阮慧鋒?┱胖居隆×跣南?

摘要：結(jié)合天然氣分布式能源站詳細(xì)地進(jìn)行了熱力性能測(cè)試，得到了其各項(xiàng)熱力性能指標(biāo)，準(zhǔn)確地掌握了系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀況，為后續(xù)系統(tǒng)的優(yōu)化改造提供了有效的指導(dǎo)，以期為天然氣分布式能源站熱力性能測(cè)試提供參考。

關(guān)鍵詞：分布式能源； 內(nèi)燃機(jī)； 溴化鋰； 熱力性能

中圖分類號(hào)：TK284.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10015803

1 引言

分布式能源系統(tǒng)是建立在用戶附近的多能源供應(yīng)系統(tǒng)，通過將發(fā)電后的余熱用來制冷、供熱，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，提高了能源的綜合利用率，減少了環(huán)境污染[1～3]。 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)由于產(chǎn)品功率加大，發(fā)電效率明顯高于燃?xì)廨啓C(jī)，且調(diào)節(jié)性能好，所以在CCHP系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸增加。通過對(duì)國內(nèi)某產(chǎn)業(yè)園天然氣分布式能源站熱力性能測(cè)試，得到系統(tǒng)各項(xiàng)性能參數(shù)，為后續(xù)能源站得優(yōu)化改造提供數(shù)據(jù)支持。

2 系統(tǒng)流程

國內(nèi)某產(chǎn)業(yè)園分布式能源系統(tǒng)采用內(nèi)燃機(jī)+煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組+電制冷機(jī)組。其系統(tǒng)如圖1。

其系統(tǒng)由天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電；空調(diào)用冷熱水由煙氣熱水型溴化鋰吸收式機(jī)組提供，夏季來自內(nèi)燃機(jī)的高溫?zé)煔膺M(jìn)入機(jī)組的煙氣高壓發(fā)生器加熱溴化鋰溶液放熱降溫，溫度降低到170℃后進(jìn)入煙氣熱水換熱器。來自內(nèi)燃機(jī)的缸套冷卻水先進(jìn)入煙氣熱水換熱器，回收低溫?zé)煔鉄崃?，將煙氣排放溫度降低?20℃。升溫后的缸套冷卻水進(jìn)入熱泵機(jī)組的熱水發(fā)生器加熱溴化鋰溶液放熱降溫，使機(jī)組能同時(shí)利用煙氣、熱水加熱制冷運(yùn)行；冬季內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組排放的高溫段煙氣熱量作為驅(qū)動(dòng)熱源，并將從煙氣中回收的熱量傳遞給來自空調(diào)系統(tǒng)的供熱熱水，該熱水出機(jī)組主體后進(jìn)入板式換熱器，與發(fā)電機(jī)組的缸套冷卻水換熱升溫后返回空調(diào)系統(tǒng)。其主要設(shè)備如表1。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1 一次能源利用率

3.2 內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)組發(fā)電效率定義為：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電量與消耗燃料熱量的比值，此處熱量取燃料的低位發(fā)熱量。計(jì)算公式為：

ηe=Q′e×3600VfHu×100（2）

式（2）中：ηe為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組效率，%；Q′e為內(nèi)燃機(jī)輸出功率，kW；Vf為天然氣體積流量，m3/h；Hu為天然氣的低位發(fā)熱量，kJ/m3。

3.3 內(nèi)燃機(jī)排煙熱量

內(nèi)燃機(jī)排煙熱量在下一級(jí)設(shè)備中得到利用，一般計(jì)算方法為：

式（3）中，hfg1為內(nèi)燃機(jī)出口煙氣焓，通過煙氣的成分及該點(diǎn)的溫度tfg1（tfg1是煙氣溫度的實(shí)測(cè)值）查表得到，kJ/kg；qfg1為煙氣在該點(diǎn)的流量，m3/h；ρfg1為煙氣在該點(diǎn)的密度，kg/m3。

對(duì)于采用電子控制系統(tǒng)的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，煙氣的質(zhì)量流量可根據(jù)電控單元實(shí)測(cè)的過量空氣系數(shù)λ和天然氣的組分得出內(nèi)燃機(jī)的空氣進(jìn)氣量，加上內(nèi)燃機(jī)天然氣的消耗量得到。

3.4 溴化鋰機(jī)組

性能系數(shù)（COP）是衡量供熱設(shè)備最主要指標(biāo)，它表征著設(shè)備能量與能量之間轉(zhuǎn)換比率。對(duì)于供熱溴化鋰機(jī)組，COP可以表示為：

式（4）中，Qc為機(jī)組供熱量，kW；Qfg、Qhw為溴化鋰機(jī)組的煙氣耗熱量、熱水耗熱量，kW；we為溴化鋰機(jī)組的消耗電量，kW。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 內(nèi)燃機(jī)熱力性能

試驗(yàn)過程中對(duì)內(nèi)燃機(jī)100%負(fù)荷和75%負(fù)荷進(jìn)行了熱力性能測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果如表2。從不同工況試驗(yàn)結(jié)果比較，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組在額定工況下，發(fā)電效率高于其它負(fù)荷工況。隨著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的下降，內(nèi)燃機(jī)出口煙溫迅速上升，發(fā)電效率下降比較明顯，而熱效率對(duì)工況的變化不敏感。

4.2 溴化鋰熱力性能

內(nèi)燃機(jī)熱力性能測(cè)試的同時(shí)對(duì)溴化鋰機(jī)組進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3。溴化鋰供熱量由缸套水和煙氣兩部份制熱量組成。隨著內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷的下降，進(jìn)入溴化鋰機(jī)組的煙氣溫度得到了提升，煙氣的品質(zhì)提高了，同時(shí)缸套水流量的減小導(dǎo)致缸套水制熱量在總熱量的比例減小了，最后導(dǎo)致部分負(fù)荷下溴化鋰制熱系數(shù)微小提升。

4.2 全廠熱力性能

在冷負(fù)荷充足、兩臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷工況下，對(duì)能源站進(jìn)行了全廠熱力性能試驗(yàn)，具體數(shù)據(jù)見表4。能源站熱媒水的供熱量為5340.2 kW，生活熱水供熱量為1446.8 kW，發(fā)電量為8072.4 kW，一次能源利用率為80.2%，綜合熱電比為84.1%（表4）。

5 結(jié)語

針對(duì)國內(nèi)某產(chǎn)業(yè)園分布式能源站進(jìn)行了詳細(xì)地?zé)崃π阅軠y(cè)試，結(jié)果表明：能源站一次能源利用率80.2%，額定工況下，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電效率43.4%，溴化鋰制熱系數(shù)0.91，系統(tǒng)地了解了其實(shí)際運(yùn)行中各主要設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)，對(duì)機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化有較高的指導(dǎo)意義，為同行在分布式能源系統(tǒng)中的性能評(píng)價(jià)提供有益幫助。

參考文獻(xiàn)：

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