天然氣供能應(yīng)用韓舒伊張世南天津市燃氣熱力規(guī)劃設(shè)計院天津市300191摘要:隨著國家發(fā)展,環(huán)境問題凸顯,作為替代傳統(tǒng)化石能源的清潔能源,天然氣供能應(yīng)用具有很好的發(fā)展前景。天然氣供能靈活,可以通過能量的梯級利用,進行冷、熱、電三聯(lián)供,也可以通過一套系統(tǒng)實現(xiàn)冷、熱聯(lián)供,以及單純供熱。關(guān)鍵字:清潔能源、天然氣、三聯(lián)供中圖分類號:F40722文獻標識碼:A2013年,全國霧霾發(fā)生頻率之高、波及面之廣、污染程度之嚴重前所未有。國家高度重視空氣質(zhì)量下降現(xiàn)狀,2013年6月14日,國務(wù)院召開常務(wù)會議,確定了大氣污染防治十條措施,包括減少污染物排放,全面整治燃煤小鍋爐:加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu),加大天然氣等清潔能源供應(yīng)等。燃燒天然氣二氧化硫和粉塵排放量幾乎為零,與燃煤相比,氮氧化合物排放量減少45%,二氧化碳排放量減少52%;與燃油相比,氮氧化物排放量減少63%,二氧化碳排放量減少26%天然氣代替煤及石油等化石能源有助于減少霧霾及酸雨形成,改善環(huán)境質(zhì)量天然氣已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)的炊事燃料,在供熱、制冷、發(fā)電以及分布式能源系統(tǒng)的應(yīng)用中,天然氣占有越來越重要的位置。一、天然氣冷、熱、電三聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)( CCHP/Combined Cooling Heating and Power)是指將能源生產(chǎn)系統(tǒng)以小規(guī)模、分散的方式配置在用戶附近,可獨立輸出冷、熱和電能,并根據(jù)用戶的需求進行能源供應(yīng)。天然氣冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)首先利用燃氣輪杋或燃氣內(nèi)燃機燃燒天然氣優(yōu)先做功進行發(fā)電,回收余熱用于制冷、供暖和生活熱水。實現(xiàn)了能源的品位對等、溫度對口、梯級利用,減少中間輸送環(huán)節(jié)損耗,實現(xiàn)資源利用最大化,能源總利用效率超過80%吲。排煙裝置變電設(shè)備力負荷燃氣輪機電燃氣內(nèi)燃機機燃料電池等余熱回收裝置吸收制冷}丬空調(diào)負荷燃氣直燃機熱水負荷燃氣鍋爐采暖負荷圖1天然氣冷、熱、電聯(lián)供系統(tǒng)示意圖Figure 1 Diagram of Combined Cooling, Heating and Power Systen天然氣冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)具有高效、環(huán)保、靈活、可靠的優(yōu)勢,并且可以全年使用,能夠有效平衡電力及燃氣供應(yīng)系統(tǒng)峰谷差。但由于自發(fā)電上網(wǎng)審批手續(xù)復(fù)雜,以及初投資較高等因素對三聯(lián)供技術(shù)的發(fā)展進行了制約,三聯(lián)供技術(shù)的發(fā)展需要政府出臺相關(guān)鼓勵政策雖然天然氣三聯(lián)供系統(tǒng)具有很大的發(fā)展優(yōu)勢,但是不能盲目應(yīng)用,必須考慮用戶對系統(tǒng)的適用性,根據(jù)實際用戶需求從節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟三方面進行綜合評價。適合使用天然氣冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)的用戶一般應(yīng)具有以下特征:(1)全年電力負荷、熱力負荷(供熱水、空調(diào)和采暖)穩(wěn)定且設(shè)備使用率高(2)電力負荷與熱力負荷逐時變化類似(3)熱電比相對較高(4)對供能安全性有很高要求的用戶;(5)需要避免超高壓受電的場合。天然氣冷、熱、電三聯(lián)供組成形式、設(shè)備容量、工藝流程及運行方式,應(yīng)根據(jù)負荷需求形式、負荷大小、燃氣供應(yīng)條件和冷、熱、電、氣的價格,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。全年供冷量、供熱量和供電量應(yīng)根據(jù)逐時負荷曲線計算二、天然氣冷、熱聯(lián)供系統(tǒng)隨著人們對生活品質(zhì)的提高,對環(huán)境舒適性要求也越來越高。燃氣型空調(diào)能夠做到機多用,冬季供暖,夏季制冷,同時兼顧提供生活熱水,提高了設(shè)備利用率,節(jié)約了設(shè)備投資費用和機房面積,并且方便系統(tǒng)的管理和控制。燃氣空調(diào)設(shè)備自身耗電少,可節(jié)約高品位的電力資源。在空調(diào)用電高峰的夏季,能夠緩解城市電力緊張,起到削峰(電力高峰)填谷(燃氣低谷)的雙重作用。常用的燃氣空調(diào)設(shè)備主要有燃氣型直燃機和燃氣熱泵1、燃氣型直燃機燃氣型直燃機,即燃氣型溴化鋰吸收式冷熱水機組,是以燃氣為燃料,燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫煙氣為熱源,通過吸收式制冷循環(huán)原理工作,為中央空調(diào)系統(tǒng)提供冷、熱源,并可提供生活熱水。燃氣型直燃機在運行上具有很大優(yōu)勢(1)操作簡單,操作人員無需持鍋爐工操作證;2)機組可設(shè)置在單獨機房內(nèi),或地下室、中間樓層或屋頂(3)機組運轉(zhuǎn)安靜,振動小,噪聲在75^80dB(A),適用于環(huán)境要求安靜的場所;4)機組無高壓爆炸危險,安全可靠;(5)能夠根據(jù)負荷變化調(diào)節(jié)供冷、供熱量。燃氣型直燃機被廣泛用于酒店、商場、醫(yī)院、辦公樓宇以及等各種需要空調(diào)的大型公建或中、小型區(qū)域冷熱聯(lián)供。2、燃氣熱泵空調(diào)系統(tǒng)燃氣熱泵空調(diào)系統(tǒng)是以天然氣為能源,利用燃氣發(fā)動機作為驅(qū)動力,通過冷媒循環(huán)過程完成熱量從低溫側(cè)向高溫側(cè)傳遞,從而實現(xiàn)制冷和供熱。燃氣熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要組成部分有室外機、室內(nèi)機、連接管路、配套系統(tǒng),制冷劑等。夏季運行由燃氣發(fā)動機驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn),吸收室內(nèi)熱量并排出室外,完成制冷循環(huán)。冬季運行由燃氣發(fā)動機驅(qū)動壓縮機運轉(zhuǎn),吸收室外熱量和燃氣發(fā)動機排出的熱量,并送入室內(nèi),顯著提高了供暖能力。燃氣熱泵對環(huán)境具有較強的適應(yīng)性,無需設(shè)置機房,在冬季能夠充分利用燃燒排熱,避免了電熱泵效果差、需除霜的弊病。燃氣空調(diào)系統(tǒng)室外機可以充分利用裙房樓頂或建筑屋頂,設(shè)備啟停靈活,能夠?qū)崿F(xiàn)分層控制,適用于中小型商玚、賓館、辦公樓、醫(yī)院、餐館等場所天然氣供熱系統(tǒng)、燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)燃氣鍋爐是燃煤鍋爐的最直接的替代品,能夠從根本上解決粉塵、廢水、廢渣、有害氣體等的排放。與燃煤鍋爐的大范圍供熱不同,燃氣鍋爐可以更靈活的分散在各個小區(qū)或負荷集中區(qū),可以根據(jù)需要靈活調(diào)整供熱溫度和時間。燃氣鍋爐具有以下主要優(yōu)勢:(1)結(jié)構(gòu)緊湊,效率高;(2)無需燃料儲備,結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)簡化3)設(shè)備維修保養(yǎng)費用低,運行周期長。燃氣鍋爐按供熱介質(zhì)分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐,出于安全和衛(wèi)生考慮,除工廠生產(chǎn)用蒸汽外,一般住宅及公建供熱介質(zhì)均為熱水按照燃氣熱水鍋爐承受壓力大小,可將燃氣鍋爐分為承壓熱水鍋爐和常壓熱水鍋爐。承壓鍋爐和常壓鍋爐區(qū)別主要包括(1)承壓鍋爐具有爆炸的危險。而常壓鍋爐始終與大氣相通,不承壓,沒有爆炸危險,安全性能好;(2)承壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵設(shè)在回水管。而常壓熱水鍋爐供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵設(shè)在供水管。(3)承壓熱水鍋爐能控制高溫熱水不氣化,因此供水溫度范圍廣,可以提供高溫熱水。而常壓熱水鍋爐只能供應(yīng)小于100℃的低溫水2、燃氣壁掛爐供暖對于大戶型、復(fù)式、別墅等住宅結(jié)構(gòu),對家庭供暖和衛(wèi)生用水提出了更高的要求。燃氣壁掛爐能夠進行分戶式采暖、洗浴,方面解決了開發(fā)商小區(qū)自建鍋爐房供熱的多種難題,另一方面燃氣壁掛爐提供了更定制式服務(wù),具有強大的家庭中央供暖功能,能滿足多居室的采暖需求,各個房間能夠根據(jù)需求隨意設(shè)定舒適溫度,也可根據(jù)需要決定某個房間單獨關(guān)閉供暖,并且能夠提供大流量恒溫衛(wèi)生熱水,供家庭沐浴、廚房等場所使用燃氣壁掛爐的優(yōu)勢很多(1)安全可靠,自控程度高2)隨時啟停,溫度可控:(3)熱效率高,減少熱量輸送損失;4)一機多用,同時供暖及提供生活熱水。每戶可根據(jù)各自負荷情況,選擇合適的機型和額定功率,靈活布置,實現(xiàn)個性化需求。燃氣壁掛爐適用于住宅、別墅等需要供熱或熱水的場所。3、燃氣輻射供暖燃氣輻射供暖是利用天然氣經(jīng)過燃氣輻射器燃燒,輻射出各種波長的熱射線,熱射線在物體上投射形成熱效應(yīng)進行供暖的方式。燃氣輻射供暖形式包括:燃氣紅外線輻射器供暖、煙氣輻射管供暖、燃氣熱水地板供暖等。輻射供暖比對流供暖具有以下優(yōu)勢:(1)輻射供暖幾乎不加熱環(huán)境空氣,因此輻射供暖空氣溫度低于同等供熱條件下對流供暖,節(jié)約能溽(2)可根據(jù)需要靈活布置,隨時啟停(3)人體舒適感高燃氣紅外線輻射供暖適用范圍很廣,適宜應(yīng)用在高大空間的建筑供暖,如廠房、倉庫、機庫、大型超市、花卉暖棚等場所四、結(jié)論天然氣作為清潔能源,合理利用能夠有效的改善環(huán)境質(zhì)量。天然氣供能的發(fā)展為供熱、供冷及供電產(chǎn)業(yè)提供了更多選擇。在具體工程中,必須根據(jù)實際能量需求,在進行供能方案對比和經(jīng)濟性分析后,確定供能形式。充分、合理的利用天然氣資源,發(fā)揮其優(yōu)勢和作用。山李先瑞,劉笑;燃氣供熱的現(xiàn)狀與展望[J北京節(jié)能;2000年02期阿周鳳起;冷熱電三聯(lián)供天然氣利用新方向[J建筑科技;2006年17期