天然氣在暖通空調(diào)中的應(yīng)用

天然氣在暖通空調(diào)中的應(yīng)用山東建筑大學(xué)熱能工程學(xué)院田貫三一、天然氣在鍋爐采暖中的應(yīng)用一）單戶燃?xì)獠膳?特點(diǎn)按加熱方式分：快速式和容積式排煙方式：強(qiáng)制排煙和強(qiáng)制給排煙兩種取暖形式：開放式和封閉式便利性可供衛(wèi)生熱水安全性經(jīng)濟(jì)性2、節(jié)約能源

調(diào)節(jié)靈活在任何時(shí)間開啟和關(guān)閉采暖系統(tǒng)?？梢灾患訜崮硞€(gè)或幾個(gè)房間。在夜間和家中無人的時(shí)間可關(guān)閉采暖系統(tǒng),從而省去了不必要的采暖耗熱。使用完全獨(dú)立，采暖溫度可以自主調(diào)節(jié)，采暖時(shí)間可自行控制。壁掛燃?xì)忮仩t效率高燃燒完全，排煙溫度低（500C~1200C）

熱效率在85%~95%之間，見圖1爐體散熱用于加熱廚房，省去廚房散熱器

無外熱網(wǎng)損失無外熱網(wǎng)損失和中間換熱損失動(dòng)力消耗少?zèng)]有外網(wǎng)，熱水循環(huán)循環(huán)動(dòng)力消耗少月份耗氣量（m3/月m2)耗氣量（m3/月m2)11月份0.690.56-0.82（15天）12月份1.821.65-2.001月份2.442.29-2.602月份1.591.50-1.683月份0.800.73-0.88（20天）全年7.577.06-8.07（125天）注：天然氣熱值8500kcal/m3,

壁掛鍋爐熱效率85%表：京津地區(qū)面積采暖耗氣量3存在問題壁掛鍋爐的質(zhì)量問題燃?xì)鉅t生產(chǎn)質(zhì)量不統(tǒng)一，有的保護(hù)系統(tǒng)不可靠或不完全，沒有質(zhì)保體系應(yīng)用氣質(zhì)變化大，在人工煤氣、碳五等雜質(zhì)多的燃?xì)鈶?yīng)用要注意安全使用培訓(xùn)不到位,售后服務(wù)不到位季節(jié)高峰問題

負(fù)荷的計(jì)算問題

老管網(wǎng)適應(yīng)性問題

安全問題

煙氣有組織排放問題

二）模塊化采暖模塊采暖

每個(gè)建筑單元、每個(gè)建筑或相臨的幾個(gè)建筑集中用一個(gè)燃?xì)忮仩t放采暖，是國(guó)外廣泛采用的一種采暖方式。1特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：建設(shè)靈活，集中采暖集中管理，外網(wǎng)熱損失小，易克服水力失調(diào)，節(jié)能，屬于分散采暖，在歐、美是一種廣為流行的采暖方式。返回缺點(diǎn)：占用單獨(dú)的鍋爐房，對(duì)住宅樓不能直接實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量，供熱效率略低于家用鍋爐，管理分散，NOx的排放量高于家用鍋爐。2耗熱量北京地區(qū)9-13m3/m23用途對(duì)公共建筑和商用建筑采暖非常適合。三）集中采暖1集中供熱多個(gè)建筑共用一個(gè)燃?xì)忮仩t房采暖，有較大的外熱網(wǎng)。采暖面積在數(shù)萬平方米以上，煙氣高空排放。2特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：投資較分散采暖省，可實(shí)現(xiàn)集中管理，對(duì)污染物可是實(shí)現(xiàn)高空排放。返回缺點(diǎn)：鍋爐熱效率相對(duì)較低，外網(wǎng)熱損失大，污染物排放總量大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)不靈活，外網(wǎng)投資大，不能直接解決熱計(jì)量問題。在建設(shè)初期系統(tǒng)利用率低。3耗氣量北京地區(qū)：

10-17m3/m24用途在污染物落地濃度要求較嚴(yán)格時(shí)，分散采排放污染物暖落地濃度超標(biāo)時(shí)，可采用集中采暖。四）各種采暖方式的比較

1投資單位：元項(xiàng)目家用鍋爐模塊鍋爐集中鍋爐面積(m2)100/戶100100鍋爐房1000-20001000-1500鍋爐3500-65001500-20001000-1500設(shè)備1000-1500500-1000外管網(wǎng)500-8001000-1500合計(jì)3500-65004000-63003500-5500平均500051504500返回2投資分析三種采暖方式的投資相差不大，區(qū)域鍋爐房略低。家用鍋爐可是實(shí)現(xiàn)分戶熱計(jì)量和室溫自動(dòng)控制，每戶節(jié)省分戶計(jì)量表及溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)閥2000元左右。家用鍋爐可是實(shí)現(xiàn)供衛(wèi)生水，節(jié)約電熱水器或煤氣熱水器投資1000-1500元/戶。3、運(yùn)行費(fèi)用分析項(xiàng)目家用鍋爐模塊鍋爐集中鍋爐面積(m2)100/戶100100燃?xì)赓M(fèi)1368元/760m31638/9101980/1100電耗78.3元/150度104.4/200度156.6/300度水耗32元/10m3192/60m3256/80m3鹽費(fèi)3.4/10kg5.1/15kg維修費(fèi)150元100元150元人工費(fèi)200元130元合計(jì)1628.3元2133.4元2397.7元4、污染物分析1）煙塵濃度：微量2）SO2濃度：微量3）CO2濃度家庭采暖：模塊采暖：集中采暖

1：1.25：1.454）NOx排放量國(guó)標(biāo)，環(huán)境中允許NOx的含量用面源模型對(duì)單戶采暖和集中采暖多排放點(diǎn)和無組織低空排放進(jìn)行估計(jì)。用高斯點(diǎn)源模型對(duì)區(qū)域燃?xì)忮仩t排放進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果見圖2用箱式模型對(duì)單戶采暖和模快采暖多排放點(diǎn)和無組織低空排放進(jìn)行估計(jì)。用高斯點(diǎn)源模型對(duì)集中燃?xì)忮仩t排放進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果見圖35建議從提高天然氣利用率和節(jié)能的角度來說天然氣采暖宜采用分散采暖采用分戶小型燃?xì)鉄崴疇t，可一家一戶自成系統(tǒng)，同時(shí)解決了采暖和熱水供應(yīng)問題。這一方式在歐、美、日本是一種流行的采暖方式。是居民建筑一種優(yōu)先選用的燃?xì)獠膳绞?。公共建筑和商業(yè)建筑應(yīng)優(yōu)先采用模塊采暖對(duì)污染物有高空排放要求的可采用集中采暖，但不宜推廣。在沒有天然氣地下儲(chǔ)氣庫的地區(qū)要控制發(fā)展天然氣采暖的發(fā)展返回五）燃?xì)廨椛洳膳?/p>

1、燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)主要由燃燒器、燃燒室、輻射管、反射器、真空泵等組成，它以天然氣、石油液化氣、燃?xì)獾葰怏w為熱煤、懸掛于室內(nèi)頂棚之下。

長(zhǎng)條形火焰2、燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的布置

3、燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)的適用范圍燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)是高大空間中最成功、最先進(jìn)的采暖系統(tǒng)，它主要適用于：

(1)軍事上各種庫房；

(2)飛機(jī)和維護(hù)保養(yǎng)機(jī)庫等機(jī)場(chǎng)航空設(shè)施；

(3)汽車、飛機(jī)、艦船等制造裝配車間；

(4)汽車站、火車站等高大候車室、檢修庫；

(5)糧食、煙草、飲料等大型倉儲(chǔ)建筑；

(6)超市、商場(chǎng)等商業(yè)大廳；

(7)花卉、蔬菜等農(nóng)業(yè)溫室、溫棚；

(8)體育館、藝術(shù)館等文化娛樂場(chǎng)所。其他輻射式采暖暖風(fēng)機(jī)，輻射采暖器等由于多數(shù)是把燃?xì)庖牍ぷ骱蜕畹姆块g，與目前我國(guó)使用天然氣的規(guī)定矛盾，在此不介紹。二、天然氣在空調(diào)中的應(yīng)用1、類型吸收式燃?xì)饪照{(diào)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮式熱泵天然氣燃燒熱或煙氣余熱的除濕冷卻式空調(diào)2、發(fā)展燃?xì)饪照{(diào)的優(yōu)勢(shì)減少電力、燃?xì)夤?yīng)的峰谷差多數(shù)電網(wǎng)最高負(fù)荷由各季轉(zhuǎn)向夏季最大負(fù)荷增長(zhǎng)率高于電量增長(zhǎng)率，峰谷差增大火力發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)與設(shè)備利用率逐年下降

空調(diào)負(fù)荷對(duì)電負(fù)荷特性的影響越來越大

北京市2002年各月最大電負(fù)荷與各月供氣負(fù)荷不均勻性降低電力系統(tǒng)因空調(diào)引起的高峰負(fù)荷提高淡季燃?xì)夤?yīng)的數(shù)量降低供電成本減少環(huán)境污染

3吸收式空調(diào)的經(jīng)濟(jì)分析

建設(shè)費(fèi)

折舊費(fèi)、維修費(fèi)、人工費(fèi)圖5－7空調(diào)單位冷輸出的折舊維修費(fèi)集中式水冷風(fēng)冷單元式燃?xì)饪照{(diào)能耗費(fèi)用分析

COP雙效1.1～1.3，平均1.2左右計(jì)算結(jié)果分析商業(yè)：一般0.63元/kwh

，對(duì)應(yīng)氣1.51元/m3

分時(shí)0.782/kwh，對(duì)應(yīng)1.87元/m3

非工業(yè)（辦公、學(xué)校、醫(yī)院等）、普通工業(yè)一般0.56元/kwh

，對(duì)應(yīng)1.35元/m3

分時(shí)0.654元/kwh

，對(duì)應(yīng)1.57元/m3目前1.7元/m3，對(duì)應(yīng)0.7元/kwh

原因：COP過低，對(duì)于三效COP＝1.6

1.7元/m3，對(duì)應(yīng)0.56元/kwh4燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵

經(jīng)濟(jì)分析單位冷輸出運(yùn)行費(fèi)用相等時(shí)的燃?xì)馀c電的價(jià)格關(guān)系燃?xì)?.8元/m3對(duì)應(yīng)電0.51元/kwh燃?xì)?.7元/m3對(duì)應(yīng)電0.47元/kwh水冷式經(jīng)濟(jì)性更好5、結(jié)論吸收式直燃機(jī)可起倒削峰填谷的作用吸收式直燃機(jī)制冷工況天然氣的利用率低于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，在用電制冷，不節(jié)能增加城市內(nèi)污染物排放壓縮式天然氣利用率高，目前還不普及天然氣調(diào)峰發(fā)電，在用電制冷天然氣利用效率高三、天然氣聯(lián)供

1、熱電冷聯(lián)供熱電聯(lián)產(chǎn)裝置吸收式制冷機(jī)壓縮式制冷機(jī)鍋爐供電供熱供冷電網(wǎng)電熱冷燃料熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)是指輸入一次能源（燃料）、產(chǎn)出熱量、電和冷量的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。2反映熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)性能的兩個(gè)參數(shù)能源利用效率－發(fā)電量和供熱量與燃料熱耗之比發(fā)電效率－發(fā)電量與燃料熱耗之比熱電聯(lián)產(chǎn)1（燃料）0.25（電）0.60（熱）鍋爐電廠0.75（燃料）0.25（電）0.60（熱）0.67（燃料）3、熱電（冷）聯(lián)供系統(tǒng)及其主要形式熱電聯(lián)產(chǎn)裝置鍋爐＋供熱汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)燃機(jī)燃料電池?zé)犭娐?lián)產(chǎn)裝置的主要形式CHPBCHP特點(diǎn)：當(dāng)熱電冷負(fù)荷匹配時(shí)，天然氣的利用率高可實(shí)現(xiàn)分布式電源，提高電的可靠性當(dāng)熱電冷負(fù)荷不匹配時(shí)，特別是熱和冷負(fù)荷變化較大時(shí)，天然氣的利用率降低，經(jīng)濟(jì)型也變差，發(fā)展熱電冷項(xiàng)目要慎重。四、天然氣在采用中應(yīng)用注意的問題1、采暖是季節(jié)負(fù)荷，要限制發(fā)展天然氣采暖是季節(jié)性負(fù)荷；天然氣長(zhǎng)輸系統(tǒng)是按平均供氣量設(shè)計(jì)的，原因是考慮氣源采氣的可調(diào)性和長(zhǎng)輸管線系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性；季節(jié)負(fù)荷是通過城市周圍地下儲(chǔ)氣庫來調(diào)節(jié)；全世界有500多座地下儲(chǔ)氣庫，美國(guó)370多座，其他150多個(gè)，其中中國(guó)4座，北京有三座。地下儲(chǔ)氣庫原理圖2、注意暖通空調(diào)負(fù)荷的均衡性3、天然氣采暖應(yīng)采用分散，禁止發(fā)展以蒸汽為介質(zhì)的集中采暖。蒸汽用戶宜采用分散蒸汽鍋爐解決。4、禁止簡(jiǎn)單的煤改氣5、天然氣吸收式直燃機(jī)能起到調(diào)峰作用，但能源利用率不高。6、天然氣是潔凈能源，注意煙氣余熱的利用。7、近幾年在山東發(fā)展天然氣采暖用戶要謹(jǐn)慎天然氣冷凝利用效率天然氣高效利用工藝北京市天然氣負(fù)荷年變化狀況2001年14.5億m32000年10.9億m31999年7.56億m3萬m3/月萬m3/月月2002年18.0億m3返回2000年2001年2002年請(qǐng)各專家位提寶貴意見并進(jìn)行指導(dǎo)！

謝謝

2007.8返回返回圖1壁掛鍋爐燃?xì)忮仩t熱效率與排煙溫度的關(guān)系

返回污染物名稱取值時(shí)間濃度限值濃度單位一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)氮氧化物

NOx年平均

日平均

1小時(shí)平均0.05

0.10

0.15