【《冷热电联供系统概述》3600字】

冷热电联供系统概述目录TOC\o"1-3"\h\u29520冷热电联供系统概述 1241061.1冷热电联供系统组成 1180561.1.1动力系统 150201.1.2余热制冷、供热系统 2222781.2冷热电联供系统分类 354421.3冷热电联供系统特点 4265781.4冷热电联供系统原理 451961.5冷热电联供系统流程 6324001.6冷热电联系统关键部件 871921.6.1燃气轮机 8277001.6.2余热锅炉 822251.6.3溴化锂水冷机组 81.1冷热电联供系统组成冷热电联供系统针对不同的应用场合，其配置组合各不相同。但按照功能划分，都可分为动力装置、供热装置和供冷装置。1.1.1动力系统冷热电联供动力装置主要有蒸汽轮机、燃气轮机、内燃机、斯特林机、燃料电池等。动力装置位于系统头部，常常根据联供系统选择动力装置。李胜[16]等人对上述动力设备在冷热电联供系统中的适用范围、优缺点、发展趋势进行了详细的归纳，如表2-1所示。表2-1冷热电联供系统动力装置特点Table2-1CharacteristicsofpowerplantinCCHPsystem动力设备适用场合优点缺点发展趋势蒸汽轮机大型的电站，在工业上常常用来热电联供在理论上可采用任何燃料，技术可靠，使用寿命长，稳定发电效率低下，启动速度不快，部分负荷条件下性能差小型的即插即用型蒸汽轮机燃气轮机发电量在1MW以上的大型冷热电联供系统技术成熟，在大部分工况条件下运行稳定，其可与蒸汽轮机组成联合循环发电，具有有效的NOx排放控制技术需要使用优质的燃料，机组价格比蒸汽轮机高，在高海拔或环境温度较高时，性能会大幅下降微型燃气轮机，已部分商用内燃机发电量在1MW以下的发电场合，小型冷热电联供系统启动速度快，部分性能负荷好，技术成熟可靠，具有多种型号可以选择，机组价格低震动严重，易产生噪声，运动部件多，需要及时维护，维修成本高，污染大具有更低排放的内燃机表2-1（续）冷热电联供系统动力装置特点Table2-1CharacteristicsofpowerplantinCCHPsystem动力设备适用范围优点缺点发展趋势斯特林机适用于小型的冷热电联供，尤其适用于家庭自用可采用任何燃料，低排放、高效率、几乎没有噪声在技术上还不成熟，需要成本较高，利用的热能品位低，应用场合少降低成本，采用太阳能驱动燃料电池家用或小型联供系统发电效率高，污染物排放少，部分负荷性能好技术不成熟，成本高，商业化程度低，工程风险高降低成本，解决电解质腐蚀，燃料要求高等本文采用燃气轮机作为冷热电联供系统的原动机。燃气轮机安装方便，能够有效利用高温段热量，适用于多种系统，是当下常用的冷热电联供动力装置。1.1.2余热制冷、供热系统对常规供能系统而言，未能很好的利用100℃到200℃的废热。冷热电联供系统依据能量梯级利用的原则对余热进行充分利用，这个过程最重要就是利用余热作为动力驱动制冷机组制冷，本文采用溴化锂吸收式制冷机组作为热冷转换装置。溴化锂吸收式制冷机组种类繁多，可根据用途、驱动方式、驱动热源等进行分类，如下表所示。表2-2溴化锂吸收式制冷机组的分类Table2-2classificationofLiBrabsorptionchillers分类方法机组名称分类依据外部结构单筒型双筒型多筒形主要换热器布置在一个筒体内主要换热器布置在两个筒体内主要换热器布置在多个筒体内溶液循环流程串联并联串并联溶液由高压发生器进入低压发生器后返回吸收器溶液分别同时进入高、低压发生器再分别进入吸收器溶液分别同时进入高、低压发生器再同时进入吸收器驱动热源蒸汽型直燃型热水型余热型以蒸汽的潜热为驱动热源以燃料的燃烧热为驱动热源以热水的显热为驱动热源以工业生活余热为驱动热源1.2冷热电联供系统分类冷热电联供系统按动力装置可分为：燃气轮机、内燃机、燃料电池冷热电联供系统。燃气轮机冷热电联供系统功率范围大、高效环保，适合与热电要求高的场合；内燃机冷热电联供系统技术成熟、初试投资低，适合热电要求较低的场合；燃料电池冷热电联供系统发电效率高污染物少但技术还不够成熟生产成本大，适合于家庭或小型热电联产系统。冷热电联供系统按配置规模可分为：区域型、楼宇型冷热电联供系统。区域型冷热电联供系统是为各种工业、商业等大型的区域提供冷热电能量而建设的系统。楼宇型冷热电联供系统是为具有一定安全需要，防止突然停电的建筑物如商厦、医院及一些具有多种功能建筑而建设的冷热电供应系统。1.3冷热电联供系统特点与传统的供电系统相比，冷热电三联供系统直接面向用户生产能够明显降低过程损耗并且实现了能量按高中低的品位利用，冷热电联供系统便具有了一下显著优点[17]`[21]：（1）实现能源综合利用，节约能源。能源综合利用率高。冷热电三联供系统较传统的第一代能源系统而言，其建设在需求侧内部或在附近发电，这样就不需要建设庞大的运输网络，节约了因长距离输送电力的电阻损失和发电成本，还能够将燃料直接燃烧产生的余热用来为用户提供冷量和热量，其综合的能源利用率能够达到80%左右。（2）技术先进。冷热电三联供系统作为第二代的新型能源系统，其能源利用效率较传统电厂的40%提高到80%左右。系统主要部件由燃气轮机、蒸汽轮机、吸收式热泵、余热锅炉等均是采用了国际能源利用方面的领先技术，集中体现了当今能源科学利用的前进方向。（3）环保。冷热电联产冷热电联产一般使用天然气作为燃料，在降低污染物的排放方面起着很重要的作用，减少了对大气环境的污染。由于对能源实施了梯级利用，可以对各级能源实现充分的利用，节约了资源也就减少了化石燃料的燃烧进而减少了对环境的压力。（4）能源安全，现代电网追求大机组大容量，认为发电机组容量大效率就会越高，成本随之降低，但随之而来会对能源安全造成极大的危害，只要电网的某一个环节出现问题就会出现大面积停电的事故，然而冷热电联供系统属于分布式供能系统，它分布在用户附近，相对于电网独立运行，减少了对电网的依赖，增加了用户的能源安全性。冷热电三联产系统也有一些缺点，一是规模小，冷热电系统不能像大型的电站一样发电供能；二是不灵活，冷热电系统没有小到像空调冰箱一样直接安装在家里，需要整栋楼、整个小区协调安装。1.4冷热电联供系统原理冷热电三联供系统是一种基于能量梯级利用原理的新型能源系统，高品位能量用来发电，做功后的高品位能量则用来驱动制冷机组制冷，余下废热用来采暖、提供生活热水，从而形成冷热电三联产。图1.1冷热电联供系统原理图Fig1.1SchematicdiagramofCCHPsystem冷热电联供系统可同时产生冷量、热量和电量，燃料通过动力系统燃烧对外做功输出电量，排放的热量再通过制冷机组制冷或供热系统供热。图1.2冷热电联供系统能量流程图Fig1.2EnergyflowchartofCCHPsystem1.5冷热电联供系统流程如图1.3所示冷热电联供系统常规流程为燃气轮机+蒸气型溴化锂冷水机组。在这个系统中，空气经压气机绝热压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧产生高温气体，随后高温气体进入透平做功发电，废气通过余热锅炉进行回收，产生蒸汽，再通过蒸气型溴化锂冷水机组供冷或直接供暖、提供生活用热水。这样非常充分的利用了废热，具有较高的热经济型。图1.3冷热电联供系统流程aFig1.3FlowchartofCCHPsystema我们知道不加回热器的燃气轮机装置对高品质热量利用不够充分，透平的排气温度能够达到600摄氏度，远远高于蒸气型溴化锂冷水机组制冷所需的温度且余热锅炉排出的废气温度还是很高，常常大于180摄氏度，所以从能量梯级利用的角度出发，该流程仍然有改进的空间。本文通过对以上方向的分析对原系统进行改造，为提高燃机效率对原系统增加了回热装置，为充分利用余热锅炉废气采用串联装置，前端利用蒸气型溴化锂冷水机组制冷，后端加换热器充分利用余热供暖，如图1.4所示。图1.4冷热电联供系统流程图bFig1.4FlowchartofCCHPsystemb1.6冷热电联系统关键部件1.6.1燃气轮机燃气轮机装置是一种以空气和燃气为工质的热力设备，主要由压气机、燃烧室和透平三个基本部件组成。空气首先进入压气机中，压缩到一定压力后进入燃烧室，空气和燃料在燃烧室充分燃烧，而后进入透平，透平是燃气轮机的核心部件，在透平中，气体先在静叶片组成的喷管中膨胀，把热能部分的转化为动能，形成高速气流，然后流过叶轮冲击叶片带动叶轮转动从而驱动透平轴旋转做功。燃气轮机的输出废气温度很高，非常适合于冷热电联供系统。1.6.2余热锅炉余热锅炉是冷热电联供系统中对余热回收的一种重要设备。常规的余热锅炉是由省煤器、蒸发器、过热器还有汽包等组成。在本文中，循环水经过余热锅炉与燃气轮机排出的废气换热经过三个过程，首先在省煤器中，循环水完成预热过程从常温加热到快要饱和的温度；然后在蒸发器中，循环水继续吸热蒸发为饱和蒸汽；最后在过热器中，饱和蒸汽吸热升温成过热蒸汽。1.6.3溴化锂水冷机组溴化锂吸收式制冷机组是利用液体汽化吸热来制冷的一种形式，是利用经过产生高温高压的液体经过节流阀节流降压后，在低温低压的状态再蒸发器里汽化吸热来使环境降温。溴化锂吸收式水冷机组主要由四个换热