冷热电联产系统

1、天然气热电冷三联供的探讨 冷热电三联供技术（Combined Cooling Heating Power , CCHP 是 指用天然气驱动发电机发电， 回收余热用于冬季供热、 夏季供冷的综 合能量系统，可用于建筑或一个区域的能源供应。CCH P技术将先 功后热的热力学合理性转化为运行上的经济性， 在世界范围内获得了 成功的应用。 CCHP基本概念 以燃气内燃机为基础的冷热电三联供系统工作原理如下： 利用天然气 燃烧产生的高温烟气在内燃机中做功， 将一部分热能转换成高品位的 电能利用余热回收装置将燃气内燃机中的烟气缸套冷却水油冷器及 中冷器冷却水的热量进行回收 这四种形式的热量中，前两种是余热

2、回收的主要来源其中， 烟气温度一般 400 度以上，可进入余热锅炉制 蒸汽或热水， 也可用于双效吸收式制冷采暖供热水； 一级利用后的低 温烟气（ 130170 度）和缸套冷却水（ 8590 度）可用于单效吸收 式制冷采暖供热水，也可直接利用换热器进行采暖和供热水 ，从而 实现冷热电三联供另外为了保持发动机气缸有适当的温度范围， 缸套 水的热量应优先利用 根据烟气缸套水的不同回收方式可以形成不同 配置模式的冷热电三联供系统，以下为较常见的四种模式四种： 余热回收模式 余热回收模式参见图 1 -他 W * 泗IK刖 tit 1 昶 i1 图1(b)内熾机发电机缉+水一水換蒲器/ %亠水挟傍器*糾水

3、魁醴效沮北钾坝组 1U 1(a)内燃机发电机粗+水 -7K検坯祸十覆术讓化弭机组 3W fet am* * 15M = * 图1(d)直燃机星电机细+7K-球换热器 十烟冷毎樓梢番卄摘气裁效屢化锂机餾 B9 1(内魅机发电机组加余牌锅炉+焰*( 换烧器+水-水换料器十蕭汽漫化握机坦 MS# 敲 u III hWr JI* rtf. rt4 i 1 Ba* Uw T * 1 MiMMMbil ARB -萨. I奶助 方案一(内燃机发电机组水水换热器温水溴化锂机组) 这种系统如图1 (a)所示，其特点： (1) 系统的控制比较简单，运行安全可靠； (2) 适用于电负荷较大及热水需求量较大的场所，如

4、宾馆医院等 . 方案二(内燃机发电机组+水-水换热器+烟气-水换热器+热水型单效溴 化锂制冷机) 这种系统如图1 (b)所示：其特点： 1方案与上一方案相比缸套水采用单独的回路，运行控制简单： 2)烟气采用级回收，高温烟气得到品质较高的热水通入溴化锂机组 制取冷量，对于低温烟气则制取生活热水 3) 适用于生活热水及电负荷较大的场所，如宾馆医院等. )方案三(内燃机发电机组余热锅炉烟气换热器水水换热器 蒸汽溴化锂制冷机) 这种系统如图1(c)所示，其特点： 1 )控制比较复杂 ，对系统运行的安全 可靠性要求较高； 2) 适用于电负荷及热负荷均较大的场所， 如工厂商业区也可以适用 于大量蒸汽需求的

5、场所，如医院等 方案四(内燃机发电机组 水水换热器烟气冷凝换热器烟气双 效溴化锂吸收式机组) 这种系统如图1(d)所示，其特点： (1) 烟气首先进入吸收式机组的高压发生器作为驱动热源， 出来的 低温烟气再进入烟气冷凝换热器进一步回收烟气的显热和潜热， 制取 的热水作为低压发生器的热源烟气余热实现了梯级利用 (2) 此系统简单，运行控制较容易。 节约能源和保护环境是当今世界面临的两大关键问题 2003 年夏 天世界各地出现高温等气候异常现象我国各地用电负荷均超过历史 最高水平电力部门采取对工业部门拉闸限电等措施以确保居民用电 和电网安全我国长江中下游地区过去不设置采暖空调其实夏季高 32-37

6、 度的天数达一个多月，冬天 5-2 度以下的天数也长达二个多 月 自改革开放以来人民生活水平有了很大提高多数采用电力空调夏 季用电压缩制冷冬季用电压缩热泵采暖使用于采暖空调的电负荷占 总电力负荷的并有继续升高的趋势中国是一个发展中国家由于历史 和资源等原 随着经济快速发展， 化石能源有限性和环境压力日益增大天然气 作为一种高热值清洁能源， 在城市能源系统中已显示出日益重要的作 用充分合理利用天然气的一个重要途径是发展冷热电三联供这种系 统是建立在能量梯级利用的基础上，将制冷供热（采暖和卫生热水） 及发电过程一体化的多联产总能系统，其目的在于提高能源利用率， 减少二氧化碳及有害气体的排放 ,一般

7、的天然气内燃机在运行过程中， 燃料热量 1/3 约通过烟气散失， 还有约 1/3 通过缸套水中冷水及辐射 热散失 .由于天然气的主要成分为甲烷，含氢量很高，因而燃烧后排 出的烟气中含有大量气化潜热较高的水蒸气。 如果能充分回收利用烟 气冷凝余热和缸套水余热， 实现能量的梯级利用， 整个机组的一次能 源利用率可得到很大提高。 天然气作为能源利用的最高效率是电热冷三联产。 从热力学第一定 律来说，它的节能原理就是能把能量吃光榨尽。 天然气在燃气轮机里就有 30 -40 的能量转化为电能，一次 转化的效率就高于一般火电厂的锅炉蒸汽轮机机组的效率。 再加上排 出高温烟气产生的高温高压蒸汽进入蒸汽轮机发

8、电， 使能量利用率达 到 60 以上。剩余的能量还可以用来制冷，产生热水，用于各种不 同能级的用户，系统能量梯级充分利用，使能量利用率达到80 以 上的最高境界。 这便是天然气电热冷三联产的供能价格比烧煤还有竞 争力的根本原因。能源产业的一场革命， 大电网与微小型发电机并存， 被全球专家认为投资省、能耗低、可靠性高的能源系统，是 21 世纪 的发展方向。 天然气热电冷三联供的优点： 热电冷三联供就是在发电的同时利用汽轮机中作过功的低品位蒸或 燃气轮机尾气余热对外供热蒸汽或热水或制冷。 天然气作为能源利用的途径有热电联合循环热电冷三联供民用炊 事和商用直燃空调和锅炉燃料四个方面 天然气的热电冷三

9、联供就是 通过燃气轮机先发电然后当温度下降至 700 度。入余热锅炉产生蒸 汽这些蒸汽可以用来发电也可以用于工艺利用 当余热蒸汽再供热或 制冷叫热电冷三联供天然气作为能源利用的最高效率是热电冷三联 供它的能源利用率可达 80% 或更高， 从热力学第一定律来说由于天 然气的燃烧产物的排烟温度可以降到 40% 。而燃煤锅炉排烟温度在 130-160 度以上。所以第一定律的效率比燃煤的热电冷三联供更高 从热力学第二定律来说，于在燃气轮机中有 30%-40% 的能量直接 转化为电能一次的转化效率就已经高于一般火电厂的锅炉蒸汽轮 机机组了 再加上排气的能量用于加热或制冷使能量达到梯级利用这 就使能量利用效率达到最高也就是天然气热电冷三联供的供能价格 比燃煤还有竞争力的根本原因。 天然气热电冷三联供系统的优点： 1 热效率高和能源利用率最高 蒸汽动力循环加溴化锂吸收式制冷系统其循环热效率可达 65% 以上，燃气 蒸汽联合循环加溴化锂吸收式制