冷热电联产技术介绍Word文件下载.doc

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与常规的集中供电电站相比，其输配电损耗较低甚至为零，可按需要灵活运行排气热量实现热电联产或冷热电三联产，提高能源利用率，可广泛运用于同时具有电力、冷热量需求的场所，如商业区、居民区、工业园区、医院等。

1998年1月1日起实施的《中华人民共和国节约能源法》第三十九条中指出：

“国家鼓励发展下列通用节能技术：

推广热电联产、集中供热，提高热电机组的利用率，发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率”。

政府有关部门十分重视热电联产技术的发展，2000年8月22日有国家计委、国家经贸委、建设部、国家环保局联合发布了计基础（2000）1268号《关于发展热电联产的规定》，为热电联产和冷热电联产的发展提供了法律和政策保证。

二、天然气冷热电联产系统的类型

天然气冷热电联产系统的模式有许多种，无论哪种模式都包括动力设备和发电机、制冷系统及余热回收装置等主要装置。

动力设备主要有燃气轮机、内燃机、微燃机及燃料电池等，制冷装置可选择压缩式、吸收式或其它热驱动制冷方式，主要采用溴化锂吸收式制冷剂，包括单效、双效、直燃机等。

总的来说，冷热电联产有以下几个经典模式：

1）直燃型（烟气型、余热型）冷热电三联供。

如燃气轮机+余热型溴化锂冷热水机组系统，燃气轮机+排气再燃型溴化锂冷热水机组系统，以及燃气轮机+双能源双效直燃式溴化锂冷热水机组系统等。

如图1所示。

2）燃气-蒸汽轮机联合循环。

即燃气轮机+余热锅炉+汽轮发电机+蒸汽型吸收式制冷机组系统，如图2所示。

3）内燃机前置循环余热利用模式。

如图3所示。

图1燃气轮机+烟气型溴化锂冷热机组系统图

图2燃气轮机+余热锅炉+汽轮发电机+蒸汽型吸收式制冷机组系统图

图3内燃机+水水换热器+烟气型溴化锂机组系统图

三、天然气冷热电联产系统节能原理

冷热电三联供系统工作过程如下：

利用天然气燃烧产生的高温烟气在燃气轮机中做功，将大约30%-40%的热能转换成高品位的电能，利用余热回收装置将燃气轮机排放的烟气，缸套冷却水，油冷器及中冷器冷却水的热量进行回收，这四种形式的热量中，前两种是余热回收的主要来源其中，烟气温度一般400℃以上，可进入余热锅炉制蒸汽或热水，也可用于双效吸收式制冷采暖供热水；

一级利用后的低温烟气（130-170℃）和缸套冷却水（85-90℃）可用于单效吸收式制冷采暖供热水，也可直接利用换热器进行采暖和供热水。

图4冷热电联产能源梯级利用示意图

从热力学第一定律来说，冷热电联产的节能原理就是能把能量吃光榨尽。

天然气燃烧产生的热能通过梯级利用，使能源利用率达到80%以上，而且没有输电损耗。

而大型发电厂的发电效率一般为35%-55%，扣除厂用电和线损率，终端的利用效率只能达到30%-47%。

另外，冷热电联产在降低碳和空气污染物排放方面也能起到巨大的作用，带来良好的社会效益。

四、天然气冷热电联产的经济性

天然气冷热电联产具有良好的经济效益，根据美国的调查数据，采用冷热电三联供系统分布式能源，写字楼类建筑可减少运营成本12%，商场类建筑可减少运营成本11%，医院类建筑可减少运营成本21%，体育场馆类建筑可减少运营成本32%，酒店类建筑可减少运营成本23%。

图5美国不同类型建筑采用冷热电联产运行成本比较

此外，以一个冷负荷为2000kW的工厂为例，天然气的价格为3.0元/Nm³

，电价为0.85元/kWh，天然气的热值为8500kcal/Nm³

，采用蒸汽压缩式制冷机组的性能系数为4.5，采用冷热电联产的燃气轮机发电效率为24%，余热回收率为67%，余热型溴化锂机组制冷系数为1.25。

承担2000kW的冷负荷运行成本比较见表1（不计算附属设备的运行能耗）。

从表中可以看出，采用冷热电联产可以节约成本约37%，工厂冷负荷需要时间为9个月，每月运行26天，每天24小时运行，这样每年节约的成本为：

（378-239）×

9×

26×

24=78万元

表1联产和单供的运行成本比较表

联产

单供

冷负荷

2000kW

发电量

573kWh

/

消耗天然气

242Nm³

消耗电能

445kWh

每小时运行费

239元

378元

节约率

37%

五、天然气冷热电联产的缺点

天然气冷热电联产具有节能、环保等诸多优点，但同样也有以下两个缺点：

1）系统规模小，只能使用天然气作为燃料，这样对天然气管道没有覆盖的区域，就产生可局限性；

2）系统的初期投资大。

这两个缺点都是可以弥补的。

目前，国家大力鼓励的天然气，一方面，天然气为清洁能源，燃烧的排放能达到环保的相关标准；

另一方面，缓解夏季电力负荷，起到削峰填谷的作用。

随着“西气东输”工程的开展，城市的气化率会逐步提高，天然气的供应将不会存在问题。

系统的初期投资大的问题可以通过合同能源管理很好的解决，现在合同能源管理已经得到飞速的发展，各方面的程序也已经逐步完善，逐渐迈向系统化和标准化，这是一个双赢的操作模式，所以冷热电联产的初期投资也不会存在很大的问题。

六、总结

作为一种能源集成系统，天然气冷热电联产技术负荷能源的梯级利用原则。

通过各种热力过程的有机结合，使系统内的中、低温热能得以合理利用，相对于分产系统能源利用率可以大幅度提高。

毫无疑问，天然气冷热电联产技术是节能减排的一个重要技术，在商业区，工业园区，建筑能源等系统中可以广泛的应用。