聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析_圖文

1、 第2期聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析72熱經(jīng)濟(jì)性分析為了確定能量損失的性質(zhì)、大小與分布,尋找提高能量利用率的方向,本文將對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行能分析與炯分析。2.1總熱效率總熱效率是聯(lián)供機(jī)組輸出的電、熱和冷的總能量與輸入能量的比值,即3600Pe+QH+Q。飾21瓦了式中:P。輸出的電功率,kw;B燃料的消耗量,k咖;Q。t'p燃料的低位發(fā)熱量,Wkg;QH單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外輸出的凈熱量,kJ/h;Q。單位時(shí)間內(nèi)對(duì)外輸出的冷量,kJ/h。嚴(yán)格的講,在計(jì)算孫時(shí)并未考慮電、熱和冷這三種能量在能質(zhì)品位上的差異,它是一個(gè)只能被用來(lái)在“燃料利用程度”方面與純發(fā)電的凝汽式電站進(jìn)行比較的純數(shù)量指標(biāo)。%值越

2、高,表示在同量燃料所釋放出的能量中,轉(zhuǎn)化為電能、熱能和冷能的份額比例越大,即燃料的利用程度越高。2.2炯分析方法炯是一種能量,具有能的量綱和屬性,但又與能的含義不同。系統(tǒng)在與給定環(huán)境的相互作用下,其能量中可以完全地連續(xù)轉(zhuǎn)化為任何一種其它形式能量的那一部分就叫做炯5。一般地講,能的“量”與“質(zhì)”是不統(tǒng)一的,而炯代表了能量中“量”與“質(zhì)”統(tǒng)一的部分,它不僅在一定程度上反映了能的“量”的大小,而且反映了“質(zhì)”的高低。無(wú)論是能量、熱、焓或者自由焓,一般地說(shuō)都不是滿(mǎn)意的量度,只有稱(chēng)之為炯的參數(shù)才是合適的量度。炯分析方法以炯概念為基礎(chǔ),以炯平衡為工具,經(jīng)過(guò)全面的分析和計(jì)算,可對(duì)能量系統(tǒng)或用能設(shè)備的局部或整

3、體的熱力學(xué)完善度做出評(píng)價(jià),炯分析方法可以應(yīng)用到很多場(chǎng)合,比如,在用能系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)新的能量系統(tǒng)和節(jié)能分析中起著指導(dǎo)作用。一般認(rèn)為環(huán)境狀態(tài)的炯為零,機(jī)械能全部是炯。系統(tǒng)所傳遞的熱量在給定環(huán)境下用可逆方式做出的最大有用功稱(chēng)為熱量炯,冷量炯是溫度低于環(huán)境溫度的熱量炯。嘞=一等dQ勖一陽(yáng)一睪加式中:%熱量炯,kJ/kg;島冷量炯,彤kg;%環(huán)境溫度,;卜系統(tǒng)溫度,。熱量炯和冷量炯的計(jì)算式相同,熱量炯為正值,冷量炯為負(fù)值。冷量炯意味著系統(tǒng)從冷物體或冷庫(kù)中吸收熱量時(shí)冷物體或冷庫(kù)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。在實(shí)際計(jì)算中,可以用下列表達(dá)式對(duì)熱量炯和冷量炯蓁霪稼藹;囂

4、a藿i飄霉;葭一簍:i;一彗蔫l薔瑩;鎣蓁正等。3對(duì)余熱鍋爐性能的考核對(duì)余熱鍋爐的性能試驗(yàn)應(yīng)該與整體性能試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行,雖然從道理上來(lái)說(shuō),如果機(jī)組整體性能滿(mǎn)足合同要求可以不再對(duì)余熱鍋爐性能進(jìn)行考核,但是,一旦整體性能不能滿(mǎn)足合同要求、要進(jìn)行責(zé)任分?jǐn)?燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)第20卷系統(tǒng)的總炯損失為El,對(duì)于多設(shè)備的熱力系統(tǒng)而言,總燥損失El為系統(tǒng)各設(shè)備的炯損失E1.i之和oEl=昱1.那么,炯效率也可以表示為:ExhEl仉x2i-隨著熱力學(xué)的不斷完善,人們將技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的因素引入熱力分析,提出了經(jīng)濟(jì)炯效率的概念6,73600P。+尺QH+PQ?！耙徽貿(mào)。,。t。p式中:z經(jīng)濟(jì)炯效率;R熱量經(jīng)濟(jì)炯值系數(shù)(供熱與

5、供電售價(jià)比;P冷量經(jīng)濟(jì)炯值系數(shù)(供冷與供電售價(jià)比。式中并沒(méi)有和熱力學(xué)“炯”直接有關(guān)的項(xiàng),但是R、P把熱價(jià)、冷價(jià)與電價(jià)聯(lián)系起來(lái),通過(guò)價(jià)格反映出熱、冷與功的能級(jí)不同,把技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的因素引入熱力分析中,能夠較好的反映熱力裝置的能源利用圖2冬季三種比較系統(tǒng)的總熱效率、炯效率、經(jīng)濟(jì)炯效率比較參數(shù)的選擇:汽輪機(jī)C12/4.9/0.49/470,額定抽汽量30h,額定進(jìn)汽量69.5h;汽輪機(jī)相對(duì)內(nèi)效率:m=79.46%;蒸汽初壓:4.9MPa;蒸汽初溫:470;燃?xì)獬鯗?硝=1100,硝下最佳壓比7r=12.3:壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度:夏季32;冬季5;春秋季15;壓氣機(jī)進(jìn)氣量:137.3084kg/s(四季相同;

6、溴化鋰制冷機(jī):江蘇雙良Sxz一520z型;電制冷機(jī):Jzs一啪一96型;優(yōu)劣。由上式可知,當(dāng)月、P一定時(shí),經(jīng)濟(jì)炯效率越高則表明系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的技術(shù)越完善。然而R、P對(duì)經(jīng)濟(jì)炯效率影響較大,如果R、P過(guò)高,導(dǎo)致蒸汽供熱與供冷平均售價(jià)與供電售價(jià)相差不大,在此情況下,盡管經(jīng)濟(jì)炯效率很高,由于用戶(hù)會(huì)直接選擇用電供熱或制冷,從而導(dǎo)致能源的浪費(fèi);同時(shí)還要考慮到各個(gè)地區(qū)對(duì)三者的需求關(guān)系等因素?？傊?經(jīng)濟(jì)炯效率目前還沒(méi)有廣泛應(yīng)用到熱經(jīng)濟(jì)分析方法中。冠、P系數(shù)的確定應(yīng)從實(shí)際出發(fā),考慮各種相關(guān)因素,才能對(duì)實(shí)際的應(yīng)用起指導(dǎo)作用。3實(shí)例分析為了更好的揭示聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供的熱經(jīng)濟(jì)性,本文分別對(duì)熱電冷三聯(lián)供、熱電聯(lián)供

7、與冷分產(chǎn)和熱電冷分產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算比較,分產(chǎn)的熱量和冷量分別由區(qū)域鍋爐房和電壓縮式制冷機(jī)供應(yīng),計(jì)算時(shí)將系統(tǒng)所耗能量折合成標(biāo)準(zhǔn)煤,根據(jù)能量供應(yīng)相等的原則,三種系統(tǒng)的供熱量、供冷量、供電量分別相等。電量不足部分均由電網(wǎng)取得。圖3夏季三種比較系統(tǒng)的總熱效率、炯效率、經(jīng)濟(jì)炯效率分產(chǎn)鍋爐:Sm600lO一95/70A型,設(shè)計(jì)效率78.7%;熱水分產(chǎn)鍋爐效率:70%;供電量: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;供熱水負(fù)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;聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率48%。 計(jì)算結(jié)果如表1所示。第2期聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析9表1計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目單位季節(jié)熱電冷聯(lián)供熱電聯(lián)產(chǎn)、冷分供熱電冷分供圖4春秋季三種比較系統(tǒng)的總熱效率、炯效率、經(jīng)濟(jì)炯效率計(jì)算結(jié)果分析:(1在冷、熱負(fù)荷穩(wěn)定的情況下,聯(lián)合循環(huán)的熱電冷三聯(lián)供節(jié)能效果明顯,尤其在有制冷負(fù)荷的夏季,總熱效率高達(dá)74.17%,比熱電冷分供高出約10個(gè)百分點(diǎn),燃料可利用程度高。春秋季節(jié)的炯效率略高于其它兩季,主要原因是本算例春秋季電負(fù)荷比較大,而電能的炯

9、利用率為百分之百。經(jīng)濟(jì)炯效率與總熱效率的變化趨勢(shì)相一致。(2冬季的熱電冷分供的炯效率明顯低于聯(lián)供的炯效率,主要原因是冬季供暖分產(chǎn)系統(tǒng)采用熱水鍋爐,消耗的是一次能源,而聯(lián)合循環(huán)三聯(lián)供系統(tǒng)采用的是經(jīng)過(guò)兩次發(fā)電的低品位熱能,炯效率高,從而在本質(zhì)上揭示了聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)越性。(3雖然其它兩個(gè)系統(tǒng)在夏季和春秋季節(jié)的炯效率較聯(lián)供系統(tǒng)小,但相差不大,主要原因是分產(chǎn)系統(tǒng)采用的電制冷機(jī)較溴化鋰吸收式制冷機(jī)的炯效率高,炯損失小。但溴化鋰吸收式制冷機(jī)采用的是低位熱能,總體上還是比電壓縮式制冷機(jī)節(jié)能。尺、P的變動(dòng)最多可以使經(jīng)濟(jì)炯效率相差10個(gè)百分點(diǎn),可見(jiàn),熱價(jià)、冷價(jià)和電價(jià)對(duì)經(jīng)濟(jì)炯效率影響很大。換言之,經(jīng)濟(jì)炯效率不僅與熱經(jīng)

10、濟(jì)性有關(guān),還與反映各種能量供求關(guān)系的價(jià)格體系密切相關(guān)。(5以上三種方法應(yīng)用于系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析,炯分析方法以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ),在一定程度上更加科學(xué)、合理。4結(jié)束語(yǔ)燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)三聯(lián)供系統(tǒng)是一種先進(jìn)的供能系統(tǒng),它提高了系統(tǒng)的熱效率,更加符合能量梯級(jí)利用的原則。聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)較其它形式的聯(lián)供系統(tǒng)有更廣泛的節(jié)能前景,在有條件的地方可以鼓勵(lì)應(yīng)用。另外,系統(tǒng)以天然氣為能源,減少了C02和其它有害氣體的排放,極大的改善了環(huán)境污染問(wèn)題。圖5R、P的變動(dòng)對(duì)經(jīng)濟(jì)炯效率z的影響當(dāng)然,燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)三聯(lián)供系統(tǒng)能否在實(shí)際中規(guī)劃建設(shè)還涉及到很多其它因素,諸如天然氣供應(yīng)、供熱和供冷的經(jīng)濟(jì)范圍等方面,

11、同時(shí),還要兼顧燃?xì)廨啓C(jī)、供熱設(shè)備和制冷機(jī)的效率和投資等,總之,要從節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則出發(fā),因地制宜,慎重研究,認(rèn)真決策。參考文獻(xiàn):1江麗霞,金紅光,蔡睿賢.冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)特性分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化研究J.工程熱物理學(xué)報(bào),2002.23(增刊:2l一24.2李培生,顧昌.用做功能力法分析熱電冷聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)性J.煤氣與熱力,2000.20(6:420一422.3荊有印,齊永霞,李春生.熱電冷三聯(lián)供熱經(jīng)濟(jì)性分析J.電站系統(tǒng)工程,2002.18(22931. (下轉(zhuǎn)第22頁(yè)22燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)第20卷進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的分析。3結(jié)束語(yǔ)由于環(huán)境壓力下吸熱燃機(jī)循環(huán)采用了回?zé)?因此不論從理論還是實(shí)際例子的分析,

12、其性能都明顯優(yōu)于簡(jiǎn)單BC循環(huán)的燃機(jī)裝置。另外,由于APGC工作在環(huán)境壓力下,使得流經(jīng)各元件的工質(zhì)容積流量增加,元件的通流部分尺寸增大,在一定程度上提高了元件的內(nèi)效率;針對(duì)微型和超微型燃機(jī)通流元件容積流量小帶來(lái)的設(shè)計(jì)困難,采用仰Gc循環(huán)可以提高效率;如果循環(huán)的參數(shù)設(shè)計(jì)合理,也將使APGC性能達(dá)到或超過(guò)燃機(jī)布萊頓回?zé)嵫h(huán)性能。在APGc裝置中,環(huán)境壓力下的燃燒便于采用低污染燃燒技術(shù)設(shè)計(jì)以及排氣的部分回流,達(dá)到低污染排放。從分析中還可以看出:6舊Z循環(huán)與微型燃機(jī)Bc布萊頓循環(huán)組成聯(lián)合循環(huán),提高了裝置能源利用率;在低壓余熱的動(dòng)力回收中更具明顯優(yōu)勢(shì);在熱電聯(lián)供和冷、熱、電聯(lián)供中有著廣闊的應(yīng)用前景。參考文

13、獻(xiàn):1s.Fujii,K.k蚰el【o,K.otard,Y.1bujikg吼.IiUr g明tIlIbine:a ne訊yproposedPIe陬】re Dmsion n8n磚Fired GTu|lbi鵬cycle(AP(七J.Tms.4l(eIIi出K舳el【o,曬y08lliOht8rIi,蹦dham1剛ikg眥,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鋤曲ient pre鯔llre g嬲turbim cyde刪G Wei

14、,XUE Ucllao,HUANG zhongyue(1.Sch00l0f EIIew鋤d Power E蟛lleeriIlg,Dali鋤UIliv畸ofkllIlolo舒,D8li鋤116024,Ch婦Ab咖d:Deep瑚鋤h0ftlle AH婦ent Pr姻ureG鵲Tb婦Cycle(APGCi8veIyIlec麟ary謝tlltlIe u驛nt d咖andforIIm幽c硫e嘲r 礎(chǔ)zatiarId en“刪lrn鋤tal pn持唧ad.IIl t11i8paper,tlle tht舭dc a眥lyBi8ab伽t AP(i8conducted and tl圮pe面珊蚰ce8tudi鶴0f

15、 AP(咒8nd tlle吲nbined BraytCycle aIld APcC11ave also becarIiedusing刪ial s洲on p8ckage艇潮礬舢S,based帆齜d船i印p哦叮眈糟0f350k'鋤all g曬乜】rbille.iIIlportant r嘴ld協(xié)are畔med甜ld slown the e】【te璐ive叩腳枷pmspect.腳觸:gas淵鵬;APGC;腳smdy(上接第9頁(yè)5王加璇,張樹(shù)芳.炯方法及其在火電廠中的應(yīng)用M.北京:水利水7焦樹(shù)建.燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)的理論基礎(chǔ)M.北京:清華大學(xué)出電出版社。1993.版社,2003.級(jí)利用與燃?xì)廨啓C(jī)總能系統(tǒng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19褐.版社,2006.nemlal eco舯Illic鋤alysis伽CQ口syst哪b嬲ed伽g嬲一steam coml湎ed cycleUU Y-鋤,GE Bin WANG PeihoIlg(So Ll_tI嘲st Umve瑪ity,N鋤jiIlg,210096,ClliImAbstr喊:G鵲一眥鋤伽出ned ccle witll CC船gy咖n is a l【ind0f啦w8y8lem for emrgy8upply,砌ch reaJi瑚齜