300kw柴油发电机组双燃料改造

　　对柴油发电机组进行双燃料改造，可节约使用昂贵的柴油，较多的使用天然气，可充分利用油田天然气资源，减少工程施工成本，同时减少废气排放对大气的污染。对于在油田周边区域进行道路施工的路桥公司来说，在没有电网供电，但离天然气输送——清管站较近时，不但可以直接利用天然气烘干石料、加热融化沥青，还可以改造柴油发电机组为双燃料，充分利用天然气发电，供应生产设备和生活用电。由于购置天然气发动机价格昂贵，300-500kw燃气发电机组价格高达每台90万元，而在原柴油机上加装燃气装置改造价格在每台10万元左右，在经济上较为合理，本文针对马涩公路工程进行以下论述。
　　一、进行柴油机双燃料改造的必要性
　　公路建设工程施工中，生产生活基地经常设置在远离电网的地方，以利于施工管理，生产设备和生活用电只能依靠柴油发电机组供电。每个施工项目除烘干石料、融化沥青需用燃烧大量柴油外，柴油发电机组也消耗一定量的柴油，对生产成本造成一定影响。一般较为先进的柴油发电机组燃油消耗率在每千瓦时200克左右，性能差的则达到每千瓦时250克。按现价柴油每吨7000元计，不计运输成本和设备折旧费，仅燃料消耗费用达到每千瓦时1.4元到1.75元。如果使用天然气发电燃料价格则明显降低，按能量标准计算约1.1标方天然气热值与1kg柴油相当。按油田内部价格每方天然气1.5元计，则燃料费每千瓦时为：
　　（200÷1000）×1.1×1.5=0.33元到（250÷1000）×1.1×1.5=0.4元之间。加上柴油机改造费用和供气阀组安装、管线建设费用，在总用电量达到百万度以上，供气距离在两公里以内时，供气阀组建设，发电机组改造总费用约50万元，每度电增加成本0.5元左右，改造柴油发电机组为双燃料后的发电价格应在每千瓦时1元之内。经详细测算，当年一台300kw柴油发电机组双燃料改造后成本节约在十万元以上。因此，进行柴油发电机组双燃料改造后，可有效的提高马涩公路工程施工经济效益。
　　2010年马涩公路工程进行路面施工有70公里路与天然气管道伴行，南八仙基地设在清管站旁边，具有利用天然气的天然条件，就近取用天然气进行供气管线建设的费用低，是利用天然气的最佳机遇。
　　二、柴油机双燃料运行工作原理
　　柴油机工作循环区别于汽油机的重要特征是供油系统和点火系统不同。汽油机是把空气和汽油雾化后的混合汽在发动机汽缸内压缩，采用电火花点火爆发工作。而柴油机是将进入汽缸的空气进行压缩，由于压缩比高于汽油机，压缩终了的温度比汽油机高，产生的温度足以使雾化的柴油着火燃烧，这时采用高压雾化将柴油喷入汽缸使之点火爆发工作。
　　柴油——天然气双燃料运行是在柴油机进气过程中适量加入天然气，利用柴油的压燃同时引燃天然气参与爆发工作。同时减少了柴油的用量，由于柴油机没有点火装置，不能纯用天然气工作，必须使用部分柴油作为点火用，因此处于双燃料状态运行。由于天然气有爆炸特性，不能无限制的向汽缸内流入天然气，否则会发生爆燃，影响柴油机工作状态，必须根据负荷的大小适量添加天然气，这就需要根据负荷的大小精确控制进入发动机汽缸的天然气数量。
　　完成上述控制功能，就需要对柴油发电机组进行必要的技术改造，并监视柴油机工作状态，防止发生安全事故和意外。因此，该项改造选用美国成熟的电子控制技术装置，确保发电机组的安全、正常运行。
　　三、 进行双燃料改造的方案和技术要求
　　2008年油田内部道路施工中，涩北生产基地已从首站铺设天然气管线2公里，并设有供气阀组，已成功使用天然气进行石料烘干、沥青熔化，节约了施工成本。涩北生产地基有电网供电，不存在柴油发电机的改造问题，而南八仙项目部门前就是天然气管道清管站，有利用天然气的条件。为减少用户端供气管线的长度和保证用气安全，采用了以下供气、用气方案。
　　1、供气、用气方案
　　在主气路供沥青站烘干石料、熔化沥青的同时，从分气包上另设一条供发电机组用气的管线。采用进口双燃料系统阀组和仪表，确保用气安全。
　　2、技术要求
　　a从清管站内调压出站，站外安装二级调压阀和总阀。
　　b主管线穿越施工路基后，直到用气量最大的烘干筒较近的地方，设第三级调压，并设置分气包，分别供烘干筒燃烧器，融化沥青，导热油锅炉燃烧器，沥青罐加热，乳化沥青加热和柴油发电机组用气。
　　c各支路在分气包处设总阀，在用气端口设控制阀。
　　d全部管线埋地，分气包为地上安装，并防晒遮阳。
　　e主气路调压阀前设过滤器。
　　f全部管线进行空气吹扫、试压达到标准要求。
　　g试气检漏及时处理存在的问题。
　　h安装双燃料系统装置和分支管线，投气检漏。
　　i调试双燃料系统到最佳状态，加载必要的负荷。观察发电机组仪表工作状态。
　　j测试双燃料替代率，取得双燃料装置运行数据。
　　k制定安全技术规程，投入运行。
　　L及时处理解决运行中出现的问题。
　　四、 测试双燃料系统工作情况
　　1、系统投气检漏。
　　2、打开电源检测设定各个数据。
　　3、柴油机启动运转至正常工作温度，调整初设数据。
　　4、发电机组送电，加至要求负荷，调整设定负荷运转数据。（实际加载80kw)
　　5、测取纯柴油运转数据。由于工地条件限制测量容器较小实际运转时间30分钟，不停机稳定负荷运转。
　　6、投入双燃料运行测取对比数据，实际运转同样时间不停机稳定负荷运转。
　　7、计算双燃料替代率
　　纯柴油消耗量：11.5升；双燃料柴油消耗量为：5.5升；
　　替代量为：11.5－5.5=6升；替代率为：6÷11.5×100%=52.17%；
　　增加发电机负荷，替代率可提高。测试改装发电机组为300kw，当使用负荷达到200kw以上时，天然气柴油替代率预计可达80%以上。
　　五、 效益计算
　　南八仙项目部的发电机组满负荷为300kw，经估算沥青站开站后，加上生活用电可以达到300kw。预计沥青摊铺需3个月工期，每天沥青站全负荷工作13小时，则3个月消耗的电量为：
　　3（月）×30（天）×13（小时）×300（kw）=351000（度）
　　如果用柴油发电机发电侧消耗柴油为：
　　351000（度）×200（克/度）=70200000克=70200千克，合计
　　70200千克÷0.86千克/升=81627升
　　当使用负荷达200kw以上时天然气替代率可达80%以上，按80%的替代率计则：
　　消耗天然气为：81627升×80%×1.1=65301×1.1=71831升，
　　消耗柴油为：81627×（1-80%）=16325升。
　　则节约费用为：
　　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
　　减掉材料费和安装费10万元则节约费用为：
　　300461（元）－100000（元）=2000461（元）