冷热电联产系统的主要实现方式

[1]张泰岩.基于微型燃气轮机的冷热电联产系统仿真[D].保定:华北电力大学,2006.

冷热电联产系统的主要实现方式

冷热电联产系统一般包括:动力系统和发电机(供电)、余热回收装置(供热)、制冷系统(供冷)等。针对不同的用户需求，冷热电联产系统方案的可选择范围很大:与热电联产技术相关的选择有蒸汽轮机驱动的外燃烧式和燃气轮机驱动的内燃烧式方案;与制冷方式有关的选择有压缩式、吸收式或其它热驱动的制冷方式。另外，供热、供冷的热源还有直接和间接方式之分。

在外燃烧式的热电联产应用中，由于常常受到区域供热负荷的限制，背压汽轮机不能按经济规模设置，多数是相当低效率的;而对于内燃烧式方案，由于燃气轮机技术的不断进步，同时燃气轮机的容量范围很宽:从几十到几十千瓦的微型燃气轮机到300MW以上的大型燃气轮机，它们用于热电联产时既有较高发电效率(30%一40%)，又有较高的热效率(4O%一50%)，从而是总的能有利用率有很大提高。

2.2.1锅炉+汽轮机+换热器+蒸汽溴化锂吸收式制冷机

系统构成如图2-1所示。首先将锅炉产生的蒸汽作为汽轮机的动力，带动发电机组进行发电，同时汽轮机的排汽余热或者部分抽汽通过换热器全年供应生活用热水及冬季采暖，夏季通过蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷，另外还需要一台小型蒸汽锅炉作为事故备用。

在我国能源结构中，煤炭一直占据主导地位，短期内不可能改变。采用煤炭作为燃料，成本较低，故本方案特别适用于煤炭资源丰富的地区。目前最成熟的洁净煤燃烧技术是循环流化床锅炉 (CFB)，在我国发展很快，十几年来，35-220t/h等各种型号的CFB锅炉已先后生产，其中35t/h、75t/h的CFB锅炉已是成熟产品，为分布式能源系统提供了有力的技术支持。

2.2.2小型燃气轮机+余热锅炉+换热器+蒸汽溴化锂吸收式制冷机

系统构成如图2-2所示。天然气与空气混合燃烧后的高温烟气进入燃气轮机发电后，烟气中的余热通过余热锅炉回收转换成蒸汽利用，通过换热器提供全年生活热水及冬季采暖，夏季依靠蒸汽溴化锂吸收式制冷机制冷，另外还需要一台小型蒸汽锅炉在冬季和夏季燃气轮机不运行时段供暖、制冷，以及作安全备用。这是一个传统的解决方案，适合于蒸汽需要量比较大，蒸汽品质要求比较高的用户，例如医院、洗浴中心等，还特别适合已经购买蒸汽锅炉和蒸汽溟化铿吸收式制冷机的单位进行技术改造。本方案的不足之处在于系统比较复杂，运行维护成本比较高，增加了压力容器，安全要求也比较高。

2.2.3微型燃气轮机+余热/直燃溴化锂吸收式空调机

系统构成如图2-3所示。燃气轮机首先利用天然气发电，将烟气中的余热直接通过余热/直燃嗅化铿吸收式空调机回收利用，冬季转换热水采暖，夏季转换冷水制冷，在燃气轮机不运行时段，溴化锂吸收式空调机直燃运行，安全性较高。与方案二相比，减少了余热蒸汽锅炉和备用蒸汽锅炉，以及化学水系统和蒸汽排泄系统，效率大大提高。本方案适用于大型商场、图书馆等无生活热水需求的场所，若在空调机高压发生器内加装热水器，并采用较高额定容量的燃气轮机，则可提供生活热水，应用于居民小区等场所。传统的溴化锂空调机是采用直接燃烧或利用蒸汽或热水来实现供冷/供热，在此方案中将其与微型燃气轮机对接，

利用燃气轮机的烟气余热制冷、供暖和提供生活热水以及其他形式的热能，将两个成熟的技术进行整合，减少了传统利用方式中的锅炉、换热器、化学水系统等，大大降低了造价、运行和维护成本。

从造价和运行经济性角度，采用本方案节省了锅炉系统和化学水系统等;从需求匹配角度，此方案更合理，有更广泛的市场。

2.2.4内燃机+余热/直燃溴化锂吸收式制冷机

系统构成如图2-4所示。由内燃机首先利用石油或天然气发电，将内燃机的烟气和缸套冷却水中的余热，由余热/直燃溴化锂吸收式空调机组回收利用，冬季供暖，夏季制冷，内燃机中的冷却水作为居民的生活用热水。内燃机作为热工设备，可以采用石油、天然气作为驱动能源，适用面广，同时与方案三相似，本方案没有传统利用方式中的锅炉、换热器、化学水系统等，大大降低了造价、运行和维护成本，因此很有发展前景。对于蒸汽需要量较大的场所，则可采用内燃机+余热锅炉+溴化锂吸收式制冷机的方案。