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        冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能分析

        2014-02-23 07:27:30劉莉娜哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        劉莉娜/哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司

        冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能分析

        劉莉娜/哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司

        世界各國(guó)都非常重視能源問(wèn)題,因?yàn)樗侨祟惿鐣?huì)生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基本支撐。分布式能源系統(tǒng)作為節(jié)能降耗的有效途徑受到普遍的關(guān)注。冷熱電聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng)作為分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)的一種,以其獨(dú)立供能、綜合效率高等特點(diǎn),逐漸成為能源領(lǐng)域內(nèi)研究的熱點(diǎn)。本文介紹了冷熱電聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu),從一次能耗的角度與分產(chǎn)系統(tǒng)相比,提出節(jié)能率的概念,并分析了冷、熱、電三聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能性。

        冷熱電聯(lián)供系統(tǒng);一次能耗;節(jié)能率

        一、前言

        能源是人類社會(huì)生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基本支撐。中國(guó)的一次能源生產(chǎn)居世界第三位,成為世界能源大國(guó),但是我們也應(yīng)清醒地看到,中國(guó)能源還存在許多重大問(wèn)題,其中能源效率低就是其中之一。

        分布式能源系統(tǒng)作為節(jié)能降耗、保證可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的有效途徑受到普遍的關(guān)注。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)是集制冷、供熱及發(fā)電過(guò)程一體化,是建立在能的梯級(jí)利用原理基礎(chǔ)上的多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)。在三聯(lián)產(chǎn)中,燃料燃燒產(chǎn)生的高品位能量通過(guò)汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,低品位的能量可以根據(jù)用戶的需求直接供熱或者通過(guò)吸收式制冷系統(tǒng)制冷,實(shí)現(xiàn)冷、熱、電的聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供,從而有效利用能源,提高能源的節(jié)能率。

        二、冷熱電聯(lián)產(chǎn)

        1.冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)組成。冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)包括由蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)組,抽汽、排氣或工業(yè)過(guò)程余熱驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī)組,及抽汽、排氣或工業(yè)過(guò)程余熱提供的供熱及生活熱水系統(tǒng)。冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)按照各部分的功能分為五個(gè)部分,即驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。將不同的設(shè)備進(jìn)行不同的組合就組成不同型式的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

        2.熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。冷熱電聯(lián)產(chǎn)是在熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。熱電聯(lián)產(chǎn)顧名思義就是將電能和熱能聯(lián)合生產(chǎn)。燃料燃燒產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為高品位的熱能用來(lái)發(fā)電,同時(shí)將已經(jīng)做過(guò)功的低品位熱能回收,用于對(duì)外供熱。這不僅符合了能源梯次化的原則,而且提高了經(jīng)濟(jì)性,從而節(jié)約了能源。

        以微型燃?xì)廨啓C(jī)為例,利用燃料產(chǎn)生的熱能進(jìn)行發(fā)電的同時(shí),將渦輪排出的高溫燃?xì)饧右岳脤?duì)外供熱(制冷)。為了提高微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率,通常利用回?zé)崞骰厥杖細(xì)廨啓C(jī)渦輪排煙的熱量。如圖1。

        圖1 帶有回?zé)崞鞯奈⑿腿細(xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)

        1發(fā)電機(jī);2空氣進(jìn)口;3壓氣機(jī);4進(jìn)入回?zé)崞鞯目諝猓?燃燒室;6渦輪;

        7回?zé)崞鳎?排氣出口;9余熱鍋爐;10冷水進(jìn)口;11熱水出口;12系統(tǒng)排氣出口。

        下面我們從一次能耗地角度來(lái)分析熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能性,從而引入冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能分析。圖2,熱電聯(lián)產(chǎn)簡(jiǎn)化模型。兩個(gè)系統(tǒng)有相同地發(fā)電量 E 和供熱量 Q。

        圖2 熱電聯(lián)產(chǎn)簡(jiǎn)化模型

        微型燃機(jī)的發(fā)電效率為0.3,供熱效率為0.6;常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率為0.36,對(duì)于現(xiàn)代發(fā)電廠,鍋爐的供熱效率為0.90~0.92。熱電聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能性顯而易見(jiàn)。

        3.冷熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能性。冷熱電聯(lián)產(chǎn)是在熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上加入了制冷系統(tǒng)。通常應(yīng)用較廣泛的制冷方式主要是壓縮式制冷和吸收式制冷。吸收式制冷機(jī)消耗的能量形式是低品位的熱能,因此冷熱電聯(lián)產(chǎn)中吸收式制冷起著不可取代的作用。

        本文以微型燃?xì)廨啓C(jī)和吸收式制冷為例,如圖3為熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與分產(chǎn)的一次能耗比較模型。

        圖3 熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)與分產(chǎn)的一次能耗比較模型

        冷熱電聯(lián)產(chǎn)一次能耗P

        COP--吸收式制冷的制冷系數(shù)

        4.節(jié)能率I

        三聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能率是指三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的一次能耗與分產(chǎn)相比時(shí)的一次能耗的相對(duì)節(jié)約率,用I表示,因此:

        將上面的相關(guān)公式代入上式得

        在同一制冷溫度下,給定吸收式制冷機(jī)的制冷系數(shù) 為0.8,壓縮式制冷機(jī)的制冷系數(shù)為3,則

        由此可見(jiàn)節(jié)能率恒大于零。

        三、結(jié)論

        系統(tǒng)一次能耗越小,該系統(tǒng)越節(jié)能。因此當(dāng)所需供電量、制冷量,供熱量相同時(shí),冷熱電聯(lián)產(chǎn)相對(duì)冷熱電分產(chǎn)來(lái)說(shuō)是節(jié)能的。

        【1】嚴(yán)俊杰,黃錦濤,何茂剛編著。冷熱電聯(lián)供技術(shù),化學(xué)工業(yè)出版社。2006年第一版.

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