冷热电联产技术介绍

1、天然气冷热电联产技术介绍一、技术背景冷热电联产（CombinedCoolingHeatingandPower,CCHP）b一种建立在能源梯级利用概念基础上，将制冷、制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能系统。其最大的特点就是对不同品质的能源进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能被用来发电，温度比较低的低品位热能则被用来供热或制冷。这样不仅提高了能源的利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，具有良好的经济效益和社会效益。初期的冷热电联产是在热电联产的基础上发展起来的，它将热电联产与吸收式制冷相结合，使热电厂在生产电能的同时供热和制冷，故初期只立足于热电厂。随着分布式供电概念

2、的提出，冷热电联产得到新的发展，其中分布式供电是指将发电系统以小规模（数千瓦至50MW勺小型模块式）、分散式的方式布置在用户附近，可独立输出冷、热、电能的系统。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”府有关部

3、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，主要采用澳化锂吸收式制冷剂，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。如燃气轮机十余热型澳化

4、锂冷热水机组系统，燃气轮机+排气再燃型澳化锂冷热水机组系统，以及燃气轮机+双能源双效直燃式澳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A生活热水图3内燃机+水水换热器+烟气型澳化锂机组系统图三、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%勺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

5、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400c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(130-170C)和缸套冷却水(85-90C)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。撼料wft后温莅中温段电锻。驱动吸收式制冷机-除湿/生禽购水口排放一图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%Z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

6、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%。分布僦懈稣13years成本徵）1篇成本节约君飞afeSfl配口6$Y因国4.7yeais34僧博酒店商场体育场所图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2000

7、kW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%,余热型澳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)926X24=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2000kW2000kW发电量573kWh/消耗天然气

8、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