微燃机是一种典型的用户能源系统，可以为楼宇和小型工厂项目提供现场电力、热力、制冷能源，燃料使用天然气、煤制气、LPG和柴油。
微燃机是一种现场能源系统，采用了无人职守的智能化自动控制技术，晶体变频控制技术，可以自动跟踪频率调节，保证了安全运行。回热器为选装设备，回热循环发电效率为25-28%，但排烟温度降低到300℃以下，热电综合效率75%左右。不使用回热器发电效率14-16%左右，排烟温度降低到600℃以上，热电综合效率85%。宝曼公司一项特殊设计，将回热器增加了自动调节功能，控制空气回热交换量，以适应热量需求的变化，解决了用户的调节问题。微燃机在小型燃气锅炉、直燃机中可以代替燃烧器，也可以直接用于工业炉窑、烘干、加热、给水加温等工艺流程中。可以单独运行，也可多台联合运行。与远大余热溴化锂空调联合循环的微燃机系统已经在美国投入运行，非常使用与楼宇热电冷项目。
宝曼微燃机 Bowman TG80 CHP 经济性比较分析
|
设备 |
% |
回热循环 |
前置循环 |
燃气锅炉(比较) |
|
系统供热出力 |
KW(th) |
150 |
420 |
420 |
|
小时供暖量（冷） |
Cal/M2/hr |
43（56） |
43（56） |
43（56） |
|
设备供暖面积 |
M2 |
3000 |
8400 |
8400 |
|
设备利用小时 |
Hrs |
6500 |
6500 |
6500 |
|
年热收入 |
|
161，259.54 |
451，526.72 |
451，526.72 |
|
燃机发电效率 |
% |
26 |
14 |
0 |
|
发电系统净出力 |
KW(e)（含压缩机功率损失） |
76.2 |
72.9 |
0 |
|
年电收入 |
元/a |
257，556.00 |
246，402.00 |
- |
|
燃料消耗量 |
MJ/hr |
M&³/hr |
31.8 |
59 |
|
年燃料费 |
元/a |
289，380.00 |
536，900.00 |
438，381.65 |
|
千瓦运行费 |
元/kWh |
0.05 |
0.05 |
0 |
|
运行维护费 |
元/a |
24，765.00 |
23，692.50 |
25，000.00 |
|
收益 |
元/a |
104，670.54 |
137，336.22 |
-11，854.93 |
|
单位造价 |
元/kW |
5，162.60 |
6，972.00 |
|
|
设备投资回收周期 |
年 |
3.95 |
4.06 |
-21.09 |
注：天然气价1.4元/m&³，电价0.52元/kWh， 采暖费标准26元/M2/a并按此核算冷费。
微燃机涡轮结构
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三、燃气内燃机：指以天然气为燃料的内燃机，已经具有十分悠久的历史，第一台卡特彼勒燃气内燃机制造于1941年。目前世界上很多厂家，可以提供几十千瓦到几千千瓦的各种设备，美国卡特彼勒公司的产品依然是标志性产品。
燃气内燃机将燃料与空气注入气缸混合压缩，点火引发其爆燃做功，推动活塞运行，通过气缸连杆和曲轴，驱动发电机发电。燃烧后的烟气温度达到500℃以上、汽缸套冷却水可以达到110℃，在加上空气压缩机和润滑油冷却水中的热量，可以回收用于热电联产。燃气内燃机的优点是发电效率较高，设备投资较低，缺点是余热回收复杂，余热品质较低。
燃气内燃机与余热溴化锂空调联合循环运行的技术方案已经解决，新希望集团在成都其酒店内将一台内燃机与余热溴化锂空调连接，直接回收余热制冷。目前卡特正在与远大合作配套，准备向有关项目提供全套系统。
卡特彼勒燃气内燃发电机热电联产技术参数
|
机型 |
单位 |
G3306TA |
G3406TA |
G3406LE |
G3412TA |
G3508LE |
G3612SITA |
G3616SITA |
|
发电机额定输出功率 |
KW |
110 |
190 |
350 |
519 |
1025 |
2400 |
3385 |
|
发动机转速 |
Rpm |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1500 |
1000 |
1000 |
|
涡轮压缩机压缩比 |
|
8.0:1 |
11.6:1 |
9.7:1 |
12.5:1 |
11.0:1 |
9.0:1 |
9.0:1 |
|
最小进气压力 |
kg/cm2 |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
0.11 |
3.02 |
3.02 |
|
能量消耗（低热值） |
MJ/hr |
1451 |
2073 |
3758 |
5044 |
10810 |
23925 |
33381 |
|
天然气耗量* |
M3/hr |
41.6 |
59.4 |
107.7 |
144.6 |
309.9 |
685.9 |
957.0 |
|
废烟气排量 |
M3/hr |
418 |
904 |
1278 |
2509 |
4815 |
37472 |
51928 |
|
废烟气温度 |
°C |
540 |
415 |
450 |
453 |
445 |
450 |
446 |
|
废烟气排热量 |
MJ/hr |
263 |
382 |
616 |
1166 |
2199 |
5438 |
7445 |
|
废烟气含氧量 |
% |
0.5 |
8.5 |
4 |
10.2 |
8.2 |
12.3 |
12.2 |
|
缸套冷却水出口温度 |
°C |
99 |
99 |
99 |
99 |
99 |
88 |
88 |
|
缸套冷却水排热量 |
MJ/hr |
594 |
612 |
1350 |
936 |
2937 |
2218 |
2986 |
|
中冷器进口温度 |
°C |
54 |
32 |
32 |
32 |
32 |
54 |
32 |
|
中冷器/润滑油排热量 |
MJ/hr |
18 |
97 |
83 |
216 |
695 |
1462 |
2366 |
|
发电热效率 |
% |
27.29 |
33.00 |
33.53 |
37.04 |
34.14 |
36.11 |
36.51 |
|
供热效率 |
% |
54.27 |
47.37 |
49.07 |
41.36 |
48.55 |
34.30 |
34.50 |
|
总热效率** |
% |
81.56 |
80.36 |
82.60 |
78.40 |
82.68 |
70.41 |
71.01 |
|
热电比** |
% |
199 |
144 |
146 |
112 |
142 |
95 |
95 |
四、燃气外燃机：这是古老的斯特林发动机的新技术革新版本，在微型热电联产和工业余热利用中具有极大的潜力。它的基本结构为一个热腔和一个冷腔，冷腔内的介质为氢，当热腔加温使氢流动推动冷腔中的活塞运行带动一个轮盘旋转，氢在冷腔中被冷却后流回热腔再循环。标志性产品是美国STM动力公司的产品，目前能够提供25kW机组，正在发展2-5kW和200kW机组。外燃机是一种应用非常广泛的技术，只要热腔温度达到700℃就可以发电，可利用一切可以燃烧的燃料，甚至植物热解气体和木材，还可利用太阳能，海拔高度对其基本没有影响。外燃机热电联产只能提供电力和热水，但作为楼宇供应热水的设备非常经济，一台25kW外燃机每小时可以供应近1吨 55℃热水，每天22吨约满足450人的生活热水。
STM外燃机与燃气锅炉生产热水经济性比较（上海地区）
|
项目 |
单位 |
STM外燃机 |
燃气锅炉 |
|
造价 |
元 |
200，000 |
150，000 |
|
发电输出功率 |
kW |
25 |
0 |
|
供热功率 |
kW |
44 |
44 |
|
电价 |
元/kWh |
0.61 |
|
|
电收入 |
元/hrs |
15.25 |
|
|
小时热水供应量 |
kg/hrs |
1082.56 |
1082.56 |
|
热水加热费 |
元/t |
11.01 |
11.01 |
|
加热收入 |
元/hrs |
11.92 |
11.92 |
|
小时收入合计 |
元/hrs |
27.17 |
11.92 |
|
维护费 |
元/kWh |
0.03 |
|
|
小时天然气消耗 |
M3 |
8.71 |
5.68 |
|
天然气价格 |
元/M3 |
2.1 |
2.1 |
|
天然气费用 |
元/hrs |
18.30 |
11.92 |
|
维护费用 |
元/hrs |
0.75 |
0 |
|
收益 |
元/hrs |
8.12 |
0.00 |
|
设备寿命周期内收益 |
元 |
405，822.04 |
0 |
|
年设备利用时间 |
hrs |
8500 |
|
|
年收益 |
元/年 |
68，989.75 |
|
|
投资回收周期 |
|
2.90 |
|
外燃机适意图 25kW外燃机外型
STM外燃机性能
|
发电输出功率 |
kW |
25 |
|
效率 |
% |
29.6 |
|
供热功率 |
kW |
44 |
|
供热效率 |
% |
52.1 |
|
燃料消耗量 |
MJ |
304.05 |
|
功率输出总量 |
kW |
69 |
|
热电总效率 |
% |
81.7 |
|
小时天然气消耗 |
M3 |
8.65 |
|
转速 |
rpm |
1800 |
|
尺寸（长/宽/高） |
cm |
201/76/107 |
|
NOx |
g/kWh |
0.05 |
|
CO |
g/kWh |
0.25 |
|
大修周期 |
hrs |
50000 |
能源企业要积极应对新技术革命的挑战
无论我们是否喜欢它，无论我们能否适应它，小型分布式多功能的能源系统--“第二代能源系统”将会在今后几年中迅速进入市场，这将是一个多米诺骨牌的效应。一旦你费尽财力物力，花了几年的时间，将原来的热电厂改造成一个大型燃机热电厂时，忽然发现你已经无热可供，并因此而不能发电，这将是一个什么样的后果。我们在西气东输的配套改造工程中必须充分考虑这一因素，只有从容应对才能确保立于不败之地。
热电企业如何才能真正有效地应对这一挑战？
第一、在改造中一定要坚持“适度规模”，切不可一味求大，尽力在最低的代价内完成改造，不要盲目扩大规模，在现有的输变电容量和供热条件下指定改造选型发方案。
第二、抓住机遇，及时从生产型向服务型转化。热电企业必须从纯生产型和只能提供热力和电力的单一产品型企业，逐步有计划地向运行维修服务性企业过度，将自己的生产环节融入用户的工艺系统，发挥己之专长以知识型经营代替产品型经营，才能不断扩大市场占有率。“第二代能源系统”的建立将更加依赖于社会化的服务体系，谁先拥有占据这一领域谁将在未来能源行业中占据新的主动位置。
用户在选择新型能源系统时，面临着一个谁来设计配套？谁来建设安装？谁来运行管理？谁来维护检修？这就是我们的商机，这就是我们的未来。如果我们不干，在社会上就会迅速出现大量的服务企业，占领这个市场。热电企业如果参加竞争，将是最有优势的，比任何能源企业都更具竞争力。不过认识不能及时转变，所有的优势都等于零。
目前，中国能源网正在与热电专业委员会筹组一个策略联盟，与设备商合作，指定一整套应对方案，建立一个能够面向未来市场的战略同盟，逐步在各地有条件的地区发展“第二代能源系统”。
利用一切可以利用的资源，以最大限度地提高能源利用效率，利用网络技术优势和智能化控制系统，建设一个销售、设计、建设安装、运行管理、检修维护、投融资系统，实行标准化特许经营，为中国能源事业和环境工作的持续发展作出贡献，我们非常欢迎大家的加盟。
第三、利用天然气时代的到来，积极创新，开发创造热电市场。天然气资源和燃气轮机技术为我们提供了一个创造机遇的可能，因为小型、微性燃气轮机可以用于各种民用、工业项目，甚至农业项目。例如：1、楼宇热电冷：将燃机与溴化锂空调联合循环，对楼宇（商场、学校、办公室、医院等）供电、供热、供冷、供卫生热水；2、燃机余热直接利用：将燃机的高温烟气直接用于陶瓷、石膏板、造纸等产品的烘干；3、直接利用微燃机参与工艺流程：在食品加工、医药、精细化工等生产工艺中，利用燃机余热和电力就近参加工艺流程；4、为工厂化农业提供能量：植物需要二氧化碳、有足够的二氧化碳和少量肥料，植物就可以茂盛生长，小型、微型燃机可以将利用后烟气中的低温热量、水蒸汽、少量氮氧化物和二氧化碳资源注入大棚，支持无害蔬菜、水果和花卉等农产品的生产；5、交通领域的服务：小、微燃机和外燃机可以用于船舶、汽车动力。50kW的燃机可以驱动一辆11米长的压缩天然气--蓄电池混合动力旅游巴士，排放达到欧洲5号标准。2台80千瓦的电驱动动力系统，可以推动一条相当吨位的内河游艇，余热还可以制冷采暖，以及生产洁净水等，这些系统都将需要服务的支持。
分布式热电冷联产是世界能源发展的趋势，对与能源行业的从业人员，你可以不喜欢它，但你将无法回避它。天然气利用和动力技术的微型化给我们带来一次新的挑战，也给我们带来了无限的机遇，让我们积极地迎接这新技术的革命浪潮。