基于热电厂的热电冷三联产技术及评价标准
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Abstract Cogenera tion of com b ined hea t, co ld and pow er (CHCP) is com po sed of th ree sub system s includ ing pow er genera tion, a ir cond ition ing and w a rm w a ter supp ly. T h is p ap er expounded the w o rkab ility, econom y and energy con serva tion effects of cogenera tion CHCP system. T he system p rofits the con struction of cityπs therm a l netw o rk s and serves socia l need s. Cogenera tionπs econom y ana lysis p roved the benefits from the fitting of h igh p a ram eterπs bo ilers and steam tu rb ines.
我国大部分地区处于温带, 采暖期较短, 工业与 民用热负荷在大部分季节内分布都不均匀。 供热机 组部分季节的热负荷不足, 对热电联产的经济性带 来不利的影响。
以热电厂为基础的热电冷联产, 要配置吸收式 制冷机。 溴化锂系统对热源参数要求低、适应性强, 可以采用供热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制冷, 这样, 在供应电能和热能 的同时也供应 6～ 8℃的冷水, 用于空调和工业冷却。
3 吸收式制冷机组的优势
图 2 冬季运行图 1. 汽轮机 2. 冷凝器 3. 发电机 4. 热交换器 5. 风机盘管 6. 水泵
至 55℃, 送回换热器循环使用; 110℃的热水从换热 器中出来降温至 80℃, 和夏天一样, 这部分热水也 正好供居民生活使用。在这个方案中, 背压式汽轮机 进出口的蒸汽参数对整个系统的总热效率有决定性 影响, 经过各种参数的比较, 最终决定选用进口参数 为 3. 43M Pa、435℃, 出口参数为0. 981M Pa、180℃。
3 Sim on M inett. Cogenera tion: its ro le in the fu tu re energy m a rket of the Eu rop ean U n ion. R enew ab le Energy W o rld, 1999. 156- 168
电热水器使用五忌
(1) 实现能量分级利用、提高一次能源利用率, 达到能源综合利用的目的。
(2) 在夏季空调用电高峰季节, 缓解电网用电 压力。
(3) 用吸收式制冷机组代替氟里昂压缩式制冷 机组, 符合环保要求。
(4) 空调末端采用风机盘管, 各空调房间互相
独立, 便于灵活控制和调节, 有利于节能。
1 技术方案
在本方案中, 热电冷三联产系统主要分为三部 分: 发电机组、空调机组和生活热水。 发电机组由锅 炉和汽轮机组成, 锅炉中产生蒸汽先进背压式汽轮 机 1 带动发电机 3 发电。 汽轮机 1 的乏气进入换热 器 4, 生产的热水供给各住宅楼, 乏气凝结成的热水 再送回锅炉供循环使用, 见图 1。 夏天, 从换热器 4 中出来的 130℃的热水进入热水型溴化锂机组 7 制 取 7℃的冷水供给风机盘管 5 用于制取冷风; 从风 机盘管 5 出来的冷水温度是 12℃, 这部分冷水再流 回制冷机组 7 循环使用; 130℃的热水从制冷机组出 来后的温度是 80℃, 流量正好与每栋住宅楼的热水 消耗量相当, 直接送入各用户供生产使用; 制冷机组 7 消耗大量的冷却水, 由于城市供水比较紧张, 这部 分水需要经过冷却塔降温后循环使用。 冬天, 见图 2, 110℃的热水送入换热器制取 60℃的温水供风机 盘管 5 产生热空气; 60℃的温水经过风机盘管后降
Q 0 是系统提供的冷水或其它形式的冷量 4. 2 当量性能系数 Ξ
Ξ 为消耗 1kJ 燃料热能所得到的制冷量 kJ 数, 它评价了产生一定冷量的最终消耗的燃料。
Ξ=
Q0 W
ΓeΓn Γm
式中 W ——制冷系统耗功
Γe ——发电效率
Γn ——电网效率
Γm ——电机效率
4. 3 发电效率 Γe
Γe =
2 L in J ing, W ang Zhongzheng. T he review of the eva lua ting criteria fo r the Cogenera tion of com b ined hea t, co ld and pow er, Saving Energy, 1998. 7
料价格相联系, 能够真实反映系统的经济性。
Ε= (N + R Q + R 0Q 0) P
Gf P f
式中 R ——供热供电价格比 Q ——供热量 R 0 ——供冷供电价格比 P ——单位电价 P f ——单位燃料价格
4. 8 投资回报年限 n 投资回报年限为系统初建或改造所耗投资与经
济效益的比值。这个比值较小, 说明偿还投资的时间 越短。
C ——系统的发电煤耗, kg kW h 4. 5 总能利用率 u
即总能利用系数, 是根据热力学第一定律计算 的能量利用效率, 该指标未考虑能量的品质差异。
u=
N+ Gf
Q + Q0 ×H u
4. 6 火用效率 Γex
火用效率是以热力学第二定律为基础建立的, 它从
作功能力出发, 规定了统一的标准, 然后按质供能,
该方案充分利用了低位热能, 又增加了热电联 产供热机组的热负荷。热电厂热电冷联产, 增加背压 式汽轮机组的负荷率, 提高了热效率, 增加了发电 量, 降低了燃料消耗; 或者减少抽汽式供热机组的凝 汽量, 获得制冷负荷, 降低发电的燃料消耗。 两种情 况都会增加机组的热负荷, 减少热负荷的季节差异, 提高节能效果。
水口千万不要忘记接地。
5. 电热水器的接地线线径切忌过小, 接地电阻
切忌过大。 一般以线径≥3. 5mm , 电阻≤0. 18 为
宜。
(金文 春满)
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
4 系统评价标准
按照不同的标准, 对同一个系统的评价结果会
— 200 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
马 捷等: 基于热电厂的热电冷三联产技术及评价标准
有明显的差异, 采用哪种合适的标准来评价热电冷 联产系统, 是在应用该方案时所必须研究的。一般采 用多个标准进行综合评价, 得到的结论将比较全面。 4. 1 制冷量 Q 0
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
— 199 —
马 捷等: 基于热电厂的热电冷三联产技术及评价标准
2 以热电厂为基础的方案可行性
图 1 夏季运行图 1. 汽轮机 2, 9. 冷凝器 3. 发电机 4. 换热器 5. 风机盘管 6. 蒸发器 7. 制冷机组 8. 水泵 10. 热水型溴化锂冷却机组
1. 因电热水器功率较大, 所以一定要从总开关 拉专用电线连接。
2. 必须严格按技术要求安装使用, 进出口切忌 接反。
3. 为了节约用电, 热水器不宜断断续续使用, 而应集中在一段时间之内使用。
4. 电热丝裸露的即热式电水器, 水在经过电热
丝加热时的同时带上了电, 洗澡时, 人的皮肤潮湿容
易触电。因此在安装即热式电热水器时, 进水口和出
第4期 2000 年 12 月
能源技术 EN ER GY T ECHNOLO GY
N o. 4 D ec. 2000
能源研究
基于热电厂的热电冷三联产技术
及评价标准
马 捷 周 芳 苏永康 (上海交通大学动力学院, 上海 200030)
摘 要 论述以原有热电厂为基础建立的热电冷联供系统的可行性、经济性和节能效率。该系 统对城市局部的自有热网建设有所裨益, 并能满足社会需求。 经济分析证明, 采用高参数的锅炉和 汽轮机更具优势。
主题词 热电冷联产
The Cogenera t ion of CHCP System Ba sed on the Power P lan t and Its Performance
M a J ie Zhou Fang Su Y ongkang (Schoo l of Pow er & Energy Eng rg, Shangha i J iao tong U n iv)
现在, 大多数居民使用的空调都是以电驱动、以 氟里昂为制冷剂的压缩式空调, 使得电力的供需矛 盾愈加突出。本文的方案正适合人们的生活要求。新 兴的城市生活小区、居住比较集中的农村自然村落、 医院、宾馆、办公楼群、厂矿企业、学校等都可应用这 一方案。
抽汽背压式发电机组的背压用汽量不足, 将会 导致发电量的减少, 压缩式制冷机组的产冷更消耗 了大量电能, 都引起经济性的下降。用热能驱动的吸 收式制冷机代替压缩式制冷, 可以解决上述问题, 同 时增大了汽轮机组背压部分的热负荷, 使机组的效率 提高, 平均发电量燃料消耗下降, 锅炉效率也提高 了[2 ]。
Keywords Com b ined hea t co ld and pow er (CHCP)
在能源供应日益紧缺的今天, 合理利用能源, 提 高能源利用率已成为普遍关注的问题。近年来, 总能 系统的能量综合利用研究已成为一个重要的节能领 域。
所谓总能系统, 就是能量自给的系统。该系统所 需的能量, 全部由该系统中设置的唯一能源来供给, 不再求助于其它能源, 热电冷联产就是一种典型的 总能系统。 热电冷三联产是在热电联产基础上发展 起来的, 它使锅炉产生的蒸汽先通过背压式汽轮机 发电作功, 排气除满足各种热负荷外, 还用作吸收式 制冷机的热源, 使整个系统的热负荷平衡, 并以高效 运行。 该系统的特点是:
分级利用, 这样就克服了总能利用率的局限性。
NΓex =
Q1 1-
T0 T
+ห้องสมุดไป่ตู้
Q0
T0 TC
-
Gf Ef
1
式中 Q 1 ——供热量
T 0 ——环境温度, K
T ——高温热源温度, K
T C ——低温热源温度, K
E f ——燃料火用
4. 7 经济火用效率 Ε
经济火用与热电冷的价格相联系, 也与不同的燃
N × 3600
Gf H u
式中 N ——发电功率, kW
H u ——燃料热值, kJ kg
G f ——燃料消耗量, kg h
4. 4 能源消耗率 S
以最终燃料消耗量为标准, 可用热电联产机组
和制冷机组全部的燃料消耗来计算。
S = (Q 0 E ab + N ) C 式中 E ab——溴化锂制冷单位电耗, kW
吸收式制冷机的水泵和溶液泵耗电仅为相同制 冷量的压缩式机组的 20%～ 30% , 使当量性能系数 w 大幅上升。
对于高压汽轮发电机组, 单位燃料产生的高位 热相当于更多的背压排汽口的低位热, 使吸收式制 冷机组的当量性能系数大大超过压缩式机组。 配用 高参数锅炉和汽轮机对经济效益的好处更大[ 3 ]。
参考文献
1 L u Zhen. T he genera lized app lica tion of L ith ium B rom ide ab so rp tion2typ e refrigera tion techno logy in the CHCP, anm ua l conference of Shangha i refrigera tion in stitu te, 1993.
目前, 我国的空调供冷设备采用的主要是活塞 式、压缩式、离心式和螺杆式机组。它们耗电量大, 造 成季节性和时间性的用电高峰。 溴化锂吸收式制冷 机除溶液泵的运转需少量电能外, 不需消耗电能, 可 显著减轻对电网的压力[ 1 ]。
以热电厂为基础发展热电冷联产, 对于节约电 能, 缓解电网用电高峰期间的紧张局面, 改善环境以 及社会需求, 都是合理可行的。
我国大部分地区处于温带, 采暖期较短, 工业与 民用热负荷在大部分季节内分布都不均匀。 供热机 组部分季节的热负荷不足, 对热电联产的经济性带 来不利的影响。
以热电厂为基础的热电冷联产, 要配置吸收式 制冷机。 溴化锂系统对热源参数要求低、适应性强, 可以采用供热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制冷, 这样, 在供应电能和热能 的同时也供应 6～ 8℃的冷水, 用于空调和工业冷却。
3 吸收式制冷机组的优势
图 2 冬季运行图 1. 汽轮机 2. 冷凝器 3. 发电机 4. 热交换器 5. 风机盘管 6. 水泵
至 55℃, 送回换热器循环使用; 110℃的热水从换热 器中出来降温至 80℃, 和夏天一样, 这部分热水也 正好供居民生活使用。在这个方案中, 背压式汽轮机 进出口的蒸汽参数对整个系统的总热效率有决定性 影响, 经过各种参数的比较, 最终决定选用进口参数 为 3. 43M Pa、435℃, 出口参数为0. 981M Pa、180℃。
3 Sim on M inett. Cogenera tion: its ro le in the fu tu re energy m a rket of the Eu rop ean U n ion. R enew ab le Energy W o rld, 1999. 156- 168
电热水器使用五忌
(1) 实现能量分级利用、提高一次能源利用率, 达到能源综合利用的目的。
(2) 在夏季空调用电高峰季节, 缓解电网用电 压力。
(3) 用吸收式制冷机组代替氟里昂压缩式制冷 机组, 符合环保要求。
(4) 空调末端采用风机盘管, 各空调房间互相
独立, 便于灵活控制和调节, 有利于节能。
1 技术方案
在本方案中, 热电冷三联产系统主要分为三部 分: 发电机组、空调机组和生活热水。 发电机组由锅 炉和汽轮机组成, 锅炉中产生蒸汽先进背压式汽轮 机 1 带动发电机 3 发电。 汽轮机 1 的乏气进入换热 器 4, 生产的热水供给各住宅楼, 乏气凝结成的热水 再送回锅炉供循环使用, 见图 1。 夏天, 从换热器 4 中出来的 130℃的热水进入热水型溴化锂机组 7 制 取 7℃的冷水供给风机盘管 5 用于制取冷风; 从风 机盘管 5 出来的冷水温度是 12℃, 这部分冷水再流 回制冷机组 7 循环使用; 130℃的热水从制冷机组出 来后的温度是 80℃, 流量正好与每栋住宅楼的热水 消耗量相当, 直接送入各用户供生产使用; 制冷机组 7 消耗大量的冷却水, 由于城市供水比较紧张, 这部 分水需要经过冷却塔降温后循环使用。 冬天, 见图 2, 110℃的热水送入换热器制取 60℃的温水供风机 盘管 5 产生热空气; 60℃的温水经过风机盘管后降
Q 0 是系统提供的冷水或其它形式的冷量 4. 2 当量性能系数 Ξ
Ξ 为消耗 1kJ 燃料热能所得到的制冷量 kJ 数, 它评价了产生一定冷量的最终消耗的燃料。
Ξ=
Q0 W
ΓeΓn Γm
式中 W ——制冷系统耗功
Γe ——发电效率
Γn ——电网效率
Γm ——电机效率
4. 3 发电效率 Γe
Γe =
2 L in J ing, W ang Zhongzheng. T he review of the eva lua ting criteria fo r the Cogenera tion of com b ined hea t, co ld and pow er, Saving Energy, 1998. 7
料价格相联系, 能够真实反映系统的经济性。
Ε= (N + R Q + R 0Q 0) P
Gf P f
式中 R ——供热供电价格比 Q ——供热量 R 0 ——供冷供电价格比 P ——单位电价 P f ——单位燃料价格
4. 8 投资回报年限 n 投资回报年限为系统初建或改造所耗投资与经
济效益的比值。这个比值较小, 说明偿还投资的时间 越短。
C ——系统的发电煤耗, kg kW h 4. 5 总能利用率 u
即总能利用系数, 是根据热力学第一定律计算 的能量利用效率, 该指标未考虑能量的品质差异。
u=
N+ Gf
Q + Q0 ×H u
4. 6 火用效率 Γex
火用效率是以热力学第二定律为基础建立的, 它从
作功能力出发, 规定了统一的标准, 然后按质供能,
该方案充分利用了低位热能, 又增加了热电联 产供热机组的热负荷。热电厂热电冷联产, 增加背压 式汽轮机组的负荷率, 提高了热效率, 增加了发电 量, 降低了燃料消耗; 或者减少抽汽式供热机组的凝 汽量, 获得制冷负荷, 降低发电的燃料消耗。 两种情 况都会增加机组的热负荷, 减少热负荷的季节差异, 提高节能效果。
水口千万不要忘记接地。
5. 电热水器的接地线线径切忌过小, 接地电阻
切忌过大。 一般以线径≥3. 5mm , 电阻≤0. 18 为
宜。
(金文 春满)
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
4 系统评价标准
按照不同的标准, 对同一个系统的评价结果会
— 200 —
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
马 捷等: 基于热电厂的热电冷三联产技术及评价标准
有明显的差异, 采用哪种合适的标准来评价热电冷 联产系统, 是在应用该方案时所必须研究的。一般采 用多个标准进行综合评价, 得到的结论将比较全面。 4. 1 制冷量 Q 0
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
— 199 —
马 捷等: 基于热电厂的热电冷三联产技术及评价标准
2 以热电厂为基础的方案可行性
图 1 夏季运行图 1. 汽轮机 2, 9. 冷凝器 3. 发电机 4. 换热器 5. 风机盘管 6. 蒸发器 7. 制冷机组 8. 水泵 10. 热水型溴化锂冷却机组
1. 因电热水器功率较大, 所以一定要从总开关 拉专用电线连接。
2. 必须严格按技术要求安装使用, 进出口切忌 接反。
3. 为了节约用电, 热水器不宜断断续续使用, 而应集中在一段时间之内使用。
4. 电热丝裸露的即热式电水器, 水在经过电热
丝加热时的同时带上了电, 洗澡时, 人的皮肤潮湿容
易触电。因此在安装即热式电热水器时, 进水口和出
第4期 2000 年 12 月
能源技术 EN ER GY T ECHNOLO GY
N o. 4 D ec. 2000
能源研究
基于热电厂的热电冷三联产技术
及评价标准
马 捷 周 芳 苏永康 (上海交通大学动力学院, 上海 200030)
摘 要 论述以原有热电厂为基础建立的热电冷联供系统的可行性、经济性和节能效率。该系 统对城市局部的自有热网建设有所裨益, 并能满足社会需求。 经济分析证明, 采用高参数的锅炉和 汽轮机更具优势。
主题词 热电冷联产
The Cogenera t ion of CHCP System Ba sed on the Power P lan t and Its Performance
M a J ie Zhou Fang Su Y ongkang (Schoo l of Pow er & Energy Eng rg, Shangha i J iao tong U n iv)
现在, 大多数居民使用的空调都是以电驱动、以 氟里昂为制冷剂的压缩式空调, 使得电力的供需矛 盾愈加突出。本文的方案正适合人们的生活要求。新 兴的城市生活小区、居住比较集中的农村自然村落、 医院、宾馆、办公楼群、厂矿企业、学校等都可应用这 一方案。
抽汽背压式发电机组的背压用汽量不足, 将会 导致发电量的减少, 压缩式制冷机组的产冷更消耗 了大量电能, 都引起经济性的下降。用热能驱动的吸 收式制冷机代替压缩式制冷, 可以解决上述问题, 同 时增大了汽轮机组背压部分的热负荷, 使机组的效率 提高, 平均发电量燃料消耗下降, 锅炉效率也提高 了[2 ]。
Keywords Com b ined hea t co ld and pow er (CHCP)
在能源供应日益紧缺的今天, 合理利用能源, 提 高能源利用率已成为普遍关注的问题。近年来, 总能 系统的能量综合利用研究已成为一个重要的节能领 域。
所谓总能系统, 就是能量自给的系统。该系统所 需的能量, 全部由该系统中设置的唯一能源来供给, 不再求助于其它能源, 热电冷联产就是一种典型的 总能系统。 热电冷三联产是在热电联产基础上发展 起来的, 它使锅炉产生的蒸汽先通过背压式汽轮机 发电作功, 排气除满足各种热负荷外, 还用作吸收式 制冷机的热源, 使整个系统的热负荷平衡, 并以高效 运行。 该系统的特点是:
分级利用, 这样就克服了总能利用率的局限性。
NΓex =
Q1 1-
T0 T
+ห้องสมุดไป่ตู้
Q0
T0 TC
-
Gf Ef
1
式中 Q 1 ——供热量
T 0 ——环境温度, K
T ——高温热源温度, K
T C ——低温热源温度, K
E f ——燃料火用
4. 7 经济火用效率 Ε
经济火用与热电冷的价格相联系, 也与不同的燃
N × 3600
Gf H u
式中 N ——发电功率, kW
H u ——燃料热值, kJ kg
G f ——燃料消耗量, kg h
4. 4 能源消耗率 S
以最终燃料消耗量为标准, 可用热电联产机组
和制冷机组全部的燃料消耗来计算。
S = (Q 0 E ab + N ) C 式中 E ab——溴化锂制冷单位电耗, kW
吸收式制冷机的水泵和溶液泵耗电仅为相同制 冷量的压缩式机组的 20%～ 30% , 使当量性能系数 w 大幅上升。
对于高压汽轮发电机组, 单位燃料产生的高位 热相当于更多的背压排汽口的低位热, 使吸收式制 冷机组的当量性能系数大大超过压缩式机组。 配用 高参数锅炉和汽轮机对经济效益的好处更大[ 3 ]。
参考文献
1 L u Zhen. T he genera lized app lica tion of L ith ium B rom ide ab so rp tion2typ e refrigera tion techno logy in the CHCP, anm ua l conference of Shangha i refrigera tion in stitu te, 1993.
目前, 我国的空调供冷设备采用的主要是活塞 式、压缩式、离心式和螺杆式机组。它们耗电量大, 造 成季节性和时间性的用电高峰。 溴化锂吸收式制冷 机除溶液泵的运转需少量电能外, 不需消耗电能, 可 显著减轻对电网的压力[ 1 ]。
以热电厂为基础发展热电冷联产, 对于节约电 能, 缓解电网用电高峰期间的紧张局面, 改善环境以 及社会需求, 都是合理可行的。