在上海世博會城市最佳實踐區(qū)C2館外,有一個長2.6米、寬1.3米、高1.68米的綠色鐵箱�?蓜e小看了這個看似笨重的大家伙,它能單獨為C2館輸送每小時50千瓦的電力,同時還能利用發(fā)電余熱為C2館提供每小時1.5噸的熱水。這就是由中船重工七一一所研制的50千瓦燃氣熱氣機發(fā)電機組。在世博會期間,該裝置在服務C2館的同時,還展現(xiàn)了環(huán)保利用能源的理念。
在以煤為燃料的發(fā)電廠中,即使是發(fā)電效率很高的機組也只能將煤39%的熱量轉化為電能,其他的六成能量以熱能的形式散發(fā)到自然環(huán)境中。這種模式不可避免地造成了過多的溫室氣體排放和能源利用率低下。
燃氣熱氣機發(fā)電機組則改變了這一狀況。它的奧秘在于熱電聯(lián)供,就是以天然氣等清潔能源為燃料,通過燃燒發(fā)電的同時,將產(chǎn)生的余熱收集起來,用于制熱或制冷。這樣做能充分利用燃料的能量,相應減少能源消耗和溫室氣體排放。以七一一所的50千瓦燃氣熱氣機發(fā)電機組為例,天然氣燃燒后,30%—40%的熱量轉化為電能,40%—50%的熱量轉化為熱能,只有15%—20%的熱量散失掉。這遠比燃煤來得高效,還能相對減排溫室氣體50%。
兩者相比,更大區(qū)別在于發(fā)電系統(tǒng)的差異。由于對環(huán)境的高污染,目前燃煤電廠大多采用集中、大規(guī)模的方式,即使是能利用余熱,但也難以傳送到用戶。燃氣熱氣發(fā)電機組利用的是天然氣、沼氣等清潔能源,可以因地制宜,分散在各個小區(qū)、各幢高樓周圍,保證了余熱能被用戶利用,形成了分布式供能系統(tǒng)。
七一一所的熱氣機技術曾獲國家科學技術進步一等獎,近3年來總裝機容量已超過了8000千瓦,年減少溫室氣體排放約27萬噸,年節(jié)約標煤2.6萬噸。
該所承接“多燃料熱電聯(lián)供展示項目”后,熱氣機部民用熱氣機項目組,改造了原有熱氣機試驗臺位,同時改進了試驗流程,在箱裝體生產(chǎn)的同時,完成了熱氣機和發(fā)電機的安裝對中,機組輔助系統(tǒng)的搭建,單機105小時全負荷試驗,控制系統(tǒng)連接和調(diào)試等工作。項目組還設計了全新的底座結構,使熱氣機的振動和裸機噪聲得到了有效控制,噪聲降低超過5分貝。
為保證設備安全運行,科研人員放棄了原本可以獨立發(fā)電的模式,改成與大電網(wǎng)同步。在熱氣機內(nèi)部還采用了惰性氣體氦氣代替活潑的氫氣。