楊雷：燃?xì)廨啓C(jī)綠色園區(qū)能源解決方案

編者按：2021年12月7-8日，以“雙碳目標(biāo)下的智慧方案與行業(yè)機(jī)遇”為主題的第十七屆中國(guó)分布式能源國(guó)際論壇于西安召開。本次會(huì)議由中國(guó)能源研究會(huì)分布式能源專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)能源網(wǎng)主辦，陜西分布式能源股份有限公司聯(lián)合主辦。會(huì)上，中國(guó)航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)楊雷發(fā)表了“燃?xì)廨啓C(jī)綠色園區(qū)能源解決方案”的主旨演講。以下內(nèi)容根據(jù)大會(huì)演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

主持人 潘志剛：非常感謝大家在百忙之中前來(lái)出席中國(guó)第十七屆分布式能源大會(huì)分論壇，我是今天的主持人，陜西分布式能源股份有限公司潘志剛。

今天分論壇的主題是：燃?xì)夥植际胶诵难b備與技術(shù)，論壇特別邀請(qǐng)了八名國(guó)內(nèi)外一流的生產(chǎn)制造企業(yè)專家代表，他們帶著各自的核心技術(shù)與成功經(jīng)驗(yàn)，從不同的角度、視野和大家分享交流。

大家都知道，氣候變化導(dǎo)致全球環(huán)境惡化，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了人類生存，因此在“雙碳”目標(biāo)的要求下，推進(jìn)能源生產(chǎn)以及消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系已經(jīng)刻不容緩。相比較傳統(tǒng)的集中式能源，分布式能源能夠更好地把清潔能源、可再生能源利用起來(lái)。通過(guò)多能互補(bǔ)、智慧互聯(lián)的形式，最終提高能源的綜合利用效率，降低用能成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、減碳降污。

回到今天的主題，燃?xì)夥植际胶诵难b備與技術(shù)的不斷進(jìn)步、推廣應(yīng)用，已經(jīng)成為分布式能源快速發(fā)展的關(guān)鍵，今天這個(gè)論壇是線上線下同步進(jìn)行，歡迎各界朋友們踴躍參與。

下面我們首先邀請(qǐng)中國(guó)航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司市場(chǎng)總監(jiān)楊雷與大家分享《燃?xì)廨啓C(jī)綠色園區(qū)能源解決方案》，大家歡迎。

楊雷：感謝各位現(xiàn)場(chǎng)的嘉賓，非常榮幸今天能夠參加十七屆分布式國(guó)際論壇，這次我代表中國(guó)航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司給大家分享的是，以燃?xì)廨啓C(jī)為核心的綠色能源的解決方案，我的匯報(bào)基本上分兩個(gè)部分，15分鐘，第一部分就是我們的公司介紹，第二部分是我們?cè)趺纯创G色園區(qū)未來(lái)的發(fā)展方向。

我們集團(tuán)全稱叫中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)，也是中央直接管轄的軍工企業(yè)，2016年8月28日正式成立。我司現(xiàn)在下轄27家直屬單位，3家上市公司，現(xiàn)在也具有較強(qiáng)的科研生產(chǎn)能力，有比較完善的軍工發(fā)動(dòng)機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)的研發(fā)制造體系，我們現(xiàn)在的產(chǎn)品基本上廣泛運(yùn)用在各種軍民類的飛機(jī)和大型的艦艇，中小型的發(fā)電機(jī)組，也為我國(guó)的武器裝備和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了比較突出的貢獻(xiàn)。

我所在的單位，剛才全稱已經(jīng)報(bào)過(guò)了，中國(guó)航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司，是隸屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)的二級(jí)子公司，現(xiàn)在我們公司是2019年4月26日成立的，我們整合了航發(fā)集團(tuán)內(nèi)部所有的燃機(jī)的資產(chǎn)、業(yè)務(wù)和人員，作為航發(fā)集團(tuán)內(nèi)部承接國(guó)內(nèi)的“兩機(jī)”專項(xiàng)主體。

我們現(xiàn)在下轄的中航世新、南方燃機(jī)，以及成發(fā)科能這些子公司。我們目前有29個(gè)科研類型的部門，基本上涵蓋了空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)，以及工程熱物理、強(qiáng)度這些專業(yè)。在國(guó)內(nèi)目前具有較領(lǐng)先的燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)和零部件試驗(yàn)手段，以及質(zhì)量保證體系。

在依托航空發(fā)動(dòng)機(jī)完整的研發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈制造基礎(chǔ)上，我們也形成了自主高效的國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)創(chuàng)新、質(zhì)量控制和客戶服務(wù)、運(yùn)營(yíng)管理這些體系。雖然說(shuō)中國(guó)航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)公司是2019年成立的，但是它在燃?xì)廨啓C(jī)這個(gè)方面也工作了很長(zhǎng)時(shí)間，基本上能提供行業(yè)領(lǐng)先的綜合能源解決方案。

這是我們公司在市場(chǎng)上主要的幾款機(jī)型，其中像AGT-7、AGT-15和AGT-30三款是比較有代表性的輕型航改型燃機(jī)，跟重型燃機(jī)主要的區(qū)別是，它是依托航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)改了一下。我們最后有一款A(yù)GT-110屬于工業(yè)用的重型結(jié)構(gòu)燃機(jī)。我們公司自70年代以來(lái)，國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)在鋼鐵、石化等領(lǐng)域累計(jì)曾經(jīng)運(yùn)行過(guò)300多臺(tái)套的國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)。

這一部分主要想跟大家分享一下我司現(xiàn)有的一些技術(shù)，比如跟節(jié)能減排相關(guān)的一些NOX的燃燒室，我們現(xiàn)在這種燃燒室基本上采用貧燃預(yù)混的燃燒技術(shù)，基本上也是使用模塊化的設(shè)計(jì)，全功耗也是很穩(wěn)定，燃燒效率、火焰筒的壁溫、出口溫度場(chǎng)基本能滿足設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在NOX的排放是低于25ppm，下面是它的一些平面圖，以及生產(chǎn)的模擬情況及實(shí)踐的情況。

第二個(gè)小部分，主要想跟大家分享一下，我們?nèi)細(xì)廨啓C(jī)具有一定的燃料靈活性，從中國(guó)航發(fā)目前的現(xiàn)有機(jī)型，燃料的含氫量已經(jīng)達(dá)到了60%的界限，也就是混氫燃料比例基本能維持在60%。我們?cè)诒本┯幸粋€(gè)2021實(shí)驗(yàn)室，建立了多燃小工業(yè)燃機(jī)的燃燒室的研制能力，我們后續(xù)也將推出這種百分之百全氫、氨、甲醇可再生燃料的燃燒技術(shù)，為碳達(dá)峰和碳中和積累相關(guān)的技術(shù)儲(chǔ)備。

中間這些圖，就是我們一些燃燒室的溫度場(chǎng)，以及模擬的情況，左下角的這個(gè)表，今天主要想跟大家分享的，其實(shí)燃機(jī)最早在大家的概念里，可能是一個(gè)持續(xù)量的狀態(tài)，但是通過(guò)我們對(duì)燃燒室不斷的進(jìn)步和改進(jìn)，我們除了可以燒天然氣，一些氣態(tài)的燃料之外，還有甲醇、乙醇這些液態(tài)燃料，包括一些低熱值的氣。

右邊是我們常規(guī)的機(jī)器，它燃料含氫量的數(shù)據(jù)，大家可以從框里面看出來(lái)，它從2月16日一直到18日，混氫燃料的比例基本上能夠達(dá)到60%的狀態(tài)。

現(xiàn)在進(jìn)入第二部分，我們?cè)诰G色園區(qū)，我們航發(fā)思考的發(fā)展方向。首先我們從現(xiàn)在國(guó)家的頂層設(shè)計(jì)政策來(lái)講，從2019年5月國(guó)家能源局印發(fā)的“十四五”能源規(guī)劃方案，它當(dāng)時(shí)對(duì)煤炭、電力、可再生能源、油氣、技術(shù)創(chuàng)新和體制改革曾經(jīng)提出過(guò)一些詳細(xì)的規(guī)劃。

其中我們概括了一下，基本上分四個(gè)點(diǎn)，頂層設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要考慮的低碳、多元、智能化和多極化，政策大體的方向，其實(shí)已經(jīng)給出了，我們從現(xiàn)在習(xí)總書記比較關(guān)注的碳排放來(lái)跟大家分享一下，左上角是我們跟國(guó)家能源局研究院合作的時(shí)候，得到的一些數(shù)據(jù)，黃色的這根線主要是中國(guó)碳排放數(shù)據(jù)，灰色的這根線是美國(guó)碳排放數(shù)據(jù)，紅色的是歐盟的碳排放數(shù)據(jù)。

我們可以從圖表中看出，從1965年一直到2000年期間，我們國(guó)內(nèi)的碳排放還是較低的，起碼是低于歐美的。大概從2000年左右，我們的碳排放隨著工業(yè)和出口的一些增加，我們?cè)鲩L(zhǎng)得還是比較快的，截止到2021年，我們的碳排放總量肯定是超過(guò)100億噸的體量。再到2060年碳中和的目標(biāo)，我們可以看出碳排的任務(wù)還是比較艱巨的。

但是我們的市場(chǎng)主流，不管是做風(fēng)機(jī)，或者是一些其他類型，主要是靠電力側(cè)，在常規(guī)的綠色園區(qū)來(lái)講，我們對(duì)于重型的化工園區(qū)或者是鋼鐵園區(qū)，以及焦化園區(qū)來(lái)講，常規(guī)園區(qū)的排放，可分為兩個(gè)部分，一個(gè)是直接排放，一個(gè)是間接排放。

今天舉個(gè)例子，以石化的園區(qū)為例，我們統(tǒng)計(jì)了一下中國(guó)石化金融公司的一些數(shù)據(jù)情況，在石化這個(gè)區(qū)域，如果是工廠的話，它直接排放的比例大概占到85%的碳排放，間接排放的比例占到15%。也就是在這種重型的化工園區(qū)，如果光搞綠電，實(shí)際上對(duì)于總的碳排放的減量，當(dāng)然影響也很大，因?yàn)殡娏Φ谋壤急缺容^高。

但是在綠色園區(qū)這塊，要純搞碳排放的減量，你對(duì)直接排放這部分的燃燒排放和工藝排放不進(jìn)行有效控制的話，實(shí)際上這部分沒(méi)有很好的技術(shù)，也沒(méi)有現(xiàn)成的可遵循的案例。

簡(jiǎn)單講完這兩個(gè)，大家可以從政策的角度來(lái)講，節(jié)能減排和碳排放從上表來(lái)看，如果我們承諾2060要碳達(dá)峰和碳中和的話，基本政策肯定是要嚴(yán)格的。在這種常規(guī)的園區(qū)排放對(duì)應(yīng)的燃燒排放和工藝排放，如果業(yè)主考慮進(jìn)行技術(shù)選型的話，他肯定要選擇一些成熟的技術(shù)，避免安全生產(chǎn)運(yùn)行的一些風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于總投資來(lái)講，我們?cè)谔歼_(dá)峰階段的一次投入和碳中和階段的改造投入，他也希望是最低的，經(jīng)濟(jì)性肯定是短期的回收比較快速。

其實(shí)核心就是我們?nèi)绾慰刂迫紵凸に嚺欧牛梃b的方式就是我們正常的熱電聯(lián)產(chǎn)，為什么現(xiàn)在從國(guó)家2021年7月1日印發(fā)的《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，政策角度本身就在推行熱電聯(lián)產(chǎn)，它本身也是天然氣、熱電聯(lián)產(chǎn)取代高能耗、高污染、高浪費(fèi)的傳統(tǒng)燃煤的一些方式，推動(dòng)企業(yè)淘汰污染落后的工藝，削減用煤的總量。

通過(guò)借鑒這種常規(guī)的燃?xì)廨啓C(jī)、熱電聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)，我們想更進(jìn)一步地推廣燃?xì)廨啓C(jī)，不管是工藝加熱爐還是熱風(fēng)爐，還是其他一些在工廠燃燒排放的這部分的一些聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。

作為燃?xì)廨啓C(jī)與工藝加熱爐的聯(lián)合循環(huán)，最早的技術(shù)是1992年2月，ABB Lummus跟大阪石化在美國(guó)最早發(fā)表的論文。實(shí)際上我們國(guó)家也在推廣技術(shù)目錄，列入到“十二五”規(guī)劃，但是當(dāng)年受限于航改型燃?xì)廨啓C(jī)以及煉油產(chǎn)能的升級(jí)，很多的問(wèn)題等等，工藝最后沒(méi)有太多地進(jìn)行推廣。但是我們進(jìn)入到碳排放的政策要求之后，我覺得我們可以考慮一下技術(shù)路線。

下面是常規(guī)的在工藝企業(yè)可以看到的一些加熱爐的物料平衡表，原先的供熱方式，大家從簡(jiǎn)圖可以看出來(lái)，左邊屬于爐子的基本構(gòu)成，左邊是爐體，右邊是一些空氣預(yù)熱器，這個(gè)是常規(guī)的加熱爐。我們通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)跟加熱爐的聯(lián)合循環(huán)，實(shí)際上就是做到能量的梯級(jí)利用，550-1400的溫區(qū)由燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，100-500的煙氣進(jìn)入工藝裝置，大家可以看到有一個(gè)紅線。將原工藝的燃燒配方從300度提高到480度，每小時(shí)的新增發(fā)電量，基本上是26.7兆瓦，新增的蒸汽是32.5噸，這么一個(gè)大體的提升情況。

它的介質(zhì)可以燒煉廠的氣，也可以燒低熱值，比如高爐煤氣，或者天然氣、氫氣、氨氣和可再生燃料。需要做的工作就是對(duì)這塊的燃料氣技術(shù)變更，這個(gè)燃燒氣前面跟大家分享過(guò)。

我們也對(duì)燃料循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了測(cè)算，實(shí)際上如果在燃機(jī)的負(fù)荷占到爐子負(fù)荷40%的情況，我們年收益5000-8000，好的情況下兩到三年回收成本。大家可以看到，作為煉廠或者焦化、航油鋼鐵企業(yè)，他們的氣價(jià)是相對(duì)便宜的，我們現(xiàn)在很多場(chǎng)基本上是采用工藝裝置，熱電聯(lián)產(chǎn)是工藝工程。實(shí)際上把這兩塊有機(jī)結(jié)合，都是很成熟的原有技術(shù)。

場(chǎng)內(nèi)對(duì)于氣價(jià)計(jì)算還是比較低的，如果按照兩塊六毛的方式，算下來(lái)是五千多萬(wàn)，很多中石化和中石油的一些公司，煉廠的燃料氣還不到1塊多。我們?cè)谔歼_(dá)峰的階段，其實(shí)對(duì)原有的工藝裝置進(jìn)行了簡(jiǎn)單的改造，原有的主體結(jié)構(gòu)不變，新增燃?xì)廨啓C(jī)，新增煙道，改造對(duì)流段。說(shuō)白了就是把兩個(gè)現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品對(duì)接起來(lái)，在碳中和階段，我們只需要做一件事就可以了，更換燃?xì)廨啓C(jī)的全氫的燃燒室。

這是我們?cè)诼?lián)合循環(huán)的環(huán)境下，對(duì)碳排放做了一個(gè)分析。在傳統(tǒng)工藝(灰色的這部分是傳統(tǒng)工藝)，它在相同的燃料排放以及相同的生產(chǎn)蒸汽的排放和上網(wǎng)購(gòu)電三項(xiàng)加起來(lái)之后，它在用電213GW時(shí)，蒸汽26萬(wàn)噸的應(yīng)用場(chǎng)景，使用這種聯(lián)合循環(huán)的方案，我們碳排放可以從39.5萬(wàn)噸降低到23.15萬(wàn)噸，碳排放的總量直接減少41%。

實(shí)際上面沒(méi)有改太多的東西，就是把兩個(gè)裝置連接起來(lái)，通過(guò)能量梯級(jí)利用，碳排放的總量就能夠進(jìn)行有效的下降。聯(lián)合循環(huán)綜合來(lái)講，我們從綠色低碳的角度考慮，我們構(gòu)建多能互補(bǔ)的格局，能源的綜合效率達(dá)到80%甚至更高，未來(lái)在能量的梯級(jí)利用，降級(jí)裝置的綜合能耗也都符合國(guó)家相關(guān)的政策要求，因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)本身NOX的排放相對(duì)比較低，低于正常的工藝裝置的，這個(gè)NOX的排放降到50毫克左右，進(jìn)一步改造燃機(jī)的燃燒室，我們可以把整個(gè)裝置降到更低，30毫克。

我們?cè)诤笃谌绻枰M(jìn)行可再生燃料，氫燃料燃燒室的替換，前面不知道大家對(duì)那個(gè)圖有沒(méi)有印象，我們把燃燒室單獨(dú)拆下來(lái)，換一個(gè)新的氫燃料或者其他可再生燃料的燃燒室，可以在碳中和及碳達(dá)峰這個(gè)階段做到達(dá)標(biāo)，而且這種改造工作量還是比較小的，總投入的成本相對(duì)比較低。

我們從安全性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)講，提高這種安全保障，燃?xì)廨啓C(jī)可以作為工業(yè)園區(qū)的保障電源，當(dāng)然也可以成為企業(yè)的保障電源，減少企業(yè)的外購(gòu)電成本，因?yàn)槲磥?lái)隨著國(guó)家用電政策的改變，企業(yè)用電成本可能會(huì)是一個(gè)緩慢爬升的狀態(tài)，在分布式能源和工藝裝置相結(jié)合的這種企業(yè)，其實(shí)對(duì)于整個(gè)綠色園區(qū)的優(yōu)勢(shì)還是比較明顯的，如果說(shuō)有合適的項(xiàng)目我們公司也可以捆綁一起做示范項(xiàng)目，進(jìn)行進(jìn)一步的推廣。

還有一個(gè)就是聯(lián)合循環(huán)這種技術(shù)路線，不光運(yùn)用在煉化行業(yè)，只要有熱和電需求的企業(yè)和工業(yè)園區(qū)，實(shí)際上都能用，比如說(shuō)鋼鐵、焦化、冶金這些。

未來(lái)如果說(shuō)我們?cè)趫@區(qū)的情況下掌握這種用能的末端，我們也可以很好地消納我們管網(wǎng)的一些壓力。

我今天的分享就到這里，我們中國(guó)航發(fā)經(jīng)過(guò)多年的探索，始終堅(jiān)持航改型燃?xì)廨啓C(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)并舉的研制道路，隨著這些專項(xiàng)的實(shí)施，我們中國(guó)航發(fā)燃機(jī)的設(shè)計(jì)能力、制造能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰隙ㄎ磥?lái)會(huì)穩(wěn)步提升，努力為更多的用戶提供更多的高性能自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)燃?xì)廨啓C(jī)的產(chǎn)品。今天謝謝大家，下面是我的微信，如果各位領(lǐng)導(dǎo)有需求可以隨時(shí)溝通，謝謝。

主持人 潘志剛：從楊總的發(fā)言中我們感受到了大國(guó)重器的實(shí)力與擔(dān)當(dāng)，軍工技術(shù)應(yīng)用在民用領(lǐng)域，將有力地助推我國(guó)追趕超越國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，祝愿中國(guó)航發(fā)在燃?xì)廨啓C(jī)的領(lǐng)域中蒸蒸日上，引領(lǐng)未來(lái)。