吸收式制冷技术的应用

吸收式制冷技术的应用

1溴化锂吸收式直燃机机组的发展展望溴化铝吸收式冷却机在中国得到了广泛应用，并发展迅速。它已广泛用于宾馆、饭店、车站、办公楼等空调系统中。在1997年,它的年产量已达到3500台。在国内,溴化锂吸收式制冷机的年生产能力已超过一万台。目前国内能够生产的溴化锂机组的机型主要有蒸汽单、双效机组、热水单效机组、燃油直燃型机组、燃气直燃型机组等。蒸汽型机组由于一次能耗高,运行费用高,它的产量呈逐年减少趋势,直燃型机组的比例在逐年上升。由于种种原因,这两年来,溴化锂吸收式机组的年产量基本维持在2700～2800台左右的水平,很难与电动制冷机组竞争市场。将来溴化锂吸收式制冷机的市场究竟如何发展?笔者认为,对于热水与蒸汽型的机组应主要运用于余热回收、热电冷联产等场合。直燃机应重点加以发展。随着我国西气东输工程的启动,这给燃气溴化锂直燃机的发展带来了新的机遇。抓住这个机遇,溴化锂燃气直燃机的发展会上一个新的台阶。本文分析了燃气型溴化锂吸收式制冷机的特点,结合我国的能源发展战略及环境保护的要求,分析了燃气吸收式制冷技术的发展前景。2次能源效率比较燃气直燃型溴化锂吸收式机组的特点:(1)燃气直燃型溴化锂吸收式机组采用燃气如城市煤气、天然气、液化石油气等驱动。因此它比较适合燃气资源较丰富的地区。在气源缺少的地区,应根据具体情况加以分析是否选用燃气直燃型机组。在气源比较丰富的地区,应积极鼓励采用燃气直燃型机组作为空调系统的冷热源。(2)燃气直燃型溴化锂吸收式机组具有很好的一次能源效率(PER为单位一次能源所制得的冷量)(比较的基准为煤、油、燃气等一次能源),表1示出了各种冷源的一次能源效率。单效溴化锂吸收式制冷机的热力系数约为0.6～0.7,双效机组的热力系数约为0.9～1.4,三效机组的约为1.6～1.75。与电动压缩式制冷机的制冷系数相比,显然吸收式要低。但电是二次能源,是经过一次能源燃烧以后生产的,一次能源转换成电有损失。因此,统一用一次能源作为标准,用一次能源效率来比较才合理。从表1中我们可以看出,直燃型溴化锂吸收式机组的一次能源效率比电动水冷冷水机组低但比电动风冷机组的要高。(3)驱动燃气直燃型吸收式制冷机的燃气属清洁能源。广泛使用燃气直燃机对保护大气环境有好处,因为燃气燃烧排放的污染物较少,图1示出了不同燃料燃烧污染物的排放情况。从图中可知,在煤、油和燃气燃烧后,燃气污染物的排放最少。表2比较了不同的冷热源机组运行时的污染物的排放情况。从表中可知,燃气直燃型吸收式机组污染物的排放在所有能源中是最低的,甚至比电动制冷机运行消耗能源所产生的污染物排放还要低。这些数据说明,推广和使用燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机对减少污染物的排放保护大气环境有好处,有利于环保事业的发展。(4)燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机组使城市的年用气量、用电量保持平衡,缩小夏季用电的峰谷差。一般,城市燃气冬季是用气高峰,夏季为用气低谷;而用电正好相反,夏季为用电高峰,冬季为用电低谷。象上海,在1995年,冬季用气高峰日用气量794万m3/天,同年夏季的最大用气量为378万m3/天,仅为冬季高峰用气量的47.6%。2000年,据估计上海冬季高峰用气量为1360万m3/天,夏季日用气量约为750万m3/天。在北京,冬季约有50%的燃气用于建筑和住宅的供暖,而夏天很少有燃气用于空调,因此冬天的燃气消耗量几乎是夏季的五倍。而随着经济的发展,人们的生活越来越好,建筑和家庭使用空调的比例越来越高,城市每年夏天的用电量在逐年上升,用电峰谷差逐年加大,图2示出了上海逐年用电负荷的变化情况。2000年,上海用电峰谷已达到400万千瓦,而其中40%以上是由使用空调引起的。如果能大力发展燃气空调,充分利用夏季多余的燃气资源,一方面可充分利用夏季多余的燃气,另一方面可有效降低夏季用电的峰谷差,同时提高燃气公司的效益,也可提高电厂的发电效率,节约能源,减少污染,提高企业的经济效益。(5)燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机有其本身固有的特点,既有优点,也有缺点。它的优点是能一机多用,不仅可以产生空调所需的冷、热水,而且可以提供卫生热水等,对于业主来说使用非常方便。但也有不足之处,比如投资大、冷却负荷大、使用维护管理复杂、冷量可能衰减等。3中国的能源结构和环境状况3.1电力事业的发展对于一个国家来说,能源无论是对经济发展还是对国家安全都是至关重要的。我国能源资源相对于人口总量来说是比较贫乏的。据统计,我国预测能源资源的总量为40017亿吨标准煤,煤炭占90%。1990年煤炭、石油、天然气和水能的探明储量为7919亿吨标准煤,煤炭比重高达88%。我国人均能源资源的占有量是比较少的。表3为中国能源状况与世界平均水平的比较。从表中可知,中国总能源分布中,煤的比例占了大多数,而天然气的比例远低于世界的平均水平仅为2.1%。中国的电力事业发展非常迅速,到2000年4月,全国电力装机容量突破了3亿千瓦,但是人均装机容量仅为0.22千瓦,这大大低于世界的平均水平。从1998年统计的数据看,由煤产生的电力超过了80%,见图3。图4为发电用煤占总煤消费量的比例。从1985年至1998年,每年用于发电的煤的比例呈逐年上升的趋势。根据我国能源的“十五”规划,从2000年至2005年,能源结构要进行较大的调整,在总能源消耗中,煤的比例要进一步下降,天然气及可再生能源的比例要升高,同时要提高水电、核电在电力中所占比例。2005年与2000年相比,煤炭在一次能源消费中的比例将下降3.88个百分点,天然气、水电等清洁能源所占的比例提高5.6个百分比。煤炭方面,原煤入选率2005年将达到50%,比2000年提高20%。石油、天然气方面,力争石油储采比稳中有升,天然气市场开发取得显著进展。上游生产和输送能力基本上得到发挥,城乡电网的建设与改造基本完成,电网互联与跨区送电取得明显进展,发输配比例趋于合理,清洁电力在总装机容量中的比重将提高5个百分点。能源利用效率、效益方面,2005年比1997年提高4个百分点,单位产值能耗下降15%—17%。节约能量3亿至3.6亿吨标准煤,相当于减排二氧化碳1.5亿吨。能源体制改革方面,“十五”期间将完成电力行业的重组,初步建成竞争开放的区域电力市场,基本形成“厂网分开、竞价上网、政府监管”的格局。煤炭、石油天然气企业也将完成向以“自主经营、自负盈亏、自我发展、自我约束”为主要特征的现代企业制度的过渡。3.2中国的环境现状在中国环境问题已成为人们普遍关注的一个社会问题,政府投入巨大的人力、财力和物力来解决环境问题。我们要发展经济,同时也要保护好我们赖以生存的环境,我们要实现经济的可持续发展。中国有近十三亿人口,一旦环境遭到毁灭性的破坏,我们将无法生存。但是中国的环境现状并不乐观。中国是继美国之后的第二大能源消费国,而且使用的能源中,煤占了大多数,因此污染物的排放比例更高。1995年,世界排放的二氧化碳的总量为220亿吨,中国的排放量为30亿吨,约占总排放量的13.6%,仅次于美国的52.29亿吨。我国二氧化硫的排放量为2370万吨,主要由二氧化硫形成的酸雨相当严重,酸雨地区主要分布在长江以南,青藏高原及四川盆地,约占国土面积的30%。1995年总TSP的排放量为1744万吨。1999年,总二氧化硫的排放量为1857万吨,总TSP排放量为1159万吨。我国的大气环境不容乐观,政府将下大力改善环境状况。4天然气管道发展现状据1994年完成的全国第二次油气资源评价和预测,我国常规天然气资源总量约38万亿立方米,其中陆上约30万亿立方米,海域约8万亿立方米,此外还有煤层气30～35万亿立方米。目前探明天然气的气田和油气田有260多个,其中气田140多个。最主要的气田,陆上有四川盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、吐哈盆地、松辽盆地等,海上有南海的莺歌海和琼东南海域、东海长江口海域、渤海湾西部和珠江口大陆架等。2000年天然气探明储量累计达到3～3.5万亿立方米。但目前天然气在我国使用占总能源结构的比例较低,3%都不到。到1996年,约108个气田被开发,生产了201.3亿立方米天然气。其中的70%用作能源,30%用作化工原料。共建了约3700公里的输气管道。2000年中国启动了西气东输工程,2001年底,西气东输工程开工建设。西气东输工程建成一条4200公里的管线,将西部丰富的天然气资源输送到我国东部沿海经济发达地区。未来我国天然气的发展为。(1)四川盆地的天然气除满足四川盆地和重庆市的需要外,多余的气体通过管道输送至武汉,预计年供气20～30亿立方米。(2)陕甘宁整装气田的天然气通过北京、西安和银川三条管线外送,估计年输气量为41～43亿立方米(3)塔里木盆地和青海的天然气资源十分丰富,开采前景好,全盆地天然气地质储量8.4万亿立方米,该气源将主要通过管道经兰州、西安东送,主要市场为长江三角洲地区。(4)南海天然气资源蕴藏丰富、品质佳,气田储量集中,现在每年通过海底管道向香港输气29亿立方米。(5)东海平湖气田资源储藏量看好,现在部分天然气已供应上海,主要满足城市居民的生活用气。(6)在我国周边的俄罗斯东西伯利亚地区、库页岛和土库曼斯坦、哈萨克斯坦等地也有极为丰富的天然气蕴藏。计划建设一条直径1420mm、全长3364km管线,从气源至外蒙(或中国东北)经北京、天津到山东日照下海东渡至日本、韩国。但这一方案受到专家的质疑。随着这些输气工程的完工,巨大的天然气资源需要寻找市场,给大力发展燃气直燃型吸收式机组带来了很好的机遇。抓住这个机遇,吸收式制冷机的发展会上一个新的台阶。5直燃型机组在上海的发展现状我国第一台蒸汽单效溴化锂机组于1978年在上海诞生。第一台燃油直燃型溴化锂吸收式机组于1993年在长沙诞生。第一台燃气直燃型机组于1995年在上海诞生。我国现在各种溴化锂吸收式制冷机组的年产生能力约为10000台,近几年每年的实际产量约为2800台,生产能力严重过剩。每年的产量见图5。近几年来,吸收式制冷机的产量维持较稳定水平。但直燃型机组的比例在逐年上升。1995年,溴化锂机组的总产量为2500台,其中直燃型机组的产量为765台,占31%。1996年,吸收式机组的总产量为3000台,直燃型机组为1200台,占40%。表4为上海近几年安装直燃型机组的情况。从表4中可知,上海每年使用的燃气直燃型机组在增多,耗气量也逐年增加,但燃气机组耗气量占城市总耗气的比例还很低。目前国内直燃型机组的技术水平已达到国际水平,部分指标甚至超过国际水平。毫无疑问,只要有市场需求,国内生产厂家完全有能力满足。关键是如何培育和扩大这个市场,使燃气直燃型机组的发展上一个新台阶。6燃气型机组的优势为了在我国更进一步发展燃气直燃型吸收式技术,要做好以下几方面的工作。(1)从环境保护、能源利用等方面来说,燃气型吸收式机组均有明显优势。政府应从政策层面上积极鼓励和推广这种技术的广泛使用。好的政策能推动技术迅速发展和应用。(2)政府可为生产企业和业主减免税收、提供低息贷款等途径来减少和降低机组的投资和运行费用,使燃气型机组在市场上具有较强的竞争力。(3)从燃气公司来说,要制定合理的价格、提供优质服务,吸引更多燃气空调客户,扩大燃气使用市场,提高企业的经济效益。象日本的一些燃气公司如东京煤气、东邦煤气等对燃气空调用户实行特别的价格优惠,不同的季节采用不同的价格,不同的用气量采用不同的价格优惠,用气越多优惠越多,这样可使业主