在既有建筑物中改建分布式供能工程的分析——上海花园饭店分布式供能改建工程介绍

上海市节能协会分布式供能专委 林在豪

一般认为，在既有建筑物中改建分布式供能工程难度极大，有不少业主对此望而却步。上海花园饭店成功改建的实践，给出了有益的启发。

花园饭店是始建于上世纪二十年代原法国俱乐部旧址上矗立起来的五星级饭店。它既保留了古典优雅的欧洲装饰艺术的精髓，又赋予了新时代的气息。饭店占地34700m2，总建筑面积59320m2，拥有房屋500间。原来供热系统采用传统的3台7T/h燃气（油）蒸汽锅炉，用电全部由市电进线的2台2500kVA变压器供给。在节能减排大背景下，从2009年开始，对饭店能源系统，包括新增15.12kW太阳能发电、水泵变频等改造，于今年四月一日起正式投入运行，情况良好。本文重点介绍以EP350G型燃气热电联供机组（以下简称DES）对原蒸汽锅炉供热系统改建的情况（参见图1）。

1 站址选择

对于已经运行多年的五星级饭店，要选择一个合适安装燃气热电联供站房是相当困难的事。这也是改建工程能否实现的关键之一。该工程选用原来位于建筑首层3台7T/h卧式燃气（油）蒸汽锅炉的锅炉房。拆除二台老锅炉位置安装一套EP350G型燃气内燃发电机组，另一台位置改建成3台2T/h贯流式燃气蒸汽锅炉。充分利用原有锅炉房面积和空间。

2 机型

EP350G型天然气内燃机热电联供机组具有负荷控制灵敏，调节幅度较宽特点。余热利用可根据用户需要提供蒸汽+热水和全热水型二种方式。对于有蒸汽供应需要，且原已建有蒸汽系统的花园饭店，采用蒸汽+热水泵系统较合适。机组自带燃气增压机，扩大了天然气供应压力适用范围。润滑油箱装在主机隔声罩箱内，提高了润滑油供应可靠性。供应内燃机的空气增压系统及润滑油的冷却自带外置式冷却装置。由于机组分成三大组装件，对设施安装带来方便。

3 供热系统

燃气内燃机排出高温烟气经余热蒸汽蒸发器产生的流量为190kg/h、压力为0.78MPa的蒸汽，接入锅炉房里3台2T/h贯流式燃气锅炉和1台7T/h老锅炉组成的分汽缸，共同供应饭店采暖、生活热水、餐饮蒸煮、湿衣烘干等用热需要。平时在保证蒸发器产生蒸汽优先供应原则下，根据分汽缸压力变化控制辅助锅炉自动暂停运行锅炉数量。

缸套冷却系统中的84.2℃-88℃流量为36T/h冷却循环水加热生活热水，达到60℃-65℃，并入原生活热水系统，使机组余热得以充分利用。

4 供电系统

花园饭店市电二路进线分别接入2500kVA变压器各一台。EP350G型热电联供机组额定发电量为350kW、电压0.4KV。发电机输出端并入52S2变压器一侧。接入点母线最小负荷在800～900kW左右，所以并入点不会出现发电机向外网送电可能性。

花园饭店目前日实际用电量在44000kWh左右。

饭店供电并网系统见图2。

5 安装及环境

EP350G型热电联供机组，由天然气内燃机、发电机、润滑油箱等组装在公共底座上的一个整体隔声罩的机箱；换热器组和燃气增压机组组成的辅助机；以及烟气余热蒸汽蒸发器三大件组成。据介绍用一天时间可将三大件搬进原首层锅炉房就位，又用一天时间就可以将三大件管道连接安装完毕。外部管道安装工作量较少。距隔声罩1m处的噪声为80db。由于内燃机采用超稀薄燃烧技术，NOx排出含量在200ppm以下。

6 节能减排

由于计算存在不同能量的换算，所以都以一次能源表达节能效果。下面是EP350G机组厂方提供的算式，供参考：

式中：

Q——节能效果（一次能源），MJ；

Qg1——原有锅炉一次能源MJ；

QE1——DES发电量一次能源，MJ；

QC1——DES一次能源，MJ；

QF1——DES辅机一次能源，MJ。

Qg1=Qh/0.76(原有锅炉能效比)

式中：

Qh——排热利用量，MJ；

Qs——蒸汽利用量，MJ；

Qw——热水利用量，MJ；

Qs=0.95×锅炉给水流量t/h×（饱和温度175℃-给水温度）× 4.186MJ/t×k+0.95×锅炉给水流量t/h×蒸汽潜热2031MJ/t；

Qw=热水回收温差×热水回收流量t/h

QE1=DES发电量 （kWh）×11.06（MJ/kWh）（热水换算指数，按照上海市统一规定）；

QC1=燃气消耗量Nm3×35.59MJ/Nm3Q

F1=辅机消耗量（kWh）×11.06（MJ/kWh）

式中：

11.06 ——热水换算指数，按照上海市统一规定。

减排量计算：减排量以上述计算的节能量为基数，计算方法如下：

式中：

F——减排量,t;

29.307 MJ/t——二氧化碳排放量系数

按照上述算法，计算花园饭店DES的节能量和减排量原为：

原有3台7t/h燃气蒸汽锅炉供热系统一次能耗量和EPG350G型燃气热电联供机组一次能源消耗量按上述算式进行计算，最终获得节能总量为8200GJ，相当于261.2t标煤和CO2减排量227t。

据统计2010年1～8月底，花园饭店客房入住率明显高于去年同期，自从4月1日起热电联供系统正式运行以来，饭店的总能耗量不升反降。这从一个侧面证实了这套系统确实发挥了节能减排效果。

EP350G型燃气内燃机组热电联供机组性能见表1。

表1 EP350G型燃气内燃机组热电联供机组性能

经济效益分析如下：

自2010.4.1至1010.9.8共计131天，已累计发电650000kWh。

天然气单价以2.43元/m3计，

发电成本单价：90m3/h/350kW×2.43元/m3=0.625元/kWh。

市电峰时段价以1.31元/kWh，平时段电价以0.78元/kWh计，单线发电已有经济收益。

余热蒸汽和热水的总热量折合成蒸汽约400kg/h。按131天发电量发电机运转折算总产蒸汽量约790t。按300元/t蒸汽计算，该部分热价应为纯收益。

EP350G型燃气热电联供机组（不含税）总价约560万元RMB。结论是本工程总体来说有一定经济效益。

7 几点体会

1）花园饭店原供热系统为传统蒸汽锅炉供热模式。利用首层锅炉房拆除二台老锅炉，在此位置上改建成一台350kW燃气内燃机发电机组+蒸汽+热水余热利用热电联供系统，实现节能减排。保留一台老锅炉，使改造过程保持继续供汽，不影响正常营业。

2）正确分析饭店历年热、电实际负荷基础上，主机选用350KW内燃发电机组。发电拼入用户电网，0.2T/h烟气余热产生的蒸汽拼入原蒸汽系统，机组缸套冷却水所产生的60℃热水拼入原生活热水系统。由于热、电平衡，本系统可全年每天15小时连续运行。并且保持～95%较高负荷率。经济性好，节能减排效果明显。

3）本工程改建成功，为上海一批类似常规供热系统改建，如站房位置，机型选择，规模确定，对原系统的卸接、安全运行、管理等方面提供了宝贵的实际案例。

4）本工程改建成功，再次证明分布式供能系统对热（冷）电负荷分析的重要性，机型选择一定要符合用能特性,并网点要选好，规模一定要能保证机组有足够长运转时间，且有较高负荷状态下连续运行的必要条件。

5）本工程项目属示范性质。设备进口享受免税优惠。如果按正常项目实施，考虑到进口等税率和燃气单价上调，维修保养等费用因素，单纯从经济性评估的话，会遇到不少困难。希望政府有关部门研究制订相关扶持政策。