基于燃气内燃机的热电冷三联供系统

专题研讨ＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＭａｃｈｉｎｅｒｙ

制冷空调

与电力机械

基于燃气内燃机的热电冷三联供系统

刘月琴１，２，

代炎３，

叶水泉２，４

（１．杭州华电华源环境工程有限公司，杭州３１００３０；２．浙江省空调蓄能与节能重点实验室，杭州３１００３０；

３．深圳市电子院设计有限公司，深圳５１８０３１；４．国电机械设计研究院，杭州３１００３０）

摘要：主要了探讨基于燃气内燃机的热电冷三联供ＣＣＨＰ的运行模式及其设计方法，并与常规系统进行了经济性比较。

关键词：热电冷三联供；

中图分类号：ＴＫ０１

内燃机；余热利用

文章编号：１００６－８４４９（２００８）０３－０００１－０５

文献标识码：Ｂ

０引言

热电冷三联供ＣＣＨＰ（ＣｏｍｂｉｎｅｄＣｏｏｌｉｎｇ，Ｈｅａｔｉｎｇ

＆Ｐｏｗｅｒ）是一种建立在能量的梯级利用基础上，将制

（采暖和卫生热水）及发电过程一体化的多联冷、供热产总能系统，目的在于提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。

典型热电冷三联供系统一般包括：动力系统和发（供电）、余热回收装置（供热）、制冷系统（供冷）电机

等。针对不同的用户需求，热电冷三联供系统方案的可选择范围很大：就动力装置而言可选择外燃烧式（蒸汽动力装置）、内燃烧式（燃气动力装置）、燃料电池以及采用太阳能、风力等可再生能源等；就制冷方式而言可选择压缩式、吸收式或其它热驱动制冷方式，还可以根据用户的性质、条件来选择大规模热电冷三联供生产装置和设在用户现场的三联供装置。

热电冷三联供系统可以广泛应用于同时具有电力和空调需求的场所，如工厂、医院、大型商场、酒店、生活小区和工业园区等。

［１］

ＣＣＨＰ的比例从４％提高到８％，到２０２０年ＣＯ２的排放

量将减少３０％，有利于环境保护；

（３）缓解电力短缺，平衡电力峰谷差。ＣＣＨＰ采用自发电，可以避开电网用电高峰，并且大大提高了建筑供电可靠性和安全性；

（４）扩大了燃气使用量，平衡燃气峰谷差；（５）投资回报率高，具有良好的经济性。

２热电冷三联供系统常见的几种配置模式

（１）对各种规模的火电厂或热电厂，较适合采用

“蒸汽轮机＋蒸汽型溴化锂吸收式冷热水机组”模式。从蒸汽轮机抽汽或利用发电后的乏汽驱动蒸汽型溴化锂吸收式冷热水机组，进入汽水换热器换热对外供热水或者直接对外供蒸汽；

（２）以燃气轮机发电的热电冷三联供系统，适合采用“燃气轮机＋烟气（补燃型）溴化锂吸收式冷热水机组”模式。燃料进入燃气轮机燃烧产生高温、高压烟气（补燃推动燃气轮机发电机组发电，排烟直接进入烟气型）溴化锂吸收式冷热水机组，驱动机组制冷（制热），对外提供空调冷（热）水。当排烟量较小时启动补燃系统，由补燃提供机组热量；

（３）以燃气轮机—蒸汽轮机联合循环发电的热电冷三联供系统，适合采用“燃气轮机＋（补燃型）余热锅炉＋蒸汽轮机＋蒸汽型溴化锂吸收式冷热水机组”模式。燃料进入燃气轮机燃烧产生高温、高压烟气推动燃

１热电冷三联供的特点

（１）与集中式发电－远程送电比较，ＣＣＨＰ可以大

大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率一般为

３０％～４０％；而ＣＣＨＰ的能源利用率可达到８０％～９０％，

且没有输电损耗；

（２）ＣＣＨＰ在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜力：据有关专家估算，如果将现有建筑实施

制冷空调

与电力机械

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专题研讨

（２）电力：并网不售电；

（３）燃料：以气为主，以油为补，还可采用可再生能源、二次能源等；

（４）发电装置的功率接近或小于工程要求的电力（一般不超过总容量的７０％），并具有较大的调节灵活性，要依照全年用热、用电负荷曲线进行选择。发电装置应具有气体、液体双燃料能力，并且保证发电机组全年处于较高的运行状态。

如图２，需根据年度电力、热能和冷量的能源需求曲线，来确定相应的热电冷三联供配置方案。

热能和冷量逐时负荷如图３，需根据设计日电力、

曲线考虑合适的形式及运行模式，使电力与热能、冷量需求相互协调，以达到综合效率最高的目的。如果与蓄冷、蓄热等技术结合，可以达到减小系统配置及提高系统综合效率的目的。

用电负荷率冷负荷率热负荷率

电网

气轮机发电机组发电，排烟进入（补燃型）余热锅炉，产生高温、高压蒸汽推动蒸汽轮机发电机组发电，发电后的乏汽或从蒸汽轮机抽汽用于驱动蒸汽型溴化锂吸收式冷热水机组，进入汽水换热器换热对外供热水或者直接对外供蒸汽；

（４）以内燃机发电的热电冷三联供系统，适合采用“内燃机＋烟气热水（补燃型）溴化锂冷热水机组”模式。燃料进入内燃机燃烧室燃烧，使内燃机输出机械功带动发电机组发电，内燃机排放的高温烟气及缸套热水直接进入烟气热水（补燃型）溴化锂冷热水机组，驱动机组制冷（制热），对外提供空调冷（热）水。

根据目前国内外已建热电冷三联供系统来看，模式１）、２）、３）适合用于规模相对较大的区域式热电冷三联供系统ＣＣＨＰ，向周边建筑供冷、供暖、供生活热水和电力。由于这类系统相对比较独立，根据国际和国内的惯例，一般称之为“能源岛”系统。图１所示为广州大学城的“能源岛”系统示意图。

［２］

３．５ＭＰａ蒸汽

０．５ＭＰａ抽汽

蒸汽凝结水

１３０℃热媒水热媒水回水锅炉补水

电压缩式制冷机组

冷水

余热锅炉

用

负荷率

抽凝式蒸汽轮机发电机

变电站

电力

１０．９０．８０．７０．６０．５０．４０．３０．２０．１０１

２３４

５６７时间／月

图２热／电／冷年负荷曲线

高温烟气

０．５ＭＰａ蒸汽

８９１０１１１２

溴化锂吸收式制冷机组

凝结水

冷水

户

发电机燃气轮机

０．５ＭＰａ蒸汽

液化天然气（ＬＮＧ）

凝结水回收

热水制备站生活热水

图１燃气轮机＋余热锅炉＋蒸汽轮机＋溴化锂吸收式及电制冷式机组示意图

模式（４）较适合于楼宇的热电冷三联供系统（ＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｏｌｉｎｇ，Ｈｅａｔｉｎｇ＆Ｐｏｗｅｒ），向本楼宇ＢＣＨＰ

供冷、供暖、供生活热水和电力，同时也可实现临近系统的互相支援和补充。

１

０．９０．８０．７０．６０．５０．４０．３０．２０．１

０１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７１８１９２０２１２２２３２４

负荷率

时间／ｈ

图３热／电／冷日负荷曲线

３楼宇热电冷三联供系统设计原则

楼宇热电冷三联供系统设计原则为：

（１）系统配置：一种是“兼顾冷热电负荷”，根据楼

４内燃机热电冷三联供系统

宇冷热电负荷配置ＢＣＨＰ系统，兼顾余热利用和楼宇能源负荷；另一种是“以电定热（冷）”，根据楼宇配电负荷确定发电机功率，冷热根据发电机余热来配套制热设备 …… 此处隐藏：2032字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……