热电冷讲解

热电冷联产现状分析及问题
摘要：热电冷三联产实现了能源的梯级利用，不但可以达到节约能源的目的，而且可以减少温室气体的排放，实现环保效益。

该技术在国内外得到了广泛的发展和应用。

针对当前热电行业的冷联产应用情况，从经济性和对环境的影响两方面进行了详细的分析，以期进一步提高燃料利用。

从安全环境角度剖析了阻碍我国热电冷发展的主要问题并提出了相应的解决措施。

［关键词］热电冷联产经济性节能
随着国家在排污收费等环境综合治理方面的政策的完善，清洁能源竞争优势就会慢慢的得到体现。

热电冷联产最大的特点是节能效益和环保效益，是目前能源利用效率最高的方式之一，但是其节能效率不是绝对的，而是有条件的。

只有在满足其节能条件下，我们才能说热电冷联产是节能的。

其节能效果在很大程度上与热电厂的运行管理方式有着极大的关联。

根据热负荷的变化合理的调整热电厂机组的运行方式，才能最大限度的达到节约能源的目的。

1热电冷联产概述
在热电联产中，较高参数的蒸汽首先用来作功发电，然后将抽汽或排汽用来供热，在热电联产系统的基础上配置溴化锂吸收式制冷机组，采用供热式汽轮机的低压抽汽和排汽为热源，驱动溴化锂吸收式制冷机，使在生产供应电能和热能的同时也生产供给7〜13C的冷水，用于空调及工艺冷却，从而实现热电冷三联产，既避免了热电分产时有用能的大量损失，也避免了大量的冷源损失，具有热力学优势。

这样，整个系统的热负荷平衡，保证了夏季热电厂经济运行所必需的供热量，使系统能够高效运行，提高了全年综合效益。

这一能源综合利用技术已是当今世界推行的一项行之有效的节能措施，其节能意义已被国内外大量实践所证明。

天然气热电冷三联供具有以下特点：
首先，与集中式发电一远程送电比较，天然气热电冷三联供可以大大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率一般为30%-40 %;而经过能源的梯级利用
cchp使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%-90 %，且没有输电损耗。

其次，天然气热电冷三联供在降低二氧化碳和废气的排放方面具有很大的潜力。

此外，天然气热电冷三联供还能缓解电力短缺，平衡电力峰谷差。

由于采用自发电，可以避开电网用电高峰，并且大大提高了建筑供电可靠性和安全性。

同时，采取该方式还扩大了天然气使用量，可起到平衡天然气峰谷差。

天然气热电冷三联供投资回报率也较高，具有良好的经济性。

2国内、外的应用现状2.1日本的天然气热、电、冷联产
日本的天然气热、电、冷联产东京煤气公司于1991年初投运了一座高效率、
高性能的供热制冷中心，其制冷总容量达到182.8M W在1993年其制冷总容量扩
充到207.4MV，成为世界最大的区域供热和制冷中心。

采用城市煤气（46000kj/m3）作为一次能源，驱动燃气轮机和水管锅炉（1台30t/h，3台60t/h，共210t/h ）。

区域电负荷由燃气轮机带动发电机提供。

冷负荷由吸收式制冷机和离心式制冷机提供。

吸收式制冷机为2台容量3.5MV的双级
溴化锂吸收式制冷机，其热源是背压式汽轮机提供的蒸汽。

容量为7MV勺离心式制
冷机由背压式汽轮机驱动，另外6台离心式制冷机（1台14.1MV Y 2台24.6MV Y 3 台35.2MV）则由抽汽凝气式汽轮机推动。

图（中所示冷媒水的流程为串联流程，即先经吸收式制冷机，再进入离心式制冷机降温后流出。

热水负荷及采暖负荷则由余热锅炉、水管锅炉和背压式汽轮机排出的蒸汽提供。

在第二阶段又投入了一套燃气轮机发电装置的热电冷联产子系统，使得发电容量达到8MV，同时还投入了一套
24.6MW的离心式制冷机，总的制冷总容量扩充到207.4MW
2.2英国的天然气热、电、冷联产
由于英国燃料供应充足，价格低廉，所以在这方面比日本、美国等国显得稍为落后。

曼彻斯特机场是其比较有代表性的一个工程。

该机场是世界最大的20个机
场之一。

1989年决定建设电功率6.4MW的三联产装置，向原有的两个候机楼和1993年4月投入使用的新候机楼供电和热水，冬天取暖，夏季则把多余的热用于吸收式制冷。

机场用电为7MW，新候机楼投运后共需电约15~18M，原来两个候机楼的需求为2MW：夏季）和6MW 冬季）。

由于热电负荷之比约为1:2，所以在众多方案中，选用两台往复式内燃机，燃料为重油或天然气。

整个三联供工程合同额为690万英镑，设备还包括5.9MW的两台余热锅炉（供应140C热水）。

2台4MW 的双燃料常规锅炉。

设备使用寿命超过20年。

两台内燃机还可向外界提供2.6MW 的低品位热量。

该三联产装置一年约发电72MkWh而供应的热量则相当于购置178.5Tj的天然气。

年总产值约180万英镑（含吸收式制冷每年可节电价值5万英镑）。

实行热、电、冷联产后，每年可减少CC2排放物50000t，SO2排放物
1000t。

所以经济效益和环保效益都十分显著。

2.3美国的天然气热、电、冷联产
美国在此领域做了很多开发工作和商业化研究，天然气行业、电力行业和暖通空调行业的制造业广泛而深入的参与该领域的合作。

尤其是BCHP在美国发展迅
速，采用BCHP的学校、大型超市、高层写字楼等大型建筑越来越多，不胜枚举。

美国工业界已经提出了非常具体的“ BCHP创意和“ BUHP202C年纲领”以支持美国能源部总体商用建筑规划及BCHP规划。

比如，到2010年，20%勺新建商用、写字楼类建筑使用BCHP系统；5%勺现有商用、写字楼类建筑使用BCHP系统；25%勺美国能源部CHP（热电联产）项目使用BCHP系统；到了2020年，要有50%勺新建商用、写字楼建筑使用BCHP系统；15%的现有商用、写字楼类建筑采用BCHP系统
2.4我国的天然气热、电、冷联产
由于各方面因素的限制，国内对天然气热电冷联产的研究工作起步较晚，已经投入的实际运行也相对较少，而且应用领域较窄，主要集中于楼宇等民用建筑中，也就是BCHP系统。

目前清华大学在建的热、电、冷三联产工程采用的燃气-蒸汽
轮机联合循环-蒸汽型吸收式制冷机模式。

该工程采用2台5万kW的燃气轮机发电机，联合循环发电。

靠汽轮机来供应制冷与采暖，制冷面积70万m2,采暖面积
200m2制冷机选用蒸汽双效溴化锂制冷机作为冷源。

另外根据相关资料，目前国内还有不少BCHP项目正处于投产建设阶段
3.安全环境面临的若干问题
冷、热、电联产技术虽在国际上已有几十年历史，但真正在民用建筑工程中推广适用还是近几年的事.
制约民用建筑应用的三联供系统的主要问题，是该系统所使用的燃料一一油、气（如：天然气、煤气、液化石油气等）的防火安全问题，也就是设置该系统的建筑物的安全环境问题，亦即该系统燃油、燃气（尤其燃气）一旦发生事故不应危及该建筑即邻近部位（或建筑物）的安全。

与次有关的有以下若干问题：
3.1环保节能意识不强
热电厂初期改造需增加设备延长热网管线投资较大部分热电企业和个人只顾一时片面追求自身利益和眼前利益不顾各项节能要求也从侧面阻碍了我国三联产发展
3.2设计规范的配套问题
一方面是新技术，人们了解与认识还不足；另一方面目前我国的《建规》、《高规》、《城镇燃气规范》或一些地方标准尚无作出规定或不配套，或规定的容量偏小，不能适应客观的需要。

3.3两种不同的安全观
发达国家往往以设备的质量、安全技术措施保障系统进行的安全，对燃油、燃气设备的具体地点、部位等，大多不作专门规定。

而我国的有关规范、规定往往对油、气等设备注重具体位置或以防火间距等作具体规定。

故从人们的认识到规范、规定有待进一步完善并与国际接轨。

3.4供油、供气设施的自身安全问题
涉及油、气管道材质、耐压和气体压缩、调压计量等相应的安全技术措施。

3.5设置三联供系统建筑物的防火安全问题
女口：防火分隔、防爆泄压、火灾报警与灭火设施及防雷、防静电等等。

3.6安全检查、监测和运行维护制度
三联供系统设备的长期安全运行，应该有一套行之有效的检查、监测、控制手段与科学的
运行管理制度。

3.7其他有关问题
女口：设备容量、燃气压力等问题，有待科学分析与必要的应对技术措施。

4.解决原则和相关措施
在国家或地方规范、标准尚不配套的情况下，可以通过技术咨询或专家论证研究、讨论、解决有关技术难题，努力促使相关部门统一认识，使三联供先进技术得以推广，并保障其系统长期安全运行。

结合我国的国情与工程的具体情况，合理选择燃油、燃气机房位置与科学地布置机房，对系统长期安全运行是很有好处的。

此类机房宜布置在本单位（或本工程）常年风向的下风侧，尽量避开重要交通与人员安全疏散的出入口，以利于安排建筑防爆泄压设施。

在民用建筑物内的燃气机房，宜尽量采取类似独立式建筑的布局形式或设置防爆缓冲区等办法解决燃气爆炸不致影响建筑或邻近建筑的安全。

为利于事故处理和减少损失，发电设备机房应尽量与制冷、制热直燃机、锅炉等分开布置（尾气直燃机除外）。

燃气机房的计量设施和燃气压缩设备等应用防火墙、防火门窗等与发电设备、直燃机等分开布置，并按《建规》甲类生产用房处理。

液化石油气设施及其机房不应设于地下室。

燃油、燃气机房的耐火等级不应低于二级，并应用耐火极限不低于2小时的墙
和1.5小时的楼板与其它部分隔开，需要开门时，应设自行关闭的甲级防火门。

当需要设置建筑防爆泄压设施时，其泄压面积与注意事项等可按《建规》有关规定考虑。

需要设置防爆缓冲区时，其隔墙可按防护墙设计（一般为钢筋混凝土墙或加筋实体砖墙，其厚度不应低于防火墙要求）。

燃油机房内的中间罐的容量一般不应超过1M且中间罐与机房及中间罐与油泵房，油泵房与机房之间均应用耐火极限不低于2小时的墙隔开，隔墙上的门均应为甲级防火门。

中间油罐上不应采用玻璃管式油位计，中间油罐的门口处宜设不燃材料的门槛等防止油品流散的设施。

机房燃油设施室外储存的总储量、设置方式、要求等，可按《建规》，《高规》有关规定考虑。

机房燃气设施所需的调压站或调压箱等，其防火间距等有关要求，也可按《建规》，《高规》有关规定考虑。

要尽量缩短从室外引入机房的燃油、燃气管道的长度，引入管穿墙部位宜设套管，并应按有关设计及施工验收规范认真施工。

燃油、燃气设施要有良好的防雷、防静电措施，确保系统安全。

机房的燃油、燃气设施，均要有事故排油、排气设施，且这些设施不应影响其它部位的安全。

每台燃气设备的供气管上，均应设置关断阀快速切断阀。

燃气机房应有良好的送排风系统及事故排风，且送风量应大于燃气设备的需要量（助燃空气量与工作人员所需新鲜空气量之和）。

事故排风可结合机房工作制度（季节、班制等需要与值班（非工作时间）排风共同设置。

燃气机房应设可燃气体浓度报警装置，当可燃气体出现漏气，使室内气体浓度达到爆炸下限1/4时，即应自动报警并联动事故排风及快速切断阀，报警及有关信息送到消防控制室，由消防控制室统一监控，且消防控制室还应能远程关闭快速切断阀和开启事故排风机。

燃油、燃气设施的灭火设备可按现行国家《建规》、《高规》和建筑灭火器规范要求设计。

灭火管网布置时，注意不要影响设备维护管理和人员的安全疏散
强对机房运行过程的管理，建立健全各项安全管理制度，定期对机组设备进行安全检查、维护保养，确保系统长期安全运行。

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参。