淄柴700型發電機組與勝動500型的性能比較分析

王托 史科研

1.緣起

煤層氣公司低濃度瓦斯發電場隸屬于鐵法能源公司，是鐵法能源公司實施煤層氣綜合開發利用項目之一，是利用煤礦井下抽采低濃度瓦斯為燃料進行發電的新型燃氣發電場。

煤層氣公司大興瓦斯發電站建于2007年9月，裝機容量為3×500KW，發電機組為山東勝動集團生產的190型低濃度瓦斯發電機組，并于同年11月全部建設完畢并投入運行并網發電；截至2017年4月，三臺瓦斯發電機組累計運行17.5萬小時，累計發電約5100萬度。

早期的勝動12V190系列500kw低濃度瓦斯發電機組自動化程度不高，長時間運行達不到額定負荷，且隨著時間的推移運營成本加劇，急需升級改造。

2.技術內容簡介

2.1低瓦斯發電站生產工藝流程

低濃度瓦斯發電是利用煤礦抽出的濃度在30%以下（30%以上的瓦斯通過注入儲氣罐，輸入城市燃氣管網）的低濃度瓦斯，通過干粉抑爆器、阻火器等瓦斯安全傳輸設備，供給燃氣發電機，燃氣發電機是由柴油機改造而來的一種內燃機，它由原來燃油改為燃燒瓦斯，瓦斯在內燃機缸內爆燃做功，發動機驅動發電機運轉達，通過并列的高壓發電機接入高壓配電柜，通過計量儀表接入企業內部電網，實現低濃度瓦斯的發電利用。

2.2 淄柴8300系列700kw燃氣發電機組是在6300系列柴油機基礎上研發出來的（功率為700kW、轉速為600r/m）。該機組具有轉速低、耗能省、儲備功率大、環保、性能穩定等特點，并能長期、連續和多機并聯運行。廣泛用作燃氣電站。而且與高速機組（轉速為1000r/m）相比具有突出優點：

2.2.1淄柴8300系列700kw燃氣發電機組的原動機是缸徑為300mm的柴油機改進而來的，轉速低、排量大、功率高、自然吸氣、結構簡單、維護費用低是其突出優點，比高轉速機組更適合燃氣熱值低、燃氣壓力低、燃氣波動大的特點，是燃氣發電機組的最佳原動機，能夠保證機組安全、連續、持續、恒定、穩定運行，從而保證燃氣發電的最大收益。

2.2.2淄柴8300系列700kw燃氣發電機組最大優勢是排量大，發動機儲備功率大。例如機組持續長期運行功率每臺每小時680kw，不打折扣；勝動12V190系列500kw發電機組每分鐘轉速1000轉，高轉速、低排量，發動機儲備功率小，發電機組長期持續運行功率每臺每小時400kw。淄柴8300系列700kw燃氣發電機組比勝動12V190系列500kw機組每小時多發280度電。如按每度電0.42元計算，每小時多產出117.6元，一年按運行7500—8000小時計量，可多82—94萬的收入。

2.2.3轉速低是淄柴8300系列700kw燃氣發電機組比勝動12V190系列500kw機組的另一優勢，勝動12V190系列500kw機組轉速為1000r/m，而淄柴8300系列700kw燃氣發電機組轉速僅為600r/m，轉速低不僅大大提高機組運行的穩定性與可靠性，而且大大提高了機組使用壽命和發電效率，還大大降低了機組的維護費用。低轉速可使發動機降低磨損，延長機件的使用壽命，減少備件的儲備，提高用戶的經濟效益。例如：淄柴8300系列700kw燃氣發電機組的使用壽命為20年，大修時間一般為6年；而勝動12V190系列500kw機組的使用壽命為10年，大修時間一般不超過3年。轉速低，相對應的在缸內混合燃燒時間長，特別適合低熱值燃氣?；旌先紵龝r間長，燃氣燃燒就充分，相對應的排溫低，熱效率就高。這一點通過排溫和循環水溫就可體現，淄柴8300系列700kw燃氣發電機組的排溫低于550℃，高溫循環水溫低于65℃，而勝動12V190系列500kw機組的排溫高于600℃，高溫循環水溫高于75℃。轉速低，各摩擦處磨損小，使用時間長，備件維護費用就低。例如淄柴8300系列700kw燃氣發電機組的氣門和氣門閥座運行一年多，還不需更換。而勝動12V190系列500kw機組則平均運行3000小時左右就需更換一次氣門和氣門閥座，而且勝動12V190系列500kw機組的增壓器、中冷器故障率極高。據同時使用的淄柴8300系列700kw燃氣發電機組與勝動12V190系列500kw機組的用戶統計，勝動12V190系列500kw機組的一年的維護費用超過10萬元，而淄柴8300系列700kw燃氣發電機組一年的維護費用不足5萬元。

2.2.4淄柴8300系列700kw燃氣發電機組的自然吸氣對燃氣輸送壓力、波動范圍適應性強、要求低?？墒沟蛪旱娜細鈿夂涂諝獗辉瓌訖C自然吸入（氣源的壓力只需2kPa即可），壓力低，空燃比更容易調節、運行更穩定。而勝動12V190系列500kw機組則需要渦輪增壓器、中冷器才能滿足發動機進氣要求，對燃氣壓力、溫度要求高、適應性差，當燃氣壓力低于3kPa發動機就很難正常工作。另外渦輪增壓器是用機器排出的廢氣做動力的，600℃的高溫會縮短零部件的壽命，對混合燃氣也存在威脅，處理不好極易發生放炮、爆炸、失火現象。中冷器是為了冷卻從渦輪增壓器來的混合氣，一旦出現冷卻不良，漏水等現象，后果不堪設想。

2.2.5淄柴8300系列700kw燃氣發電機組直列正置式設計簡化發動機布局，結構簡潔、維護方便，大大減少了機器維護。機組進、排氣管布置在發動機兩側，比較直觀、簡潔、明了，特別是正置式設計，不僅大大方便了機器維護保養，而且大大節省維護時間及維護成本。不管是機組大修還是軸系維護，只要在生產現場就可解決，而勝動12V190系列500kw機組則為倒掛式結構，在沒有專用翻轉工裝的前提下，現場很難大修，必須運回制造廠進行維護。

2.2.6淄柴8300系列700kw燃氣發電機組可以配高、中電壓發電機輸出，降低初始投資和運行成本，機組可定制10500V、6300V、400V高、中、低壓輸出以滿足用戶各種不同需求，可避免購買變壓器的初始投資，減少銅損，降低運行成本；既可并網又可直接帶負荷使用，大大提高了機組的經濟效益和社會效益。而勝動12V190系列500kw機組只能配合低壓發電機輸出。

2.2.7淄柴8300系列700kw燃氣發電機組轉速低，噪聲相對也低，在機組一米范圍內最高噪聲不高于100分貝，更易于機房的隔音降噪處理。而勝動12V190系列500kw機組的噪聲一般在110分貝以上，因此淄柴8300型700kw燃氣發電機組更適合對噪聲有要求的環境。

3.應用情況及經濟、安全效益

隨著瓦斯、生物質氣、沼氣等新能源的開發利用，國內氣體機行業取得了飛躍發展，淄柴8300系列機組和勝動12V190系列機組作為國內首屈一指的兩大系列機型受到廣大用戶的熱烈追捧，我們不妨從以下幾個方面來做一個經濟效益對比：

3.1投入分析

3.1.1初始投入：

勝動12V190系列500kw機組在市場上的初次購買價格為105萬，使用壽命為10年；淄柴8300系列700kw機組在市場上的購買價格為120萬，使用壽命為20年。那么勝動12V190系列500kw機組每年的折舊費就是10.5萬，而淄柴8300系列700kw機組每年折舊費用是6萬。

我們可以看出：如果是使用20年的電站，10年后勝動12V190系列500kw機組就需要更換新機組，則投資成本不再是105萬，而應該是210萬，比同樣條件下，使用壽命為20年的淄柴8300系列700kw機組的投資成本要高出90萬。

3.2運行維護成本：

我們以某煤礦××電站為例，勝動12V190系列500kw機組（即：1號、2號）發電機組從2007年9月份開始運行，至2017年9月1#發電機組運行時間約為41485小時，總計發電量約為1244萬度。在這期間，1#發電機組的維護費用（加上大修材料費17萬）總計大約在150萬（機油每個月換一次，加上平時補加，400kg×16.5=6600元，至今機油消費大約在38萬，每個月單臺機組的材料消耗約為1.05萬，材料費在60萬）。于2013年因3#缸排氣門斷裂，導致曲軸磨損嚴重，經過單位專業人員及廠家技術人員現場鑒定后，對機組進行了大修（主要更換曲軸、連桿瓦、定時齒輪、活塞環和缸套），大修費用為35萬元。

2#發電機組累計運行時間為43626小時，累計發電量約為1308萬度，材料費大約在155萬（機油每個月換一次，加上平時補加，400kg×16.5=6600元，至今機油消費大約在40萬，材料費在63萬）。（由于1、2# 2012年進行中修（主要是更換連桿瓦、定時齒輪、活塞環和缸套等大配件）維修費用大約在10萬。后重新正常運行。2014年因機組在運行中聽到機體有撞擊響聲，停機查看發現9#缸氣門與活塞撞擊現象，檢查連桿瓦發現9#缸處曲軸磨損嚴重并且不能修復，返廠大修，機組拉回廠家大修，大修費用為27萬。

故此，從06年投產以來1、2#機組累計發電2552萬度，運行維護費用為305萬元。除去中修和大修費用，平均每年每臺機組的維護費用為21.15萬元。

淄柴生產的8300系列700kw低濃度瓦斯發電機組于2017年9月進行了并網發電，至今1#機運行了3569小時，發電量約為242萬度，2#機運行了3663小時，發電量約為249萬度。淄柴生產的低濃度、低轉速（600轉）、低噪音、無增壓器的瓦斯發電機組發電效率較高（700kw的發電機組，平常發電功率在680kw），兩臺700KW 8300系列瓦斯發電機組運行到現在已有7個月時間，機組配件只換過6根火花塞，所花費用約為3000元，其機油用量（包括新機組運行50小時換油量，算總用油量每臺機組每個月在1.6桶，2×7×170×1.6×16.5加上3000元大約6.58萬元）。每臺機組每月的材料消耗約為：0.47萬元。截止到目前平均每臺每年運維成本是5.64萬元。

勝動12V190系列500kw機組20年的運維成本是423萬元，比淄柴8300系列700kw機組20年的運維成本112.8萬元高出310.2萬元。

3.3發電對比：

同樣，我們以某煤礦××電站為例，勝動12V190系列500kw機組（即：1號、2號）發電機組從2008年9月份開始運行，至今1#發電機組運行時間約為41485小時，總計發電量約為1244萬度；2#發電機組累計運行時間為43626小時，累計發電量約為1308萬度。即是說勝動12V190系列500kw機組累計運行85111小時，發電2552萬度。平均功率為300kw，功率發揮為60%，如果每年運行6000小時，那么每年的發電量為180萬度。淄柴8300系列700kw機組并網發電至今1#機運行了3569小時，發電量約為242萬度，2#機運行了3663小時，發電量約為249萬度。即是說淄柴8300系列700kw機組累計運行7232小時，發電591萬度。平均功率為680kw，功率發揮為97.14%。據此我們把20年的發電量繪制圖表，見表三。

由表3中我們不難看出，勝動12V190系列500kw機組20年累計發電量為3600萬度，比淄柴8300系列700kw 20年累計發電8160萬度要少4560萬度。如果按照目前每度電0.42元的上網電價來算的話，勝動12V190系列500kw機組20年創造的價值為1512萬元，比淄柴8300系列700kw 20年創造的價值3427.2萬元要少1915.2萬元。