联合循环热电冷三联供系统的热经济性分析_图文

1、 第2期联合循环热电冷三联供系统的热经济性分析72热经济性分析为了确定能量损失的性质、大小与分布,寻找提高能量利用率的方向,本文将对系统进行能分析与炯分析。2.1总热效率总热效率是联供机组输出的电、热和冷的总能量与输入能量的比值,即3600Pe+QH+Q。饰21瓦了式中:P。输出的电功率,kw;B燃料的消耗量,k咖;Q。t'p燃料的低位发热量,Wkg;QH单位时间内对外输出的净热量,kJ/h;Q。单位时间内对外输出的冷量,kJ/h。严格的讲,在计算孙时并未考虑电、热和冷这三种能量在能质品位上的差异,它是一个只能被用来在“燃料利用程度”方面与纯发电的凝汽式电站进行比较的纯数量指标。%值越

2、高,表示在同量燃料所释放出的能量中,转化为电能、热能和冷能的份额比例越大,即燃料的利用程度越高。2.2炯分析方法炯是一种能量,具有能的量纲和属性,但又与能的含义不同。系统在与给定环境的相互作用下,其能量中可以完全地连续转化为任何一种其它形式能量的那一部分就叫做炯5。一般地讲,能的“量”与“质”是不统一的,而炯代表了能量中“量”与“质”统一的部分,它不仅在一定程度上反映了能的“量”的大小,而且反映了“质”的高低。无论是能量、热、焓或者自由焓,一般地说都不是满意的量度,只有称之为炯的参数才是合适的量度。炯分析方法以炯概念为基础,以炯平衡为工具,经过全面的分析和计算,可对能量系统或用能设备的局部或整

3、体的热力学完善度做出评价,炯分析方法可以应用到很多场合,比如,在用能系统的性能进行分析、设计新的能量系统和节能分析中起着指导作用。一般认为环境状态的炯为零,机械能全部是炯。系统所传递的热量在给定环境下用可逆方式做出的最大有用功称为热量炯,冷量炯是温度低于环境温度的热量炯。嘞=一等dQ勖一阳一睾加式中:%热量炯,kJ/kg;岛冷量炯,彤kg;%环境温度,;卜系统温度,。热量炯和冷量炯的计算式相同,热量炯为正值,冷量炯为负值。冷量炯意味着系统从冷物体或冷库中吸收热量时冷物体或冷库得到了冷炯,因此,冷量炯的炯流方向和冷量流的方向恰好是相反的。在实际计算中,可以用下列表达式对热量炯和冷量炯蓁霪稼蔼;嚣

4、a藿i飘霉;葭一篓:i;一彗蔫l蔷莹;蓥蓁正等。3对余热锅炉性能的考核对余热锅炉的性能试验应该与整体性能试验同时进行,虽然从道理上来说,如果机组整体性能满足合同要求可以不再对余热锅炉性能进行考核,但是,一旦整体性能不能满足合同要求、要进行责任分摊8燃气轮机技术第20卷系统的总炯损失为El,对于多设备的热力系统而言,总燥损失El为系统各设备的炯损失E1.i之和oEl=昱1.那么,炯效率也可以表示为:ExhEl仉x2i-随着热力学的不断完善,人们将技术经济性的因素引入热力分析,提出了经济炯效率的概念6,73600P。+尺QH+PQ。“一召Q。,。t。p式中:z经济炯效率;R热量经济炯值系数(供热与

5、供电售价比;P冷量经济炯值系数(供冷与供电售价比。式中并没有和热力学“炯”直接有关的项,但是R、P把热价、冷价与电价联系起来,通过价格反映出热、冷与功的能级不同,把技术经济性的因素引入热力分析中,能够较好的反映热力装置的能源利用图2冬季三种比较系统的总热效率、炯效率、经济炯效率比较参数的选择:汽轮机C12/4.9/0.49/470,额定抽汽量30h,额定进汽量69.5h;汽轮机相对内效率:m=79.46%;蒸汽初压:4.9MPa;蒸汽初温:470;燃气初温:硝=1100,硝下最佳压比7r=12.3:压气机进气温度:夏季32;冬季5;春秋季15;压气机进气量:137.3084kg/s(四季相同;

6、溴化锂制冷机:江苏双良Sxz一520z型;电制冷机:Jzs一啪一96型;优劣。由上式可知,当月、P一定时,经济炯效率越高则表明系统能量转换过程的技术越完善。然而R、P对经济炯效率影响较大,如果R、P过高,导致蒸汽供热与供冷平均售价与供电售价相差不大,在此情况下,尽管经济炯效率很高,由于用户会直接选择用电供热或制冷,从而导致能源的浪费;同时还要考虑到各个地区对三者的需求关系等因素。总之,经济炯效率目前还没有广泛应用到热经济分析方法中。冠、P系数的确定应从实际出发,考虑各种相关因素,才能对实际的应用起指导作用。3实例分析为了更好的揭示联合循环热电冷三联供的热经济性,本文分别对热电冷三联供、热电联供

7、与冷分产和热电冷分产系统进行了计算比较,分产的热量和冷量分别由区域锅炉房和电压缩式制冷机供应,计算时将系统所耗能量折合成标准煤,根据能量供应相等的原则,三种系统的供热量、供冷量、供电量分别相等。电量不足部分均由电网取得。图3夏季三种比较系统的总热效率、炯效率、经济炯效率分产锅炉:Sm600lO一95/70A型,设计效率78.7%;热水分产锅炉效率:70%;供电量:冬季5.6487l×104kJ/s;夏季5.87019×104l【J/s;春秋季6.11742×104kJ/8;供冷量:2.00457×104kJ/s;供暖量:1.76513×104k

8、J/s;供热水负荷:冬季已折算到供暖量中;夏季1.32061×104kJ/s;春秋季1.1628l×104l(J/s;联合循环发电效率48%。 计算结果如表1所示。第2期联合循环热电冷三联供系统的热经济性分析9表1计算结果项目单位季节热电冷联供热电联产、冷分供热电冷分供图4春秋季三种比较系统的总热效率、炯效率、经济炯效率计算结果分析:(1在冷、热负荷稳定的情况下,联合循环的热电冷三联供节能效果明显,尤其在有制冷负荷的夏季,总热效率高达74.17%,比热电冷分供高出约10个百分点,燃料可利用程度高。春秋季节的炯效率略高于其它两季,主要原因是本算例春秋季电负荷比较大,而电能的炯

9、利用率为百分之百。经济炯效率与总热效率的变化趋势相一致。(2冬季的热电冷分供的炯效率明显低于联供的炯效率,主要原因是冬季供暖分产系统采用热水锅炉,消耗的是一次能源,而联合循环三联供系统采用的是经过两次发电的低品位热能,炯效率高,从而在本质上揭示了联供系统的优越性。(3虽然其它两个系统在夏季和春秋季节的炯效率较联供系统小,但相差不大,主要原因是分产系统采用的电制冷机较溴化锂吸收式制冷机的炯效率高,炯损失小。但溴化锂吸收式制冷机采用的是低位热能,总体上还是比电压缩式制冷机节能。尺、P的变动最多可以使经济炯效率相差10个百分点,可见,热价、冷价和电价对经济炯效率影响很大。换言之,经济炯效率不仅与热经

10、济性有关,还与反映各种能量供求关系的价格体系密切相关。(5以上三种方法应用于系统的热经济性分析,炯分析方法以热力学第二定律为基础,在一定程度上更加科学、合理。4结束语燃气一蒸汽联合循环三联供系统是一种先进的供能系统,它提高了系统的热效率,更加符合能量梯级利用的原则。联合循环热电冷三联供系统较其它形式的联供系统有更广泛的节能前景,在有条件的地方可以鼓励应用。另外,系统以天然气为能源,减少了C02和其它有害气体的排放,极大的改善了环境污染问题。图5R、P的变动对经济炯效率z的影响当然,燃气一蒸汽联合循环三联供系统能否在实际中规划建设还涉及到很多其它因素,诸如天然气供应、供热和供冷的经济范围等方面,

11、同时,还要兼顾燃气轮机、供热设备和制冷机的效率和投资等,总之,要从节能、经济、环保的原则出发,因地制宜,慎重研究,认真决策。参考文献:1江丽霞,金红光,蔡睿贤.冷热电三联供系统特性分析与设计优化研究J.工程热物理学报,2002.23(增刊:2l一24.2李培生,顾昌.用做功能力法分析热电冷联产的热经济性J.煤气与热力,2000.20(6:420一422.3荆有印,齐永霞,李春生.热电冷三联供热经济性分析J.电站系统工程,2002.18(22931. (下转第22页22燃气轮机技术第20卷进行综合技术经济性能的分析。3结束语由于环境压力下吸热燃机循环采用了回热,因此不论从理论还是实际例子的分析,

12、其性能都明显优于简单BC循环的燃机装置。另外,由于APGC工作在环境压力下,使得流经各元件的工质容积流量增加,元件的通流部分尺寸增大,在一定程度上提高了元件的内效率;针对微型和超微型燃机通流元件容积流量小带来的设计困难,采用仰Gc循环可以提高效率;如果循环的参数设计合理,也将使APGC性能达到或超过燃机布莱顿回热循环性能。在APGc装置中,环境压力下的燃烧便于采用低污染燃烧技术设计以及排气的部分回流,达到低污染排放。从分析中还可以看出:6旧Z循环与微型燃机Bc布莱顿循环组成联合循环,提高了装置能源利用率;在低压余热的动力回收中更具明显优势;在热电联供和冷、热、电联供中有着广阔的应用前景。参考文

13、献:1s.Fujii,K.k蚰el【o,K.otard,Y.1bujikg吼.IiUr g明tIlIbine:a ne讯yproposedPIe陬】re Dmsion n8n砖Fired GTu|lbi鹏cycle(AP(七J.Tms.4l(eIIi出K舳el【o,晒y08lliOht8rIi,蹦dham1刚ikg眦,shoicK Fujii.u一i枷帆0f岫dyogeIlic目0f LNG by a IIliIM gastIlIbine,Ap-plied bergy79(2004355369.Tl地study of the锄曲ient pre鲻llre g嬲turbim cyde删G Wei

14、,XUE Ucllao,HUANG zhongyue(1.Sch00l0f EIIew锄d Power E蟛lleeriIlg,Dali锄UIliv畸ofkllIlolo舒,D8li锄116024,Ch妇Ab咖d:Deep瑚锄h0ftlle AH妇ent Pr姻ureG鹊Tb妇Cycle(APGCi8veIyIlec麟ary谢tlltlIe u驿nt d咖andforIIm幽c硫e嘲r 础zatiarId en“删lrn锄tal pn持唧ad.IIl t11i8paper,tlle tht舭dc a眦lyBi8ab伽t AP(i8conducted and tl圮pe面珊蚰ce8tudi鹤0f

15、 AP(咒8nd tlle吲nbined BraytCycle aIld APcC11ave also becarIiedusing删ial s洲on p8ckage艇潮矾舢S,based帆龇d船i印p哦叮眈糟0f350k'锄all g晒乜】rbille.iIIlportant r嘴ld协are畔med甜ld slown the e】【te璐ive叩脚枷pmspect.脚触:gas渊鹏;APGC;脚smdy(上接第9页5王加璇,张树芳.炯方法及其在火电厂中的应用M.北京:水利水7焦树建.燃气一蒸汽联合循环的理论基础M.北京:清华大学出电出版社。1993.版社,2003.级利用与燃气轮机总能系统M.北京:机械工业出版社,19褐.版社,2006.nemlal eco舯Illic锄alysis伽CQ口syst哪b嬲ed伽g嬲一steam coml湎ed cycleUU Y-锄,GE Bin WANG PeihoIlg(So Ll_tI嘲st Umve玛ity,N锄jiIlg,210096,ClliImAbstr喊:G鹊一眦锄伽出ned ccle witll CC船gy咖n is a l【ind0f啦w8y8lem for emrgy8upply,砌ch reaJi瑚龇