关于热电冷三联供系统环保节能问题的探究

关于热电冷三联供系统环保节能问题的探究

付会欣

付会欣

河北建筑设计研究院有限责任公司050011

【摘要】热电冷三联供系统是一种利用一次天然气能源的高品位热能发电，同时，将高温尾气中的低品位热能用于供暖或驱动吸收式制冷机供冷的能源系统。该系统最大的特点就是不同品质的能源被最合理的逐级利用，具有良好的社会效益，已被越来越多的人所青睐。

【关键词】热电冷三联；节能；环保；经济

随着经济的不断发展，天然气作为一种清洁气体能源逐步替代了以煤炭为主的能源。天然气在使用过程中与煤炭及其他燃料相比，燃烧容易、燃烧效率高、燃烧时产生的热量高，并且在燃烧时清洁干净，不会产生灰渣和烟尘，也不会产生含有大量有害物SO2、NOx、CO2、CO等的有害废气。因此，天然气作为一种天然优质的洁净、高能燃料，已被越来越多的人所使用。热电冷三联供系统夏季在发电的同时可进行热力制冷，有效地减少人们对电能的需求量，可起到填气谷、削电峰的作用。冬季在发电的同时可以有效利用高温烟气中的余热，减少冬天天然气的用量，减少环境污染。

一、热电冷三联供系统的组成及工作原理

热电冷三联供系统主要是由燃气发电系统、余热交换系统和冷、热站系统组成。首先，天然气在燃气发电系统内燃烧进行发电，燃气发电系统在发电过程中产生的高温尾气将余热交换器内的水加热为蒸汽。在冬季将该蒸汽供给热交换器，用于采暖或提供生活热水。在夏季则可以通过吸收式制冷机进行制冷。热电冷三联供系统原理如图1所示。

（图1热电冷三联供原理图）

二、热电冷三联供的优点

热电冷三联供系统有利于控制有害气体的排放、能够减少氟造成的温室效应，在环境方面具有较好的效益，符合国家的环保要求。结合各地情况，大力发展热电冷三联供，提高能源利用水平，对我国国民经济的发展是具有重要意义的。

1、减少有害气体

燃料在燃烧过程中，会产生CO，CO2，SOx等有害气体，CO进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使能与氧气结合的血红蛋白数量急剧减少，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。CO2排放在大气中会导致温室效应，SOx则是形成酸雨的主要物质，热电冷三联供使用循环硫化床锅炉技术，可以提高CO的燃烬度，从而降低CO的排放量。同时，循环硫化床锅炉技术采用低温燃烧、分段燃烧等技术，并可以在燃烧过程中填加石灰石来进行锅炉炉内脱硫，这样便可控制SOx的排放。

2、减少氟污染

传统压缩式制冷采用氟利昂(CFC)作为制冷剂会引起臭氧层破坏而导致温室效应。热电冷三联供采用吸收式制冷，采用水作为冷剂，溴化锂作为吸收剂，运行时无氟污染，具有良好的环境效益。

三、热电冷三联供系统节能性分析

下面将通过制冷系统的当量热力系数并通过采用不同型号燃汽轮机的总能耗这两个方面，对热电冷三联供系统与热电联产冷分产系统进行比较，来分析热电冷三联供系统的节能性。

1、通过制冷系统的当量热力系数进行节能性分析

比较同种类型制冷机的制冷效果，通常可以用制冷机的性能系数进行比较。电压缩式制冷机的性能系数为而吸收式制冷机的性能系数为。热电冷三联供系统一般采用的是吸收式制冷机，而热电联产冷分产系统采用的则是电压缩式制冷机。但对于不同类型的制冷机来说，由于输入能源的种类和品质不同，因此，不同类型的制冷机不能简单地用制冷机的性能系数仅仅从量上进行比较，还要从能源品质上进行比较，以便更有效地进行节能性分析。当量热力系数就是从能源品质的方面进行考虑，把不同种类、品质的能源均转换为一次能源进行比较。因此，对热电冷三联供系统与热电联产冷分产系统进行比较，应该用当量热力系数将能源全部转换为一次能源进行比较，这样才更加准确。

将制冷量为950kW的热电冷三联供吸收式制冷系统与热电联产冷分产电压缩式制冷系统的节能性进行分析比较，如表1和表2所示。根据吸收式制冷系统和电压缩式制冷系统的当量热力系数表达式，将表1中的能耗转换为一次能耗进行比较。计算结果如表2。从表1和表2中可以看出：热电冷三联供系统比热电联产冷分产系统节能。制冷量为950kW的热电联产冷分产系统的一次能耗为979.38kW，而制冷量为950kW的热电冷三联供系统的一次能耗只有896.22kW，可节约一次能耗量为979.38-896.22=83.16kW，节约率为83.16kW&pide;950kW=8.6%。

（表2两种制冷系统的能耗计算表）

2、通过采用不同型号燃气轮机的总能耗比较进行节能分析

下面就通过采用不同型号的燃气轮机，分别对热电冷三联供系统和热电联产冷分产系统的系统总能耗进行比较。从表3中的比较结果可以看出：

（表3不同型号燃汽轮机联产系统与分产系统总能耗比较）

(1)对于热电厂来说，不论是采用背压式蒸汽轮机还是采用抽凝式蒸汽轮机，热电冷三联供系统总是比热电联产冷分产系统要节能，节能的多少与蒸汽轮机的型号与种类有关；

(2)对于不同型号的背压式蒸汽轮机来说，由于工作参数的不同，联产与分产其节能的程度也有所不同。发电功率越大的背压式蒸汽轮机其节能的程度就越高。即B6-35/5型号的蒸汽轮机节能3.1%，B12-35/10型号节能3.9%，B25-90/10型号的节能就达到了4.1%；

(3)对于不同型号的抽凝式蒸汽轮机来说，同样由于工作参数的不同，联产与分产其节能的程度也有所不同，其节能的顺序由大到小依次为C25-90/10＞C12-35/10＞C6-35/5；

(4)抽凝式蒸汽轮机总体的节能效果没有背压式蒸汽轮机的节能效果好，抽凝式蒸汽轮机最高节能只能达到3.1%，而背压式蒸汽轮机最低的节能就能达到3.1%，最高可以达到4.1%。

四、结论

本文通过对制冷量为950kW的热电冷三联供系统与电压缩式制冷系统的一次能耗的比较和采用不同型号燃气轮机联产系统与分产系统总能耗的比较，可以看出热电冷三联供系统的节能效益。同时，该系统对夏季填气谷削电峰，对冬季减少天然气的用量十分重要。以天然气为能源的热电冷三联供系统中的吸收式制冷机组，能减少CFC类物质对臭氧层的破坏，有利于保护环境。同时，该系统对能源可以进行阶梯利用，对节能和可持续发展有着十分重要的意义。

参考文献：

[1]熊霞利.热电冷三联产系统的节能研究[D].华中科技大学,2004.

[2]刘妮,邬志敏,欧阳新萍.燃气热电冷三联产总能系统的热经济性分析[J].暖通空调,2004,07:108-109+111.