狀態運行。由于天然氣有爆炸特性,不能無限制的向汽缸內流入天然氣,否則會發生爆燃,影響柴油機工作狀態,必須根據負荷的大小適量添加天然氣,這就需要根據負荷的大小精確控制進入發動機汽缸的天然氣數量。
完成上述控制功能,就需要對柴油發電機組進行必要的技術改造,并監視柴油機工作狀態,防止發生安全事故和意外。因此,該項改造選用美國成熟的電子控制技術裝置,確保發電機組的安全、正常運行。
三、 進行雙燃料改造的方案和技術要求
2008年油田內部道路施工中,澀北生產基地已從首站鋪設天然氣管線2公里,并設有供氣閥組,已成功使用天然氣進行石料烘干、瀝青熔化,節約了施工成本。澀北生產地基有電網供電,不存在柴油發電機的改造問題,而南八仙項目部門前就是天然氣管道清管站,有利用天然氣的條件。為減少用戶端供氣管線的長度和保證用氣安全,采用了以下供氣、用氣方案。
1、供氣、用氣方案
在主氣路供瀝青站烘干石料、熔化瀝青的同時,從分氣包上另設一條供發電機組用氣的管線。采用進口雙燃料系統閥組和儀表,確保用氣安全。
2、技術要求
a從清管站內調壓出站,站外安裝二級調壓閥和總閥。
b主管線穿越施工路基后,直到用氣量最大的烘干筒較近的地方,設第三級調壓,并設置分氣包,分別供烘干筒燃燒器,融化瀝青,導熱油鍋爐燃燒器,瀝青罐加熱,乳化瀝青加熱和柴油發電機組用氣。
c各支路在分氣包處設總閥,在用氣端口設控制閥。
d全部管線埋地,分氣包為地上安裝,并防曬遮陽。
e主氣路調壓閥前設過濾器。
f全部管線進行空氣吹掃、試壓達到標準要求。
g試氣檢漏及時處理存在的問題。
h安裝雙燃料系統裝置和分支管線,投氣檢漏。
i調試雙燃料系統到最佳狀態,加載必要的負荷。觀察發電機組儀表工作狀態。
j測試雙燃料替代率,取得雙燃料裝置運行數據。
k制定安全技術規程,投入運行。
L及時處理解決運行中出現的問題。
四、 測試雙燃料系統工作情況
1、系統投氣檢漏。
2、打開電源檢測設定各個數據。
3、柴油機啟動運轉至正常工作溫度,調整初設數據。
4、發電機組送電,加至要求負荷,調整設定負荷運轉數據。(實際加載80kw)
5、測取純柴油運轉數據。由于工地條件限制測量容器較小實際運轉時間30分鐘,不停機穩定負荷運轉。
6、投入雙燃料運行測取對比數據,實際運轉同樣時間不停機穩定負荷運轉。
7、計算雙燃料替代率
純柴油消耗量:11.5升;雙燃料柴油消耗量為:5.5升;
替代量為:11.5-5.5=6升;替代率為:6÷11.5×100%=52.17%;
增加發電機負荷,替代率可提高。測試改裝發電機組為300kw,當使用負荷達到200kw以上時,天然氣柴油替代率預計可達80%以上。
五、 效益計算
南八仙項目部的發電機組滿負荷為300kw,經估算瀝青站開站后,加上生活用電可以達到300kw。預計瀝青攤鋪需3個月工期,每天瀝青站全負荷工作13小時,則3個月消耗的電量為:
3(月)×30(天)×13(小時)×300(kw)=351000(度)
如果用柴油發電機發電側消耗柴油為:
351000(度)×200(克/度)=70200000克=70200千克,合計
70200千克÷0.86千克/升=81627升
當使用負荷達200kw以上時天然氣替代率可達80%以上,按80%的替代率計則:
消耗天然氣為:81627升×80%×1.1=65301×1.1=71831升,
消耗柴油為:81627×(1-80%)=16325升。
則節約費用為:
70200(千克)÷1000×7000(元)-(65301(升)×0.86(千克/升)×1.1(方)×1.5(元)+16325(升)×0.86(千克/升)÷1000×7000(元))=491400(元)-(92662+98277)=300461元
減掉材料費和安裝費10萬元則節約費用為:
300461(元)-100000(元)=2000461(元)
文章標題:300kw柴油發電機組雙燃料改造
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