分布式能源在冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中,燃料通常使用天然氣等清潔能源,燃料首先進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力用來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力,然后利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的余熱供熱和制冷。燃料輸入的能量經(jīng)過梯級(jí)利用,提高了燃料的綜合利用率和利用價(jià)值。發(fā)揮冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)
勢(shì),發(fā)電余熱的綜合利用是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,必須綜合考慮各個(gè)方面的要求,才能取得經(jīng)濟(jì)效益。
在燃?xì)饫錈犭娙?lián)供技術(shù)工程應(yīng)用方面,我院是北京市最早也是承擔(dān)項(xiàng)目最多的設(shè)計(jì)單位,已完成了大量方案設(shè)計(jì)、可行性研究和工程設(shè)計(jì)。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)是小型冷熱電三聯(lián)供項(xiàng)目最常用的設(shè)備,燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)余熱利用方式靈活多樣,以下簡(jiǎn)單介紹我們這幾年
在工程設(shè)計(jì)中采用的技術(shù)方案及節(jié)能措施。
1燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)
燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)經(jīng)常采用的發(fā)電設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的余熱形式主要是煙氣,余熱利用系統(tǒng)較簡(jiǎn)單;燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的余熱形式除煙氣外,還有較大量的冷卻水,余熱利用系統(tǒng)較復(fù)雜。
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的余熱有以下幾種形式:
1)煙氣:-般發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度在400℃以上。
2)缸套冷卻水:一般內(nèi)燃機(jī)缸套水溫度在80℃至120℃之間,。.
3)潤(rùn)滑油冷卻水和中冷器冷卻水:水溫較低、熱量較少。
2燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)主要余熱利用方式
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電余熱的形式多樣,其中煙氣和缸套水熱量較大,是余熱利用系統(tǒng)需要考慮的主要部分。三聯(lián)供系統(tǒng)制冷主設(shè)備一般為溴化鋰吸收式冷溫水機(jī),目前工程中應(yīng)用的形式有煙氣型、熱水型、煙氣/熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機(jī);供熱主設(shè)備為溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)、煙氣及熱水換熱器等。
在制冷工況,內(nèi)燃機(jī)余熱煙氣進(jìn)入吸收式冷溫水機(jī)高壓發(fā)生器,缸套水進(jìn)入低壓發(fā)生器。溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)高壓發(fā)生器煙氣出口溫度一般為170℃,低壓發(fā)生器熱水出口溫度不低于80℃。
在供熱工況,內(nèi)燃機(jī)余熱煙氣進(jìn)入吸收式冷溫水機(jī)高壓發(fā)生器,缸套水進(jìn)人低壓發(fā)生器或熱水換熱器。冷溫水機(jī)煙氣出口溫度一般不低于130℃,熱水出口溫度不低于50℃。
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排氣的背壓較高,在一級(jí)常規(guī)余熱利用設(shè)備后還有條件再安裝第二級(jí)余熱利用設(shè)備,進(jìn)一步降低排煙溫度,利用較低品位的熱量。
3進(jìn)一步利用余熱的途徑
3.1煙氣余熱
煙氣的熱量包括兩部分,即顯熱和潛熱。煙氣顯熱可通過降低煙氣溫度的方式利用,但吸收式冷溫水機(jī)因工藝要求煙氣出口溫度不宜太低,煙氣熱量不能全部回收。天然氣的主要成分為甲烷,燃燒后排出的煙氣中含有大量水蒸汽,因?yàn)闇囟冗^低會(huì)造成煙氣冷凝腐蝕設(shè)備,所以系統(tǒng)主要設(shè)備的排煙溫度必須高于煙氣的露點(diǎn)溫度,煙氣中這部分水蒸汽含有大量潛熱,有效利用在經(jīng)濟(jì)上也是很有價(jià)值的。
1)制冷
在溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)高壓發(fā)生器煙氣出口設(shè)置煙氣換熱器,加熱進(jìn)入低壓發(fā)生器的缸套水,增加機(jī)組吸收制冷量,進(jìn)一步降低煙氣出口溫度,回收一部分煙氣顯熱。
2)供應(yīng)生活熱水
對(duì)有生活熱水需求的用戶,在溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)高壓發(fā)生器煙氣出口設(shè)置煙氣冷凝器,加熱生活熱水,因給水溫度較低,可回收煙氣中的大量冷凝潛熱。
3)供應(yīng)采暖熱水
對(duì)沒有生活熱水需求的用戶,在煙氣冷凝器側(cè)可設(shè)置熱泵,煙氣冷凝放出的熱量作為熱泵的低溫?zé)嵩矗a(chǎn)生的高溫水供應(yīng)采暖系統(tǒng)使用。熱泵的形式可以選用壓縮式熱泵或吸收式熱泵,吸收式熱泵可以用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)排出的高溫?zé)煔怛?qū)動(dòng),也可以天然氣直接
燃燒驅(qū)動(dòng)。
3.2低溫水余熱
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的低溫冷卻水主要是中冷器冷卻水,水溫一般低于50℃,一般工程都是設(shè)風(fēng)冷式散熱器將熱量排掉。雖然這部分熱量較少,利用價(jià)值不高,但設(shè)置風(fēng)冷式散熱器長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn),產(chǎn)生的噪音影響周圍環(huán)境。
1)采暖
因?yàn)橹欣淦骼鋮s水溫度低,不可能用于熱水采暖系統(tǒng),但可以用于熱風(fēng)采暖,冬季利用低溫水余熱。
2)預(yù)熱生活熱水
因?yàn)樗疁氐汀崃可?,僅由中冷器冷卻水加熱生活熱水很難滿足使用要求,可以用中冷器冷卻水預(yù)熱冷水,再用缸套水、煙氣或鍋爐加熱至要求溫度。
4小結(jié)
能源綜合利用率是評(píng)價(jià)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的重要指標(biāo),提高發(fā)電余熱的利用率,才能進(jìn)一步提高系統(tǒng)的能源綜合利用率。
由于用戶的負(fù)荷性質(zhì)和系統(tǒng)設(shè)置各不相同,我們?cè)谌細(xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,根據(jù)用戶冷熱負(fù)荷的用途、參數(shù)要求,結(jié)合場(chǎng)地條件、自動(dòng)化水平、用戶管理經(jīng)驗(yàn)及投資等情況,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上,分別采取適用的技術(shù)方案,收到了較好的效果。
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