第29卷第10期煤氣與熱力Vol 29 No 102009年10月Gas heatOct.2009燃?xì)馊紵c應(yīng)用咚 Saa天然氣燃燒利用效率的評價及鵬(中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院,天津300074)摘要:分析了天然氣燃燒應(yīng)用過程的類型,論迷了天然氣燃燒利用過程的熱效率和灲效率的計(jì)算方法,比較了天然氣燃燒應(yīng)用過程熱效率與效率。關(guān)鍵詞:天然氣利用;燃燒;效率評價;熱效率;煙效率中圖分類號:TU996文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1000-4416(2009)10-0B18-03Evaluation of Utilization Efficiency of Natural Gas CombustionJI PeAbstract: The types of natural gas combustion applications are analyzed. The calculation methodsof thermal efficiency and exergy efficiency during natural gas combustion applications are discussed. Thethermal efficiency and exergy efficieney during natural gas combustion applications are comparedKey words: natural gas utilization; combustion; efficiency evaluation; thermal efficiency;1概述①天然氣改制近年來隨著天然氣的大量使用,天然氣的應(yīng)用天然氣改制是利用天然氣燃燒產(chǎn)生的熱能為天技術(shù)發(fā)展很快,出現(xiàn)了許多新型技術(shù)。為了選擇優(yōu)然氣改制提供熱源進(jìn)行天然氣水蒸氣改制得到與化的天然氣利用方案,首先要對天然氣應(yīng)用過程的現(xiàn)有城市燃?xì)馊紵阅芟喈?dāng)?shù)娜細(xì)?可直接用于現(xiàn)效率進(jìn)行評價。有的城市燃?xì)庠O(shè)施。該技術(shù)屬于天然氣調(diào)質(zhì)技術(shù)的天然氣作為一次能源,通過燃燒或部分燃燒可種以轉(zhuǎn)化為二次能源產(chǎn)品電能、城市燃?xì)?、空調(diào)用冷②天然氣發(fā)電能、供暖用熱能、生活熱水等。為了對天然氣應(yīng)蒸汽透平發(fā)電是用天然氣燃燒熱在鍋爐中產(chǎn)生用過程的效率進(jìn)行評價,需要計(jì)算天然氣能量的轉(zhuǎn)高壓蒸汽作為工作介質(zhì),通過熱力循環(huán)將蒸汽壓力化效率。過去主要采用熱效率來進(jìn)行考核,由于不能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電的過程;燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是同熱能產(chǎn)品的做功能力不同,因此還應(yīng)該采用反映利用天然氣與空氣燃燒產(chǎn)生的高壓高溫燃燒氣體直能源品質(zhì)的娳效率來考核。下面主要探討天然氣接作為工作介質(zhì)進(jìn)行熱力循環(huán)而發(fā)電;天然氣-蒸燃燒應(yīng)用過程二次能源產(chǎn)品的評價。汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電是將上述兩種循環(huán)結(jié)合起來,先將2天然氣燃燒應(yīng)用過程天然氣與空氣燃燒產(chǎn)生的高壓高溫燃燒氣體通過燃天然氣燃燒應(yīng)用除烹飪用以外,主要有下述種氣輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電,然后將高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐產(chǎn)類生中國煤化工°CNMHG基金項(xiàng)目:國家科技支撐計(jì)劃課題(2006BA03B02)18www.gasandheat.com及鵬:天然氣然燒利用效率的評價第29卷第10期③天然氣供熱③熱量嫻天然氣供熱有直接供熱和間接供熱。直接供熱熱量可以用下述公式計(jì)算是通過鍋爐將天然氣燃燒熱量產(chǎn)生蒸汽或熱水進(jìn)行T供熱;間接供熱主要是以天然氣熱能為動力通過ER,h=Q. 1吸收式熱泵或壓縮式熱泵進(jìn)行供熱。整個過程包括式中EaA—熱量工質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)工質(zhì)、高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)Q—能源產(chǎn)品得到的熱量,k冷凝為液態(tài)工質(zhì)、經(jīng)節(jié)流減壓后的液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)為T——環(huán)境溫度,K氣態(tài)工質(zhì)的循環(huán)過程。利用冷凝放熱放出熱量,即7—產(chǎn)品溫度,K為供熱過程。④冷量娳④天然氣制冷冷量可以用下述公式計(jì)算天然氣熱能一般是通過工質(zhì)的熱力循環(huán)而轉(zhuǎn)變Ere =Q為冷能,它采用以天然氣熱能為動力的吸收式熱泵或壓縮式熱泵進(jìn)行制冷。利用上述工質(zhì)循環(huán)過程蒸式中Ea。—冷量煳,好發(fā)吸收冷量,則為制冷過程。Q—能源產(chǎn)品得到的冷量,kJ⑤天然氣工業(yè)爐加熱根據(jù)天然氣燃燒轉(zhuǎn)換后能源產(chǎn)品的熱量和溫度天然氣工業(yè)爐加熱是利用天然氣燃燒過程放出計(jì)算出值可以用下式計(jì)算出產(chǎn)品的姐效率:的熱能,將工業(yè)爐中的工件或材料進(jìn)行加熱的過程。在此,產(chǎn)品為具有一定溫度的工件或材料。3天然氣燃燒利用過程的效率計(jì)算式中η—效率3.1天然氣燃燒利用過程熱效率的計(jì)算能源產(chǎn)品得到的總,kJ熱效率分析方法以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)進(jìn)行Em天然氣輸人系統(tǒng)的總,J評價,熱效率的計(jì)算公式為4天然氣能源產(chǎn)品熱效率與火用效率比較根據(jù)熱效率和娳效率的定義,將天然氣燃燒利(1)用過程熱效率與嫻效率的計(jì)算結(jié)果列入表1。由表式中熱效率1可知:Q—產(chǎn)品得到的熱量,kJ①天然氣間歇式催化改制過程的熱效率與Q天然氣燃燒放出的熱量,kJ效率相同,這是由天然氣和改制氣的娳值相同所3.2天然氣燃燒利用過程嫻效率的計(jì)算致。其他大部分天然氣燃燒過程的熱效率與娳效根據(jù)熱力學(xué)第二定律,數(shù)量相同而形式不同的率相差很大,評價結(jié)果也不一樣。天然氣壁掛式熱能量,其有用程度不同。為了評價能量的可利用程水鍋爐的熱效率比較高,但其畑效率卻很低。燃?xì)舛?應(yīng)以能量的做功能力作為評價的指標(biāo)。這一能-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的熱效率不算高,但其畑效率量的理論做功能力就是州,以E表示,單位為J或卻較高。熱電聯(lián)產(chǎn)與天然氣鍋爐單純供熱相比,熱kJ。為了計(jì)算娳值,必須給定環(huán)境條件作為計(jì)算基效率相差不多,但是效率相差較大。主要原因是準(zhǔn),并規(guī)定在該環(huán)境狀態(tài)下的姐值為0。各種能量兩種效率評價的出發(fā)點(diǎn)不一樣,熱效率單從能量的的值計(jì)算公式如下數(shù)量角度評價,效率是從能量的品質(zhì)角度評價。①功源煳燃燒過程主要是熱能的利用,溫度越高,熱能的娳功源包括電能、機(jī)械能等理論上功源能可以直值越高。如果將高溫?zé)崮苤苯釉诘蜏叵率褂?過程接轉(zhuǎn)化為有用能。因此,功源的娳值理論上與功源的不可逆性大,損失也大。提高天然氣燃燒過程能量相等。的效率應(yīng)著重干效率的提高②燃料中國煤化工程的熱效率與姐燃料的燃燒煳或化學(xué)熥基本上等于燃料的低效率有CNMHG全部用于效率位發(fā)熱量。高的過程,也不能斷定效率低的過程不能實(shí)施。第29卷第10期煤氣與熱力www.gasandheat.com表1天然氣燃燒利用過程熱效率與炳效率的比較為投資決策的依據(jù)。效率的提高,希望盡量接近天然氣燃燒利用過程熱效率煙效率可逆過程。這就要求過程的推動力小速度慢,產(chǎn)量低,這在工程上不現(xiàn)實(shí)。煳效率還可以提高,但是天然氣間歇式催化改制(規(guī)模:10提高的幅度有限,的成本也會相應(yīng)提高。這就存10m3/d城市燃?xì)庹羝l(fā)電(規(guī)模:1000MW;蒸汽壓在一個所投入的資金換得的煙效率的有限提高,在力:24.1MPa;蒸汽溫度:566℃)經(jīng)濟(jì)上是否值得的問題。因此,還要研究州的價格燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電(規(guī)模:230MW)與能量品質(zhì)之間的關(guān)系,以確定產(chǎn)品的姐成本最低燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電(規(guī)模:52的條件,這就是用熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析方法對天然氣燃燒3000MW)過程的優(yōu)化問題。天然氣蒸汽鍋爐供熱(規(guī)模:20uh;905結(jié)論蒸汽壓力:1.25MPa)然氣熱水鍋爐供熱(規(guī)模:14①熱效率從能量的數(shù)量角度出發(fā),姐效率從供回水溫度:130,70℃)能量的品質(zhì)角度出發(fā)進(jìn)行評價。天然氣燃燒過程各然氣熱電聯(lián)產(chǎn)(發(fā)電30%,供熱種產(chǎn)品的熱效率與效率相差較大,提高天然氣燃燒過程的效率應(yīng)該注重娳效率的提高然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)(供熱期,發(fā)電86②效率的提高,希望盡量接近可逆過程,32%,供熱54%)這就要求過程的推動力小,能量傳遞速度慢,經(jīng)濟(jì)上天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)(供冷期,發(fā)電不一定合算。投入的資金換得的州效率的有限提32%,雙效制冷70%)氣直燃機(jī)制冷(規(guī)模:1i55kW高,在經(jīng)濟(jì)上是否值得,屬于熱經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的范疇。13511供、問水溫度:7、12℃)天然氣直燃機(jī)制熱(規(guī)模:84w;9218參考文獻(xiàn)供、回水溫度:6557℃)1]項(xiàng)友謙.天然氣聯(lián)合供熱制冷、制熱及供生活熱水大然氣發(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵制冷(發(fā)動機(jī)12[J].煤氣與熱力,2005,25(12):27-30.效率為30%,有熱回收)「天然氣發(fā)動機(jī)動熱象制熱(發(fā)動機(jī)103[2]項(xiàng)友謙全志利,馬洪敬,等.天然氣低壓間歇循環(huán)催化改制制氣媚平衡分析[J].煤氣與熱力,2007,27效率為30%,有熱回收)天然氣壁掛式熱水鍋爐(供、回水溫8517度:6557℃)[3]項(xiàng)友謙劉鳳國,王啟.空氣源燃?xì)鈾C(jī)熱泵運(yùn)行過程的工業(yè)窯爐(排煙溫度:850℃)畑分析!J].煤氣與熱力,2007,27(1):51這主要取決于工藝過程對能量品質(zhì)與規(guī)模的要求。作者簡介:及鵬(1957-),女,天津人,高級L程師大學(xué)上述各種燃燒過程,各有各的特長及使用范圍,不要從事城市燃?xì)饧夹g(shù)的研究與管理工作。單純以熱效率或煳效率的高低進(jìn)行取舍。電話:13317178618③效率分析法是純技術(shù)上的分析,從工程E- mail: jipeng76@cm,cm,en角度出發(fā),上述分析只能作為參考或建議,還不能作收稿日期:20-04-03;修回日期:20-04信息·國家發(fā)展和改革委員會制定《石油價格管理辦法(試行)》200年5月7日,國家發(fā)展和改革委員會根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于實(shí)施成品油價格和稅費(fèi)改革的通知》(國發(fā)[2008]37號)等有關(guān)規(guī)定,制定發(fā)布了《石油價格管理辦法(試行)》。相關(guān)內(nèi)容可登陸國家發(fā)展和改革委員會網(wǎng)站(htp://www.sdpe.gov.cn)查詢。中國煤化工CNMHG刊通訊員供稿)