燃气_蒸汽联合循环热电冷三联供系统_分析
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#+ 压气机 (+ 冷凝器
%+ 燃烧室 *+ 热交换器
&+ 燃气轮机
++ 余热锅炉
)+ 溴化锂吸收式制冷机
如图 $ 所示 ! 该系统可分为燃机系统 ’ 蒸汽轮机系 统 ’ 余热锅炉系统 ’ 供热系统 ’ 溴化锂制冷机制冷系统 % 个子系统 " 该系统首先利用天然气燃烧产生的高温燃
于 此 !作 者 试 图 结 合 算 列 !对 系 统 进 行 分 析 !并 提 出 几 点改进建议 "
!"""" 系统组成及计算参数
燃气 & 蒸汽联合循环热电冷三联供系统简化原理 图如图 $ 所示 "
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注和重视% 其系统具有效率 高’可靠性强’建设周期短’ 环保效益明显等众多优点! 在空调负荷快速增长的东部 地区! 结合溴化锂吸收式制 冷技术! 可有效地调节电力 负荷的峰谷 " 当前的一些文献对该系 统的分析很少是基于热力学 第二定律的做功能力法的研 究 " 火用方法可从能量的数量 和质量两方面入手! 找出能 量转换过程的薄弱环节!基
表 +$$$$ 改变制冷机用的抽汽量产生的影响
制冷机台数
逆 ! 尤其是在发生器和吸收器内部 " 在完善装置设计的 同时 ! 合理选择热源温度是非常必要的 " 图 ! 显示了在 不同热源温度下 ! 制冷系统 火用效率的变化情况 " 图中的 &"’()* !+’&$ ( 差不多是饱和蒸汽状态了 ! 而其余各点均为过热蒸汽 ! 由此可见 ! 制冷系统 火用效率 是随着抽汽压力的降低而增加的 " 所以我们应该选取 较低的热源温度 ! 以提高其 火用效率 "
./0!,1%2&% " 算例中 ! 假设有 ,2 台这样的制冷机同时
运行 ! 抽气流量为 ,3&1"+4" 5 ! 供热负荷取 3224" 5 " 燃机 出 力 ,%31678 ! 热 耗 率 ,2 9+:2;<" ;8$5 ! 排 气 流 量
6,21%6&;=" > ! 天然气热值 3+16&(,23;<" 4 % 在算例中 ! 假
表 ’$999 系统各装置的火用效率及火用损率
序号 装置 压气机 燃烧室 燃气轮机 燃机系统 余热锅炉 汽轮机 换热器 制冷机 三联供系统 火 用效率 火 用损率
其中 !@ 6为燃料供给 火用 "
%$$$$ 计算结果及分析
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!$"# ! 电机效率! $!$"# ! 余 热 锅 炉 效 率! %!&%# !
种行之有效的研究各个组成装置热力学性能 # 提高整 个系统能量利用率的途径 "
, 参考文献 & ’( # 赵 冠 春 ! 钱 立 伦 " 火用 分 析 及 其 应 用 " 北 京 % 高 等 教 育 出
版社 ! ’)*%
!"$#### 溴化锂制冷机的 火用效率也是比 较 低 的 ! 有 资 料
表明 ! 它的 火用效率比压缩式制冷机要低 ! 但它可以广 泛地利用余热#废热#太阳能 等 低 品 位 的 热 量 !为 工 艺 过程提供冷源 " 因此 ! 对于溴化锂制冷机 ! 不能完全用
图 !**** 燃气 + 蒸汽联合循环热电冷三联供系统图
!+ 空气过滤器 ,+ 蒸汽轮机
收稿日期 *#$$&’ !!’ #( 作者简介 * 唐爱 坤( !)*!’ ) ! 男 ! 硕 士 ! 江 苏 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 助 教 !从 事 工 程 热 力 学 ’传 热 学 的 教 学 以 及 换 热 器 优 化设计等领域的科研工作 %
火 用损率 " #
考察热力系统完善程度的方法 ! 其评价准则主要有 火用
* ! ’() *($+,(.+,而 火用损率" 表示系统 火用损失 !? 与系统耗费 火用
序号
图 #9999 火用损分布图
如表 , 所示 ! 燃气 ’ 蒸汽联合循环三联供系统的 火 用分 析 为 6+1+2A ! 因 此 ! 我 们 还 有 很 大 的 提 高 空 间 ! 为 此 ! 应当 找 准 薄 弱 环 节 ! 分 析 各 个 子 系 统 火用效 率 及 火用 损率的关系 "
抽 汽 压 力 2 ()*
图 !$$$$ 在不同的抽汽压力下制冷系统火用效率
! ! 都可以得到更多的 火用回收 "
!"#$$$$ 蒸 汽 轮 机 的 火用损 失 是 由 于 气 体 在 透 平 中 的 不 可
逆膨胀以及管道损失引起的 " 研究表明 ! 蒸汽透平的相 对内效率与 火用效率之间有一定的关系 ! 即提高相对内 效率 ! 可以使透平的 火用效率得到提高 " 若增加或减少 抽汽量势必也会对蒸汽轮机的 火用效率造成影响 " 表 % 则显示了改变制冷机用的抽汽量后对蒸汽轮机的 火用效 率以及整个系统 火用效率的影响 "
火用损率是相互影响的 ! 用 火用方法分析热电冷联产是一
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可见 ! 增大制冷机用的抽汽量可以 增 大 蒸 汽 轮 机 的 火用效率 ! 并且对整个系统的 火用效率不会构成太多的 影响 ! 故热电厂家可以针对全年不同的制冷负荷 ! 任意 的调整制冷用抽汽量 "
!
专
题
论
述
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燃气&蒸汽联合循环热电冷三联供系统火 用分析
唐爱坤 ! 魏琪 ! 杨志坚 ! 王贞涛
( 江苏大学能源与动力工程学院 ! 江苏 镇江 #!#$!%)
摘
要 * 结合了热力学第一定律和第二定律 ! 通过燃机出力 $!&’#() 的燃气 + 蒸汽联合 循 环 热电冷三联供系统的算例 ! 计算了系统各组成部件的 火用效率和 火用损失 ! 从 火用分析的 角度 ! 考察了能量在其中的合理利用 ! 找出循环过程中的薄弱环节 ! 为系统进一步节能 工作的开展提供了科学依据 %
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系统 火用效率和系统 火用损率存在这样的关系式 #
%&’$$$$ 通过分析可知 ! 溴化锂吸收式制冷机 & 燃机系统 &
换热器系统的 火用效率较低 !而燃机系统 &余热锅炉的 火用 损率较大 ! 由此可见 ! 燃气轮机系统是其中最不完善的 系统 ! 需要进行改善 ! 以提高整个三联供系统的完善程 度"
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火 用效率 2 3
专
题
论Leabharlann Baidu
述
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!"!#### 本例计算中 ! 余热锅炉的 火用
损率也较大 ! 虽然在这里余热锅炉 的出口蒸汽已属于过热蒸汽 ! 但过 热度并不是很大 ! 故 火用回收量也 不太高 " 采用双压 ! 甚至多压型余 热锅炉 ! 着手提高余热锅炉的效率
火用效率较低的主要原因是传热温差和吸收混合的不可
& %( # 郑体宽主编 " 热力发电厂 " 北京 % 中国电力出版社 !’))1 & $( # 张万坤 ! 陆震 等 " 天 然 气 热 # 电 # 冷 联 产 系 统 及 其 在 国 内
外的应用现状 " 流体机械 !+,,+ & ’+’ %$,’$!
!
机电信息
气在燃气轮机中作功 ! 产生一部分高品位的电能 ! 接着 将燃气轮机排气送入余热锅炉中 ! 产生蒸汽以驱动汽 轮机进一步作功发电 ! 同时对汽轮机进行抽汽供热 ! 并 结合溴化锂吸收式制冷机产生冷水达到制冷效果 " 除 图上标注的一些条件外 ! 给出一些设备的效率 # 压气机 效率! !!""# ! 燃气透平效率! "!$%# ! 透平的机械 效 率 通过计算 ! 得出如表 , 中的数据所示的各装置的 火用 效率和 火用损率的大小情况 "
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整个三联供系统的 火用损失为 #
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系统总的 火用效率 #
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统总 火用损的 ::1&# ! 这跟燃气温度有一定的关系 " 因 此 ! 我们在设计燃烧室的结构时 ! 可以采用耐高温的材
设制取冷量和热量后的凝水和乏汽凝结水的状态相 同 ! 都为 3&126 ) "
#$$$$ 火用 分析评价准则
火用分析是结合热力学第一定律 & 第二定律的一 种
根据表 , ! 作出 火用损分布图 ! 如图 % 所示 "
效率和 火用损率两种 "
火用效率是指能量装置在进行能量转换时 ! 被利 用
或获益的 火用值与输入或消耗的总 火用值之间的比值 ! 即
!
关键词 * 天然气 , 溴化锂吸收式制冷机 , 三联供 , 火用分析
!""# 年 电 力 供 应 紧 张 再 次 成 为 社 会 的 热 门 话 题 !
电煤的缺乏和价格纠纷 ! 以及居民生活用电比重上升 都使得这一现象变得越来越严重 " 随着# 西气东输 $ 工 程地不断深入进行 ! 如何提高天然气发电应用市场竞 争力 ! 也成了人们思考的另一个问题 % 作为综合节能 ! 提高天然气的利用效率的技术之一 ! 能够合理的梯级 利用能量的燃气 & 蒸汽联合循环热电冷三联供系统已 越来越多地受到各方面的关
%#### 总结
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燃气 $ 蒸汽三联供系统的热力过程更加符合能量 的梯级利用原则 ! 通过溴化锂吸收式制冷循环和供热 循环的有机结合 ! 使系统内的低品位热量得到合理的 利用 " 在计算中 ! 我们发现 ! 系统里各部件的 火用效率和
火用方法评价其经济性 "
& +( # 张 锐 !任萍 !黄振群" 电厂锅炉火用分析" 吉林电力 !+,,’!’+
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用目前已被作为一种有效的评
0 0 系统火用分析" 江苏理工大学学报 !+,,,!! & !( # 吴志刚等" . /
& +’ %!!’!*
价手段的当量热力系数来看 ! 吸收式制冷的当量热力 系数约为压缩式制冷的 %’! 倍 ! 可见 ! 溴化锂吸收式制 冷的经济效益也是很明显的 " 造成吸收式制冷系统的
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制冷机台数
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序号 装置 压气机 燃烧室 燃气轮机 燃机系统 余热锅炉 汽轮机 换热器 制冷机 三联供系统 火 用效率 火 用损率
其中 !@ 6为燃料供给 火用 "
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唐爱坤 ! 魏琪 ! 杨志坚 ! 王贞涛
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要 * 结合了热力学第一定律和第二定律 ! 通过燃机出力 $!&’#() 的燃气 + 蒸汽联合 循 环 热电冷三联供系统的算例 ! 计算了系统各组成部件的 火用效率和 火用损失 ! 从 火用分析的 角度 ! 考察了能量在其中的合理利用 ! 找出循环过程中的薄弱环节 ! 为系统进一步节能 工作的开展提供了科学依据 %
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火用分析是结合热力学第一定律 & 第二定律的一 种
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电煤的缺乏和价格纠纷 ! 以及居民生活用电比重上升 都使得这一现象变得越来越严重 " 随着# 西气东输 $ 工 程地不断深入进行 ! 如何提高天然气发电应用市场竞 争力 ! 也成了人们思考的另一个问题 % 作为综合节能 ! 提高天然气的利用效率的技术之一 ! 能够合理的梯级 利用能量的燃气 & 蒸汽联合循环热电冷三联供系统已 越来越多地受到各方面的关
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