熱電冷三聯(lián)產(chǎn)在中國地區(qū)的應(yīng)用

熱電冷三聯(lián)產(chǎn)在中國地區(qū)的應(yīng)用

拉閘限電現(xiàn)象嚴(yán)重改革開放以來，中國人民的物質(zhì)生活水平顯著提高。城市居民區(qū)、社區(qū)和建筑從上面爬出來，家庭環(huán)境得到了顯著改善。人們越來越注重生活的質(zhì)量和舒適度。集中供熱采暖范圍由原來的只集中在黃河以北地區(qū),現(xiàn)已向南方發(fā)展,同時(shí)南方還提出了集中制冷的要求。南方冬季濕度平均為70%左右,室內(nèi)溫度約5℃或更低,過去多采用煤爐、電熱取暖器等采暖設(shè)備,難以維持室內(nèi)溫度。南方夏季的平均濕度80%左右,不但氣溫高而且持續(xù)時(shí)間長,現(xiàn)一般多采用電風(fēng)扇、空調(diào)等降溫設(shè)備。這些采暖、降溫設(shè)備能耗高,使得這些地方夏季電力供應(yīng)紛紛告急,特別是近兩年,拉閘限電現(xiàn)象頻頻發(fā)生,給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生活帶來嚴(yán)重影響。采用熱電冷三聯(lián)產(chǎn)不僅能滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的需要,還可節(jié)約能源,減輕環(huán)境污染,是今后節(jié)能工作的發(fā)展方向。1熱電冷聯(lián)產(chǎn)冷電劑利用技術(shù)的工作原理眾所周知,熱電聯(lián)產(chǎn)方式利用可調(diào)抽汽式汽輪機(jī)組或背壓式汽輪機(jī)組,由于用作過一部分功的蒸汽對外供熱,從而減小機(jī)組的冷源熱損失,使熱電聯(lián)產(chǎn)的熱經(jīng)濟(jì)性高于凝汽式電廠和熱、電分產(chǎn)的生產(chǎn)方式。特別是當(dāng)采用背壓式汽輪機(jī)組生產(chǎn)時(shí),因其冷源熱損失完全被充分有效利用,所以其熱經(jīng)濟(jì)性最高。但由于背壓式汽輪機(jī)組的熱電負(fù)荷相互牽制,而實(shí)際上,在夏季電負(fù)荷處于高峰時(shí),熱負(fù)荷偏低,在冬季熱負(fù)荷高時(shí),電負(fù)荷處于低谷,這就給機(jī)組的運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來困難,造成背壓式汽輪機(jī)組在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。如果夏季與冬季有同樣大的熱負(fù)荷,就可充分利用背壓式汽輪機(jī)組的優(yōu)勢,使機(jī)組的運(yùn)行處于最優(yōu)化狀態(tài),從而提高熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。解決這一問題最佳方式就是熱電冷三聯(lián)產(chǎn)。熱電冷三聯(lián)產(chǎn)就是將已在汽輪機(jī)中作過一部分功的蒸汽在冬季對外供熱或供暖,而在夏季這部分熱負(fù)荷可以通過制冷設(shè)備生產(chǎn)6-8℃的冷水,與采用中央制冷系統(tǒng)一樣,供用戶工藝?yán)鋮s或空調(diào)之用。熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的制冷方式有蒸汽壓縮制冷、蒸汽噴射制冷和吸收式制冷,蒸汽壓縮制冷要消耗高品位的電能和機(jī)械能。蒸汽噴射制冷需采用較高壓力的蒸汽(高品位的熱能)。吸收式制冷是用高沸點(diǎn)的物質(zhì)(吸收劑或溶劑),在一定條件下可以吸收(或溶解)低沸點(diǎn)物質(zhì)(制冷劑或溶質(zhì))組成二元溶液。溶液的溫度低,溶質(zhì)的溶解度就大;溶液的溫度高,溶質(zhì)的溶解度就小,利用溶液的這一特性制冷。吸收式制冷有氨-水吸收制冷和溴化鋰-水吸收制冷。氨-水吸收制冷是以氨為制冷劑,水為吸收劑,溴化鋰-水吸收制冷是用溴化鋰作吸收劑,水為制冷劑。現(xiàn)在溴化鋰-水吸收制冷技術(shù)比較成熟,這類制冷設(shè)備性能穩(wěn)定,被廣泛采用。溴化鋰-水吸收制冷機(jī)又有單效型(只有一級蒸汽發(fā)生器)和雙效型(采用兩級蒸汽發(fā)生器)之分,雙效型的制冷效率比單效型高。熱電冷三聯(lián)產(chǎn)的熱電廠,冬季時(shí),在汽輪機(jī)中做過一部分功的蒸汽在熱網(wǎng)加熱器中加熱成100℃左右的熱水供采暖用戶,回水經(jīng)回水泵升壓后重新進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器。在夏季,熱網(wǎng)中的熱水或汽輪機(jī)抽出或排出的低品位蒸汽,進(jìn)入吸收式制冷裝置(如圖1所示),在蒸汽發(fā)生器1中作為加熱介質(zhì),將蒸汽發(fā)生器中的二元溶液加熱,使低沸點(diǎn)的制冷劑(水或氨)蒸發(fā),蒸汽進(jìn)入冷凝器6中由冷卻水冷卻為飽和液體,經(jīng)減壓調(diào)節(jié)器5節(jié)流降壓后,其溫度和壓力下降,形成干度很低的濕蒸汽,在冷藏室7中定壓吸熱而汽化,成為干飽和蒸汽,然后進(jìn)入吸收器2。在吸收器中有高沸點(diǎn)的吸收劑(溴化鋰或水)溶液自蒸汽發(fā)生器經(jīng)節(jié)流降壓器3后進(jìn)入吸收器,將制冷劑的水蒸汽或氨蒸汽吸收加濃。在吸收過程中制冷劑蒸汽凝結(jié)放出的熱量被冷卻水帶走,以保持吸收器內(nèi)的吸收劑溶液有較低的溫度,從而能吸收更多的制冷劑蒸汽。濃縮后的制冷劑和吸收劑二元溶液,通過溶液泵4送入蒸汽發(fā)生器中,再利用加熱介質(zhì)進(jìn)行加熱,使低沸點(diǎn)的制冷劑溶液重新蒸發(fā)進(jìn)入冷凝器,從而完成循環(huán)。加熱介質(zhì)在蒸汽發(fā)生器放熱后通過回水泵返回。2以廢熱作為供熱熱源1)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)可充分發(fā)揮背壓式汽輪機(jī)組優(yōu)勢,提高電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。2)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)在采用吸收式制冷過程中,用溶液泵壓縮溶液,在蒸汽發(fā)生器中用消耗低品位的熱能來代替空調(diào)中的壓縮機(jī)耗能,從而大大降低電能或機(jī)械能的消耗。這種制冷裝置如果利用廢熱(如燃用工業(yè)企業(yè)排放的廢氣,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)中的余熱)作為供熱熱源,對于節(jié)約能源,減少公害意義會更大。3)熱電廠在夏季熱負(fù)荷低時(shí),其熱化系數(shù)明顯降低,熱經(jīng)濟(jì)性較差。若夏季有制冷負(fù)荷,就可用低品位的汽輪機(jī)抽汽或排汽,采用蒸汽動力循環(huán)加溴化鋰-水吸收式集中制冷,其循環(huán)熱效率達(dá)65%以上,這樣在不增加機(jī)組容量的情況下,滿足了高峰負(fù)荷時(shí)的用電、供熱與制冷的需求,緩解了供電緊張的矛盾。4)供冷設(shè)備與系統(tǒng)可與供熱設(shè)備與系統(tǒng)共用部分管道和設(shè)備,如泵、制冷熱源的管道等,以節(jié)省投資。5)熱電冷三聯(lián)產(chǎn)利用溴化鋰-水吸收制冷方式,取代了空調(diào)壓縮機(jī)制冷方式,從而保護(hù)了環(huán)境。溴化鋰-水吸收制冷中的吸收劑溴化鋰,不會對環(huán)境造成污染。而目前廣泛應(yīng)用的空調(diào)制冷劑氟里昂,揮發(fā)進(jìn)入大氣后,破壞臭氧層,嚴(yán)重危害環(huán)境。3影響三個(gè)電池性能的主要因素是加熱和冷卻三相稱的1冷聯(lián)壓機(jī)組如上所述,在背壓式汽輪機(jī)組與可調(diào)抽汽式機(jī)組具有同樣的熱、冷負(fù)荷的情況下,背壓式汽輪機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用較小,投資較低,所以在新建熱電冷三聯(lián)產(chǎn)電廠中占據(jù)優(yōu)勢。在熱、冷負(fù)荷較小,而用電負(fù)荷較大時(shí),由于背壓式機(jī)組的排汽參數(shù)較高,熱經(jīng)濟(jì)性較差,所以此時(shí)可調(diào)抽汽式機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性較好。對于已采用背壓式機(jī)組加凝汽式機(jī)組的熱電廠,在供熱、供冷負(fù)荷處于高峰時(shí),利用背壓式機(jī)組的優(yōu)勢,在供熱、供冷負(fù)荷處于低谷時(shí),利用凝汽式機(jī)組發(fā)電,熱電冷三聯(lián)產(chǎn)所帶來的收益將會更佳。但對于新建電廠,采用背壓式機(jī)組加凝汽式機(jī)組的生產(chǎn)方式,投資勢必增加。2輪機(jī)作功量對熱電熱經(jīng)濟(jì)性的影響供熱或供冷所用抽汽或排汽參數(shù)降低,會使抽汽或排汽在汽輪機(jī)中的作功量增加,同樣條件下,機(jī)組的效率增加,熱電廠的熱經(jīng)濟(jì)性提高。但當(dāng)蒸汽的品位降低時(shí),為保證同樣的制冷量要采用冷卻面積更大的制冷機(jī),使制冷設(shè)備投資增加。3雙效機(jī)機(jī)組的噴汽效率熱電廠的供熱介質(zhì)主要是蒸汽和熱水。以蒸汽作為供熱介質(zhì)時(shí),制冷設(shè)備可采用雙效機(jī),但由于蒸汽在輸送過程中,壓損大,使得汽輪機(jī)抽汽或排汽的參數(shù)提高,機(jī)組效率下降;以熱水作供熱介質(zhì)時(shí),可使汽輪機(jī)抽汽或排汽的參數(shù)降低,機(jī)組效率提高,熱網(wǎng)效率也較高,但制冷設(shè)備只能用單效機(jī)。4影響熱電冷聯(lián)邦冷聯(lián)合反應(yīng)的因素?zé)犭娎淙?lián)產(chǎn)制冷方式為吸收式,吸收式制冷機(jī)有單效型或雙效型,在條件允許的情況下應(yīng)盡量使用雙效機(jī)。影響熱電冷三聯(lián)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的因素還有很多,如汽輪發(fā)電機(jī)組的容量、蒸汽初參數(shù)、供熱介質(zhì)的參數(shù)、制冷站位置與規(guī)模、供熱和供冷負(fù)荷特性等。整個(gè)系統(tǒng)規(guī)模大,投資多,運(yùn)行維護(hù)工作量大,因而應(yīng)對其在全面深入地分析、研究、定量計(jì)算的基礎(chǔ)上,進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方可組織實(shí)施。4地下空間分布在我國,輕紡、化工、醫(yī)藥、冶金、機(jī)械等工業(yè)企業(yè)及賓館、劇院、大型商場及城市居民區(qū),既需要供熱,也需要供冷。同時(shí)商場、娛樂設(shè)施及城市居民生活小區(qū)相對集中,為發(fā)展熱電冷三聯(lián)產(chǎn)提供了有利條件。由于熱電冷三聯(lián)產(chǎn)有著良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,必將成為發(fā)電廠節(jié)能的方向。高效節(jié)約型聯(lián)合能量生產(chǎn)方式熱電冷三聯(lián)產(chǎn)就是熱電廠