淄柴700型发电机组与胜动500型的性能比较分析

王托 史科研

1.缘起

煤层气公司低浓度瓦斯发电场隶属于铁法能源公司，是铁法能源公司实施煤层气综合开发利用项目之一，是利用煤矿井下抽采低浓度瓦斯为燃料进行发电的新型燃气发电场。

煤层气公司大兴瓦斯发电站建于2007年9月，装机容量为3×500KW，发电机组为山东胜动集团生产的190型低浓度瓦斯发电机组，并于同年11月全部建设完毕并投入运行并网发电；截至2017年4月，三台瓦斯发电机组累计运行17.5万小时，累计发电约5100万度。

早期的胜动12V190系列500kw低浓度瓦斯发电机组自动化程度不高，长时间运行达不到额定负荷，且随着时间的推移运营成本加剧，急需升级改造。

2.技术内容简介

2.1低瓦斯发电站生产工艺流程

低浓度瓦斯发电是利用煤矿抽出的浓度在30%以下（30%以上的瓦斯通过注入储气罐，输入城市燃气管网）的低浓度瓦斯，通过干粉抑爆器、阻火器等瓦斯安全传输设备，供给燃气发电机，燃气发电机是由柴油机改造而来的一种内燃机，它由原来燃油改为燃烧瓦斯，瓦斯在内燃机缸内爆燃做功，发动机驱动发电机运转达，通过并列的高压发电机接入高压配电柜，通过计量仪表接入企业内部电网，实现低浓度瓦斯的发电利用。

2.2 淄柴8300系列700kw燃气发电机组是在6300系列柴油机基础上研发出来的（功率为700kW、转速为600r/m）。该机组具有转速低、耗能省、储备功率大、环保、性能稳定等特点，并能长期、连续和多机并联运行。广泛用作燃气电站。而且与高速机组（转速为1000r/m）相比具有突出优点：

2.2.1淄柴8300系列700kw燃气发电机组的原动机是缸径为300mm的柴油机改进而来的，转速低、排量大、功率高、自然吸气、结构简单、维护费用低是其突出优点，比高转速机组更适合燃气热值低、燃气压力低、燃气波动大的特点，是燃气发电机组的最佳原动机，能够保证机组安全、连续、持续、恒定、稳定运行，从而保证燃气发电的最大收益。

2.2.2淄柴8300系列700kw燃气发电机组最大优势是排量大，发动机储备功率大。例如机组持续长期运行功率每台每小时680kw，不打折扣；胜动12V190系列500kw发电机组每分钟转速1000转，高转速、低排量，发动机储备功率小，发电机组长期持续运行功率每台每小时400kw。淄柴8300系列700kw燃氣发电机组比胜动12V190系列500kw机组每小时多发280度电。如按每度电0.42元计算，每小时多产出117.6元，一年按运行7500—8000小时计量，可多82—94万的收入。

2.2.3转速低是淄柴8300系列700kw燃气发电机组比胜动12V190系列500kw机组的另一优势，胜动12V190系列500kw机组转速为1000r/m，而淄柴8300系列700kw燃气发电机组转速仅为600r/m，转速低不仅大大提高机组运行的稳定性与可靠性，而且大大提高了机组使用寿命和发电效率，还大大降低了机组的维护费用。低转速可使发动机降低磨损，延长机件的使用寿命，减少备件的储备，提高用户的经济效益。例如：淄柴8300系列700kw燃气发电机组的使用寿命为20年，大修时间一般为6年；而胜动12V190系列500kw机组的使用寿命为10年，大修时间一般不超过3年。转速低，相对应的在缸内混合燃烧时间长，特别适合低热值燃气。混合燃烧时间长，燃气燃烧就充分，相对应的排温低，热效率就高。这一点通过排温和循环水温就可体现，淄柴8300系列700kw燃气发电机组的排温低于550℃，高温循环水温低于65℃，而胜动12V190系列500kw机组的排温高于600℃，高温循环水温高于75℃。转速低，各摩擦处磨损小，使用时间长，备件维护费用就低。例如淄柴8300系列700kw燃气发电机组的气门和气门阀座运行一年多，还不需更换。而胜动12V190系列500kw机组则平均运行3000小时左右就需更换一次气门和气门阀座，而且胜动12V190系列500kw机组的增压器、中冷器故障率极高。据同时使用的淄柴8300系列700kw燃气发电机组与胜动12V190系列500kw机组的用户统计，胜动12V190系列500kw机组的一年的维护费用超过10万元，而淄柴8300系列700kw燃气发电机组一年的维护费用不足5万元。

2.2.4淄柴8300系列700kw燃气发电机组的自然吸气对燃气输送压力、波动范围适应性强、要求低。可使低压的燃气气和空气被原动机自然吸入（气源的压力只需2kPa即可），压力低，空燃比更容易调节、运行更稳定。而胜动12V190系列500kw机组则需要涡轮增压器、中冷器才能满足发动机进气要求，对燃气压力、温度要求高、适应性差，当燃气压力低于3kPa发动机就很难正常工作。另外涡轮增压器是用机器排出的废气做动力的，600℃的高温会缩短零部件的寿命，对混合燃气也存在威胁，处理不好极易发生放炮、爆炸、失火现象。中冷器是为了冷却从涡轮增压器来的混合气，一旦出现冷却不良，漏水等现象，后果不堪设想。

2.2.5淄柴8300系列700kw燃气发电机组直列正置式设计简化发动机布局，结构简洁、维护方便，大大减少了机器维护。机组进、排气管布置在发动机两侧，比较直观、简洁、明了，特别是正置式设计，不仅大大方便了机器维护保养，而且大大节省维护时间及维护成本。不管是机组大修还是轴系维护，只要在生产现场就可解决，而胜动12V190系列500kw机组则为倒挂式结构，在没有专用翻转工装的前提下，现场很难大修，必须运回制造厂进行维护。

2.2.6淄柴8300系列700kw燃气发电机组可以配高、中电压发电机输出，降低初始投资和运行成本，机组可定制10500V、6300V、400V高、中、低压输出以满足用户各种不同需求，可避免购买变压器的初始投资，减少铜损，降低运行成本；既可并网又可直接带负荷使用，大大提高了机组的经济效益和社会效益。而胜动12V190系列500kw机组只能配合低压发电机输出。

2.2.7淄柴8300系列700kw燃气发电机组转速低，噪声相对也低，在机组一米范围内最高噪声不高于100分贝，更易于机房的隔音降噪处理。而胜动12V190系列500kw机组的噪声一般在110分贝以上，因此淄柴8300型700kw燃气发电机组更适合对噪声有要求的环境。

3.应用情况及经济、安全效益

随着瓦斯、生物质气、沼气等新能源的开发利用，国内气体机行业取得了飞跃发展，淄柴8300系列机组和胜动12V190系列机组作为国内首屈一指的两大系列机型受到广大用户的热烈追捧，我们不妨从以下几个方面来做一个经济效益对比：

3.1投入分析

3.1.1初始投入：

胜动12V190系列500kw机组在市场上的初次购买价格为105万，使用寿命为10年；淄柴8300系列700kw机组在市场上的购买价格为120万，使用寿命为20年。那么胜动12V190系列500kw机组每年的折旧费就是10.5万，而淄柴8300系列700kw机组每年折旧费用是6万。

我们可以看出：如果是使用20年的电站，10年后胜动12V190系列500kw机组就需要更换新机组，则投资成本不再是105万，而应该是210万，比同样条件下，使用寿命为20年的淄柴8300系列700kw机组的投资成本要高出90万。

3.2运行维护成本：

我们以某煤矿××电站为例，胜动12V190系列500kw机组（即：1号、2号）发电机组从2007年9月份开始运行，至2017年9月1#发电机组运行时间约为41485小时，总计发电量约为1244万度。在这期间，1#发电机组的维护费用（加上大修材料费17万）总计大约在150万（机油每个月换一次，加上平时补加，400kg×16.5=6600元，至今机油消费大约在38万，每个月单台机组的材料消耗约为1.05万，材料费在60万）。于2013年因3#缸排气门断裂，导致曲轴磨损严重，经过单位专业人员及厂家技术人员现场鉴定后，对机组进行了大修（主要更换曲轴、连杆瓦、定时齿轮、活塞环和缸套），大修费用为35万元。

2#发电机组累计运行时间为43626小时，累计发电量约为1308万度，材料费大约在155万（机油每个月换一次，加上平时补加，400kg×16.5=6600元，至今机油消费大约在40万，材料费在63万）。（由于1、2# 2012年进行中修（主要是更换连杆瓦、定时齿轮、活塞环和缸套等大配件）维修费用大约在10万。后重新正常运行。2014年因机组在运行中听到机体有撞击响声，停机查看发现9#缸气门与活塞撞击现象，检查连杆瓦发现9#缸处曲轴磨损严重并且不能修复，返厂大修，机组拉回厂家大修，大修费用为27万。

故此，从06年投产以来1、2#机组累计发电2552万度，运行维护费用为305万元。除去中修和大修费用，平均每年每台机组的维护费用为21.15万元。

淄柴生产的8300系列700kw低浓度瓦斯发电机组于2017年9月进行了并网发电，至今1#机运行了3569小时，发电量约为242万度，2#机运行了3663小时，发电量约为249万度。淄柴生产的低浓度、低转速（600转）、低噪音、无增压器的瓦斯发电机组发电效率较高（700kw的发电机组，平常发电功率在680kw），两台700KW 8300系列瓦斯发电机组运行到现在已有7个月时间，机组配件只换过6根火花塞，所花费用约为3000元，其机油用量（包括新机组运行50小时换油量，算总用油量每台机组每个月在1.6桶，2×7×170×1.6×16.5加上3000元大约6.58万元）。每台机组每月的材料消耗约为：0.47万元。截止到目前平均每台每年运维成本是5.64万元。

胜动12V190系列500kw机组20年的运维成本是423万元，比淄柴8300系列700kw机组20年的运维成本112.8万元高出310.2万元。

3.3发电对比：

同样，我们以某煤矿××电站为例，胜动12V190系列500kw机组（即：1号、2号）发电机组从2008年9月份开始运行，至今1#发电机组运行时间约为41485小时，总计发电量约为1244万度；2#发电机组累计运行时间为43626小时，累计发电量约为1308万度。即是说胜动12V190系列500kw机组累计运行85111小时，发电2552万度。平均功率为300kw，功率发挥为60%，如果每年运行6000小时，那么每年的发电量为180万度。淄柴8300系列700kw机组并网发电至今1#机运行了3569小时，发电量约为242万度，2#机运行了3663小时，发电量约为249万度。即是说淄柴8300系列700kw机组累计运行7232小时，发电591万度。平均功率为680kw，功率发挥为97.14%。据此我们把20年的发电量绘制图表，见表三。

由表3中我们不难看出，胜动12V190系列500kw机组20年累计发电量为3600万度，比淄柴8300系列700kw 20年累计发电8160万度要少4560萬度。如果按照目前每度电0.42元的上网电价来算的话，胜动12V190系列500kw机组20年创造的价值为1512万元，比淄柴8300系列700kw 20年创造的价值3427.2万元要少1915.2万元。