分布式燃氣冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的設(shè)計

1、分布式燃氣冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的設(shè)計班級：電氣13-4班學(xué)號04131586姓名：倉傳林一、簡介分布式燃氣冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)（DES/CCHP系統(tǒng)）是一種建立在能量梯級利用概念基礎(chǔ)上，以天然氣為一次能源，同時產(chǎn)生電能和可用熱（冷）能的分布式供能系統(tǒng)。作為能源集成系統(tǒng)，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)按照功能可分成三個子系統(tǒng)：動力系統(tǒng)（發(fā)電）、供熱系統(tǒng)（供暖、熱水、通風(fēng)等）和制冷系統(tǒng)（制冷、除濕等）。目前多采用燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機作為原動機，利用高品位的熱能發(fā)電，低品位的熱能供熱和制冷，從而大幅度提高系統(tǒng)的總能效率，降低了燃氣供應(yīng)冷熱電的成本。聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的具體應(yīng)用取決于許多因素，包括：電負荷大小，負荷的變化情況、空間的要求、

2、冷熱需求的種類及數(shù)量、對排放的要求、采用的燃料、經(jīng)濟性和并網(wǎng)情況等。二、發(fā)展條件1供能系統(tǒng)分布化趨向；2天然氣使用推廣；3電力和天然氣的季節(jié)性峰谷差；4能源利用效率的要求。三、設(shè)計方法（一）設(shè)計的原則與要求DES/CCHP系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)置、負荷匹配合理的情況下，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)越性才能真正體現(xiàn)出來。根據(jù)國內(nèi)外分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)驗，設(shè)計時必須注意的問題為：1. 嚴格按設(shè)計流程先進行方案設(shè)計；2. 準(zhǔn)確預(yù)測冷熱電負荷及負荷變化規(guī)律；3. 根據(jù)負荷規(guī)律合理確定運行方式；4. 合理選擇發(fā)電機組類型和容量；5. 最終優(yōu)化設(shè)計冷熱電系統(tǒng)。DES/CCHP系統(tǒng)設(shè)計通常依據(jù)下述原則：一種是以電定冷（

3、熱），即根據(jù)建筑配電負荷來確定發(fā)電機功率，根據(jù)發(fā)電機尾氣余熱來配套制冷和制熱設(shè)備，這種方式注重了余熱回收效率，再考慮樓宇冷熱負荷要求；另一種方式是以熱（冷）定電，即根據(jù)建筑的冷熱負荷確定發(fā)電機功率。由于項目對能源的需求主要是電力、采暖、制冷和生活熱水，其中熱力和制冷一般是無法得到外部支持的，而電力可以依靠電網(wǎng)補充，所以在燃氣發(fā)電裝置的選擇上，主要依照“以熱（冷）定電”的原則，這樣可以兼顧余熱利用效率和樓宇能源負荷，綜合性能好。（二）主要設(shè)計流程1根據(jù)建筑種類和建筑規(guī)模確定冷、熱、電的需求量及日、月負荷規(guī)律。2確定三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)冷熱點供應(yīng)量，提供選型依據(jù)。3確定動力系統(tǒng)發(fā)電機種類、發(fā)電容量、發(fā)電效率

4、。4確定系統(tǒng)余熱利用量及方式。5設(shè)定余熱系統(tǒng)運行參數(shù)。6設(shè)定冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運行參數(shù)。7確定系統(tǒng)運行方式。8確定技術(shù)及經(jīng)濟指標(biāo)。包括年發(fā)電量、年余熱量、年燃料消耗量、余熱利用量、余熱利用率、系統(tǒng)總效率等。9與其他供能方式的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)進行比較，看是否滿足要求。10若滿足要求，則最終確定系統(tǒng)方案，準(zhǔn)備進入施工階段。若不滿足要求，則重新進行機組的選型，調(diào)整技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，直至滿足要求為止。（三）對環(huán)境影響最小冷熱電聯(lián)產(chǎn)是環(huán)保型能源供應(yīng)系統(tǒng)，天然氣燃燒設(shè)備的排放指標(biāo)本來就很小，再加上一些低氮處理技術(shù)，可使氮氧化物的排放值降得很低。但發(fā)電機噪聲和振動的危害應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計時合理解決。（四）發(fā)電機組優(yōu)化配置寧小

5、勿大當(dāng)建筑物的冷熱電負荷預(yù)測有難度時，應(yīng)本著寧小勿大的原則確定發(fā)電機發(fā)電能力和余熱利用能力，電力不足部分由市電補充，熱、冷不足部分由直燃機或鍋爐+吸收式制冷機補充，以保證三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。以避免出現(xiàn)由于設(shè)備選擇過大、系統(tǒng)長期低效運行的不利情況。（五）發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定供電與市電并網(wǎng)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定經(jīng)濟運行取決于發(fā)電機與市電的并網(wǎng)運行，對于100kW的發(fā)電機應(yīng)爭取與市電并網(wǎng)，以提高供電的穩(wěn)定性、連續(xù)性和系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性。從發(fā)電機設(shè)備看，發(fā)電機的控制系統(tǒng)能夠保證發(fā)電電壓、頻率與并聯(lián)在一起的市電側(cè)完全相同，且不對市電構(gòu)成危害，市電側(cè)及發(fā)電機側(cè)均可采取措施保證相互的安全。（六）冷熱電負荷的準(zhǔn)確預(yù)測冷熱

6、電負荷的目標(biāo)是：根據(jù)建筑類型、使用規(guī)律、建筑圍護結(jié)構(gòu)、窗墻比、當(dāng)?shù)貧庀髼l件等預(yù)測冬季熱負荷和夏季冷負荷月日規(guī)律及其峰谷值；分析建筑物各種用電負荷的特點，分別預(yù)測電負荷在冬季、夏季和過渡季的月日規(guī)律以及峰谷值；詳細分析冷熱電負荷在一年四季的匹配規(guī)律，以便確定合理的發(fā)電機容量及系統(tǒng)的運行方式。冷熱電負荷的預(yù)測有三種基本的方法，在實際計算時可根據(jù)具體條件選擇使用：第一種方法是根據(jù)現(xiàn)有的建筑規(guī)范和建筑物特征，通過對建筑的各組成元素如建筑圍護結(jié)構(gòu)（墻體、屋面、門窗）的傳熱系數(shù)、體形系數(shù)、窗墻比、遮陽，以及采暖、空調(diào)、照明設(shè)備最小能效指標(biāo)等規(guī)定計算出一個限值。第二種方法是在現(xiàn)有建筑的改造項目中，可根據(jù)歷史

7、記錄的負荷數(shù)據(jù)，進行進一步的數(shù)據(jù)分析與計算，采用一定的計算模型對當(dāng)前建筑負荷的需求量進行估計和預(yù)測。以上兩種方法計算方法明確，客觀，能夠比較廣泛地從各個側(cè)面反映了建筑的綜合能耗性能，而且可以方便的轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟指標(biāo)，直接與建筑運行的成本相關(guān)聯(lián)，比較容易被接受和運用。第三種方法是使用計算機專業(yè)軟件對建筑及其能耗系統(tǒng)進行模擬，這是建筑能耗系統(tǒng)效率評價和建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一致性評估的一種有效方法，針對性好，計算精度高。但以此為基礎(chǔ)的眾多評價工具，大多是針對建筑師或暖通設(shè)備工程師等專業(yè)人員設(shè)計，建筑的實際使用者或者業(yè)主、物業(yè)管理等不具備建筑能源系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識的人員，則無法通過這種方式對自己的房屋能耗狀況有

8、一個基本的了解。這種方法和第一種方法適合在建筑的設(shè)計初期使用，使用期中可與第二種方法得到的數(shù)據(jù)進行比較修正。（七）系統(tǒng)構(gòu)成模式選擇典型分布式燃氣冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)一般包括：動力系統(tǒng)和發(fā)電機（供電）、余熱回收裝置（供熱）、制冷系統(tǒng)（供冷）等。針對不同的用戶需求，系統(tǒng)方案的可選擇范圍很大，在系統(tǒng)構(gòu)成方式和各設(shè)備選型時應(yīng)全面考慮。四、醫(yī)院冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的設(shè)計（一）方案能源配置的原則以電力負荷定容量，不足冷量由電制冷補充，不足熱量由城市熱網(wǎng)補充；電力并網(wǎng)不上網(wǎng)。因此燃氣發(fā)電裝置的功率選擇原則是：平均負荷+尖峰負荷接近或小于醫(yī)院要求的電力負荷，并具有較大的調(diào)節(jié)靈活性。（二）技術(shù)方案方案設(shè)計范圍是：醫(yī)院全年用

9、電、冬季供暖、夏季病房樓制冷。醫(yī)院其他區(qū)域的夏季制冷沿用原有的電制冷方式及設(shè)備，不作改動。根據(jù)以上設(shè)計范圍，本方案擬選用2臺燃氣輪機發(fā)電機組，1臺為平均負荷機組，1臺為基本負荷機組。2臺機組根據(jù)電負荷需要分時段運行，為整個醫(yī)院提供基本負荷，不足部分由城市電網(wǎng)補充；產(chǎn)生的蒸汽一部分用于供暖及制取生活熱水，一部分用于制冷，一部分用于衛(wèi)生消毒及蒸煮。供暖不足部分由城市熱網(wǎng)補充，蒸汽不足部分由燃氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽補充。-2-多余的部分熱量可送入城市熱網(wǎng)，這里城市熱網(wǎng)還起到蓄熱的作用。圖1是本方案的工藝流程總圖。電片機fll電亠仇當(dāng)!爐卜1拇扎施巾舟胸翅葡AHI”-3-圖2醫(yī)院每天分時段用電負荷示意圖（三

10、）運行方案熱電冷三聯(lián)產(chǎn)方案的經(jīng)濟性主要取決于機組怎樣運行，合理的運行方案可減少能源損失，降低能耗，創(chuàng)造最大效益。運行方案由醫(yī)院每天各時段的熱、電、冷負荷決定。根據(jù)本方案的設(shè)計原則，電負荷決定了機組的運行時段及臺數(shù)，蒸汽需要量決定了燃氣鍋爐的運行時間，熱和電的缺口可隨時由城市熱網(wǎng)及電網(wǎng)補充。醫(yī)院每天分時段的用電負荷情況如圖2所示。（四）設(shè)備選型1、燃氣輪機發(fā)電機組（見表1）表1燃氣輪機發(fā)電機組參數(shù)平均負荷機組尖峰（基本）負荷機組數(shù)量/臺11型號GPC10DGPC06D發(fā)電量（15°C時）/kW1000610產(chǎn)生蒸汽/（t/h）3.582.48天然氣消耗量/（m3/h）396280注：燃氣輪機發(fā)電機組自帶余熱鍋爐。2、蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組燃氣輪機發(fā)電機組選定后再選擇機組的外圍設(shè)備?？梢杂袃煞N不同的方式來利用燃氣輪機的排煙：一種方式是燃氣輪機的排煙進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽。夏季，蒸汽進入蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組制取冷水，向用戶提供冷量，冷量不足時啟動輔助電制冷機（或燃氣直燃機）供冷；冬季，蒸汽進入換熱器制取熱水，向用戶提供部分熱量，不足部分由城市熱網(wǎng)補充。另一種方式是燃氣輪機的排煙直接進入煙氣溴化鋰吸收式冷熱水機組。夏季，煙氣溴化鋰吸收式冷熱水機組用于制冷，向用戶提供冷水，冷量不足時進行補燃，產(chǎn)