BCHP冷熱電聯(lián)產(chǎn)研究綜述

BCHF冷熱電聯(lián)產(chǎn)研究綜述班級(jí)：建環(huán)本1013姓名：樊印國(guó)學(xué)號(hào)：1042101302BCHP婁宇冷熱電聯(lián)產(chǎn)一、 BCHP勺基本概念BCHP是英文BUILDINGCOOLINGHEATING&POWER的簡(jiǎn)稱，我們稱之為婁宇冷熱電聯(lián)產(chǎn)或現(xiàn)場(chǎng)冷熱電聯(lián)產(chǎn)，是由一套系統(tǒng)解決建筑物電、冷、熱等全部需要勺建筑能源系統(tǒng)。BCHP可以是為單個(gè)建筑提供能源的較小型系統(tǒng)，也可以是為區(qū)域內(nèi)多個(gè)建筑提供能源勺分布式能源系統(tǒng)。作為空調(diào)能源應(yīng)用形式之一，BCHP系統(tǒng)能削減夏季電力峰值，填補(bǔ)夏季燃?xì)獾凸?，提高電力和燃?xì)獾呢?fù)荷率，減少公用事業(yè)投資，屬合理用能系統(tǒng)，被能源專家大力提倡；其系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便、施工周期短、自動(dòng)化運(yùn)行管理等優(yōu)點(diǎn)也為廣大工程技術(shù)人員所接受，因此，BCHP系統(tǒng)已成為目前世界各國(guó)大力提倡的新技術(shù)。在我國(guó)，隨著清潔能源——天然氣的普及使用，BCHP系統(tǒng)迎來了廣闊的發(fā)展前景。二、 BCHP的組成BCHP由發(fā)電設(shè)備和吸收式冷溫水機(jī)兩部分構(gòu)成。例如：由中國(guó)遠(yuǎn)大集團(tuán)開發(fā)的6種余熱利用型機(jī)組有單效蒸汽機(jī)、單效熱水機(jī)、排氣再燃機(jī)、排氣再燃熱交換并聯(lián)機(jī)、雙效排氣直熱機(jī)、單效排氣直熱機(jī)。用于BCHP系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備有：常規(guī)渦輪發(fā)電機(jī)組、微型渦輪發(fā)電機(jī)組、柴油發(fā)電機(jī)組、燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、燃料電池和外燃發(fā)電機(jī)組。三、 BCHP特點(diǎn)以燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組為能源中心的冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)是城市科學(xué)用能的有效途徑之一。它集中體現(xiàn)了能源供應(yīng)系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性、能源利用的合理性和高效性以及由于常規(guī)方式的經(jīng)濟(jì)性。冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在不同應(yīng)用場(chǎng)所的配置模式有很大不同，它主要取決于當(dāng)?shù)氐哪茉葱枨蠼Y(jié)構(gòu)。婁宇冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，是由發(fā)電機(jī)組燃燒天然氣首先產(chǎn)生電能，排除的廢熱通過余熱型吸收式冷溫水機(jī)組回收直接進(jìn)行制熱和制冷。由國(guó)內(nèi)某公司獨(dú)立開發(fā)研制的余熱型吸收式冷溫水機(jī)組使得冷熱聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化，該公司與美國(guó)能源部、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、馬里蘭大學(xué)等合作開發(fā)的“婁宇冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)圖”將吸收式冷溫水機(jī)組與歐美生產(chǎn)的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行“無接縫”組合，大幅度提高了能源利用率。目前，已有多套系統(tǒng)在世界各地運(yùn)行，專家認(rèn)為這是未來能源應(yīng)用的方向。其顯著特點(diǎn)如下：1、 BCHP是發(fā)電機(jī)與吸收式冷溫水機(jī)組的技術(shù)整合，吸收式冷溫水機(jī)組直接回收發(fā)電機(jī)煙氣和缸套冷卻水熱量，而不是經(jīng)過中間二次換熱，系統(tǒng)能源效率比傳統(tǒng)熱電聯(lián)供提高20%以上。目前，我國(guó)大約1/4以上的能源消耗在建筑物上，以提供照明、制冷、采暖、衛(wèi)生、熱水、通風(fēng)等。過去人們研究節(jié)能的努力都主要著眼于設(shè)備本身，而 BCHP則將發(fā)電和空調(diào)系統(tǒng)作為一個(gè)整體來考慮，在供熱和制冷時(shí)充分利用了發(fā)電設(shè)備排放的低品位熱量，實(shí)現(xiàn)終端能源的梯級(jí)利用和高效轉(zhuǎn)換，以避免遠(yuǎn)距離輸電和分配損失，使得能源利用總銷量由發(fā)電30%~35%，提高到70%~90%，大幅度降低了建筑能耗，提高了供能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。2、 BCHP可多種能源并用，控制上采用“余熱利用優(yōu)先”的原則，余熱不足或發(fā)電機(jī)不運(yùn)行時(shí)，采用燃燒機(jī)補(bǔ)燃方法，為用戶提供了多樣化的能源選擇，確保了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。3、 BCHP系統(tǒng)可利用婁宇閑置的備用發(fā)電機(jī)組，安裝在用戶附近，它不僅提供了低成本的電力，克服了集中式供電輸送距離遠(yuǎn)、能源形勢(shì)單一、大量熱能無法利用、能源浪費(fèi)嚴(yán)重的弊端，而且滿足了冷、熱負(fù)荷的需求，它為分布式能源的廣泛應(yīng)用建立起了模型， 并將大大緩解集中電網(wǎng)建設(shè)的投資壓力。4、 BCHP是能源得到高效利用，大幅度減少了溫室氣體及污染物的排放，使治理污染投資降低。有效促進(jìn)了環(huán)境改善，具有極大的社會(huì)環(huán)境效益。5、 BCHP徹底改變了電空調(diào)與電網(wǎng)爭(zhēng)電的局面，有效改善了電網(wǎng)負(fù)荷的不均衡性，提高了發(fā)電廠設(shè)備的負(fù)荷率；BCHP利用燃?xì)饣虬l(fā)電余熱制冷和制熱，填補(bǔ)了夏季燃?xì)庥昧康膰?yán)重不足，改善了電力和燃?xì)獠缓侠淼哪茉唇Y(jié)構(gòu)狀況。6、電制冷的大量增加，使電網(wǎng)電力負(fù)荷急劇膨脹，直接威脅供電的穩(wěn)定性和安全性。BCHP提供了可靠的電力品質(zhì)和供電安全，尤其是對(duì)供電安全和穩(wěn)定性較高的用戶，可使電網(wǎng)及其脆弱的供電方式不再威脅用戶，擺脫了電網(wǎng)拉閘限電、電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害（如地震，風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭(zhēng)等）等突發(fā)性事故帶來的供電危機(jī)，避免了因停電造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失。7、 BCHP有多種系統(tǒng)配套模式，電力、制冷、制熱負(fù)荷容量搭配靈活，不受冷、熱、電負(fù)荷的相互制約，BCHP機(jī)組可與不同種類、規(guī)格、打消的發(fā)電機(jī)組匹配，可滿足各種樓宇冷、熱、電負(fù)荷要求。8、 BCHP的大型化和集中管理，促進(jìn)了區(qū)域空調(diào)的迅速發(fā)展，可大幅度降低機(jī)組裝機(jī)總?cè)萘?，減少設(shè)備總投資，提高制冷制熱設(shè)備系統(tǒng)效率，同時(shí)確保了對(duì)燃料的集中管理，獲得廉價(jià)的燃料、最少的人員配置等，有效降低了系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。9、 BCHP系統(tǒng)回收余熱取消了余熱鍋爐（壓力容器）及復(fù)雜的水系統(tǒng)，既簡(jiǎn)化了機(jī)房系統(tǒng)管理，減少了城市安全隱患，又減少了機(jī)房面積，節(jié)約了系統(tǒng)設(shè)備投資。10、BCHP系統(tǒng)運(yùn)行壽命長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)余熱直燃機(jī)使用壽命為 20年以上，發(fā)電機(jī)使用壽命同樣可達(dá)25年以上，大修周期大都在30000~60000小時(shí)之間。11、BCHP系統(tǒng)設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)單，具備暖通和供電設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師即可著手BCHP系統(tǒng)設(shè)計(jì)。12、BCHP系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)便捷，系統(tǒng)集成化程度高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和無人化值守。四、 BCHP的應(yīng)用模式模式1：蒸汽輪機(jī)+溴冷機(jī)工作原理：鍋爐燃燒產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電后的乏汽或從蒸汽輪機(jī)中的抽汽進(jìn)入蒸汽制冷機(jī)制冷同時(shí)一部分進(jìn)入熱交換器采暖或提供衛(wèi)生熱水。根據(jù)實(shí)際蒸汽品質(zhì)（壓力等），可以選擇雙效或單效蒸汽機(jī)應(yīng)用特點(diǎn)：1、根據(jù)對(duì)熱電廠"以熱定電"的要求，采用BCHP可以大大提高熱電廠的用熱量，提高熱電廠的負(fù)荷率，提高經(jīng)濟(jì)效益。2、如果汽輪機(jī)抽汽或乏汽不被用掉，則其發(fā)電量和發(fā)電效率都將下降，因此夏季使用蒸汽溴冷機(jī)可以顯著提高綜合效率；3、該模式適合于各個(gè)規(guī)模的火電廠或熱電廠。模式2：燃?xì)廨啓C(jī)+排氣回收型冷溫水機(jī)工作原理：燃?xì)廨啓C(jī)中高溫高壓氣體帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電后排出，這時(shí)還保持著相當(dāng)?shù)臏囟龋ㄒ话阍?00C以上），并具有較高的含氧量。溴化鋰制冷機(jī)可以直接回收排氣余熱進(jìn)行制冷，也可以將排氣作為助燃空氣進(jìn)行第二次燃燒，二次燃燒回收熱效率更高，達(dá) 95％以上。應(yīng)用特點(diǎn)：1、尾氣余熱直接由溴化鋰?yán)錅厮畽C(jī)回收進(jìn)行制冷、采暖并提供衛(wèi)生熱水，無須另加然交換器，系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單，造價(jià)低。2、熱效率高，COP通常在1..27以上；3、制冷負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣，最小制冷量可達(dá) 6萬大卡/時(shí)，可滿足各類建筑物的冷、熱、電的要求。4、適用該模式的溴化鋰空調(diào)有：排氣直熱單效冷溫水機(jī)、排氣直熱雙效冷溫水機(jī)、排氣再燃冷溫水機(jī)或排氣再燃熱交換冷溫水機(jī)等4中機(jī)型。5、使用建筑物：燃?xì)廨啓C(jī)電廠或燃?xì)廨啓C(jī)自備電站的改造，特別適合于簡(jiǎn)單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)電廠（站），其經(jīng)濟(jì)性特別顯著。6、系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量可用于建筑物的空調(diào)或燃?xì)廨啓C(jī)本身的進(jìn)氣冷卻或其他工藝?yán)鋮s。模式3：遠(yuǎn)大公司一體化BCHP系統(tǒng)采用微型渦輪發(fā)電機(jī)+余熱利用型冷溫水機(jī)，共有3種型式：型式一：微型渦輪發(fā)電機(jī)+排氣直熱單效冷溫水機(jī)工作原理：Parallon75kW燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)的排氣送入單效冷溫水機(jī)，余熱用于制冷或采暖。應(yīng)用特點(diǎn)：排氣余熱全部進(jìn)入冷溫水機(jī)加以利用，熱損失??；受排氣量限制，制冷或供熱量較小，制冷量為 6萬大卡/時(shí)；適用于小型建筑場(chǎng)合使用。型式二：微型渦輪發(fā)電機(jī)+排氣再燃型冷溫水機(jī)工作原理：Parallon75kW燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)高溫富氧排氣（溫度 250C，含氧量18%）進(jìn)入冷溫水機(jī)直接進(jìn)行燃燒利用，提供制冷、采暖和衛(wèi)生熱水。應(yīng)用特點(diǎn)：利用了排氣中的余熱和氧氣充分燃燒，余熱利用率達(dá) 95％以上，冷溫水機(jī)能耗大幅度降低；電力、空調(diào)、采暖和衛(wèi)生熱水幾種負(fù)荷容量搭配靈活，可以滿足不同場(chǎng)合的需要，缺點(diǎn)是排氣在部分負(fù)荷時(shí)不能全部利用，須排空；特別適合于已使用遠(yuǎn)大直燃機(jī)的用戶，改造非常簡(jiǎn)單，只需將燃燒機(jī)換成高溫燃燒機(jī)；型式三：微型渦輪發(fā)電機(jī)+排氣再燃/熱交換并聯(lián)型冷溫水機(jī)工作原理：Parallon75kW燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)排氣余熱一部分被溴冷機(jī)的稀溶液回收，另一部分參與二次燃燒，對(duì)外提供制冷、采暖和衛(wèi)生熱水。應(yīng)用特點(diǎn)：發(fā)電后的排氣余熱得到充分利用，冷溫水機(jī)能耗最大限度降低，避免了模式二的缺點(diǎn)；電力、空調(diào)、采暖和衛(wèi)生熱水幾種負(fù)荷容量搭配靈活，可以滿足不同場(chǎng)合的需要；特別適合于已使用遠(yuǎn)大直燃機(jī)的用戶，只需在直燃機(jī)基礎(chǔ)上更換燃燒機(jī)并增加第3熱交換器即可。模式4：燃?xì)廨啓C(jī)前置循環(huán)+溴冷機(jī)工作原理：燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電后排出的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐回收，產(chǎn)生的蒸汽供蒸汽吸收式制冷機(jī)制冷，其余通過熱交換器提供采暖 /衛(wèi)生熱水或供工業(yè)用戶使用。應(yīng)用特點(diǎn)：夏季采暖/熱水負(fù)荷最小的時(shí)候，蒸汽溴冷機(jī)可以充分利用燃?xì)廨啓C(jī)余熱制冷，保證較高的系統(tǒng)綜合能源利用效率。適合于燃?xì)廨啓C(jī)電廠或燃?xì)廨啓C(jī)熱電廠。模式5：燃?xì)猓羝啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)+蒸汽制冷機(jī)工作原理：燃?xì)廨啓C(jī)排出的尾氣通過余熱鍋爐回收轉(zhuǎn)換為蒸汽，注入蒸汽輪機(jī)發(fā)電，發(fā)電后的乏汽或抽汽供蒸汽制冷機(jī)制冷，其余部分可用于提供采暖或衛(wèi)生熱水。當(dāng)然燃?xì)廨啓C(jī)或余熱鍋爐的排氣同樣可以驅(qū)動(dòng)排氣直熱型和排氣再燃型制冷機(jī)。應(yīng)用特點(diǎn)：比簡(jiǎn)單循環(huán)和前置循環(huán)發(fā)電具有更高的發(fā)電效率；與汽輪機(jī)發(fā)電中的應(yīng)用類似，溴冷機(jī)可以有效提高夏季發(fā)電量和發(fā)電效率，并且減小用電峰谷差；適用于聯(lián)合循環(huán)電廠（站）。模式6：內(nèi)燃發(fā)電機(jī)+余熱利用型直燃機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)基于柴油發(fā)電機(jī)技術(shù)，燃料和空氣進(jìn)入氣缸混合壓縮燃燒并做功，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過聯(lián)桿機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。排氣、缸套冷卻水的余熱由余熱利用型冷溫水機(jī)產(chǎn)生制冷/采暖/衛(wèi)生熱水。應(yīng)用特點(diǎn)：余熱中高溫排氣量較小且含氧量低，不能再燃利用；制冷/采暖/衛(wèi)生熱水、電力幾種形式的負(fù)荷容量搭配比較靈活；系統(tǒng)組合簡(jiǎn)便，適合于現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)電站或現(xiàn)有直燃機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造?？梢杂糜谠撓到y(tǒng)的制冷機(jī)有：熱水機(jī)、排氣制熱單效 /雙效制冷機(jī)。模式7：燃料電池+余熱利用型直燃機(jī)工作原理：燃料電池利用燃料和空氣的電化學(xué)反應(yīng)供應(yīng)電力，同時(shí)產(chǎn)生出蒸汽、廢水、排氣等。通過溴化鋰制冷機(jī)回收這部分廢熱，提供制冷 /采暖/衛(wèi)生熱水。應(yīng)用特點(diǎn)：1.發(fā)電效率和能源綜合利用率都較高；2.發(fā)電不是利用燃料燃燒，污染排放小，環(huán)保效益顯著；制冷/采暖/熱水和電力能量負(fù)荷容量配置靈活，可以用于各種場(chǎng)合；由于材料價(jià)格的關(guān)系，燃料電池目前還未達(dá)到商業(yè)化生產(chǎn)。可以用于該系統(tǒng)的制冷機(jī)有：蒸汽機(jī)、熱水機(jī)、排氣制熱單效 /雙效制冷機(jī)。五、 BCHP的應(yīng)用實(shí)例北京有一個(gè)房地產(chǎn)公司最近要開發(fā)建設(shè)一座高層公寓大樓。因?yàn)橛须娞?，勞?dòng)部門要求至少兩路供電，