天然氣供能應用

天然氣供能應用韓舒伊張世南天津市燃氣熱力規劃設計院天津市300191摘要:隨著(zhù)國家發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題凸顯,作為替代傳統化石能源的清潔能源,天然氣供能應用具有很好的發(fā)展前景。天然氣供能靈活,可以通過(guò)能量的梯級利用,進(jìn)行冷、熱電三聯(lián)供,也可以通過(guò)一套系統實(shí)現冷、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(lèi)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)量下降現狀,2013年6月14日,國務(wù)院召開(kāi)常務(wù)會(huì )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;加快調整能源結構,加大天然氣等凊潔能源供應等。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)不僅僅是傳統的炊事燃料,在供熱、制冷、發(fā)電以及分布式能源系統的應用中,天然氣占有越來(lái)越重要的位置。天然氣冷、熱、電三聯(lián)供分布式能源系統分布式能源系統( CCHP/Combined Cooling Heating and Power)是指將能源生產(chǎn)系統以小規模、分散的方式配置在用戶(hù)附近,可獨立輸出冷、熱和電能,并根據用戶(hù)的需求進(jìn)行能源供應天然氣冷、熱、電三聯(lián)供系統首先利用燃氣輪?wèn)i或燃氣內燃機燃燒天然氣優(yōu)先做功進(jìn)行發(fā)電,回收余熱用于制冷、供暖和生活熱水。實(shí)現了能源的品位對等、溫度對口、梯級利用,減少中間輸送環(huán)節損耗,實(shí)現資源利用最大化,能源總利用效率超過(guò)80%2。[排煙裝置變電設備電力負荷燃氣輪機電燃氣內燃機|機燃料電池等余熱回收裝置吸收制冷}丬空調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系統峰谷差。但由于自發(fā)電上網(wǎng)審批手續復雜,以及初投資較高等因素對三聯(lián)供技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了制約,三聯(lián)供技術(shù)的中國煤化工勵政策CNMHG雖然天然氣三聯(lián)供系統具有很大的發(fā)展優(yōu)勢,但是不能盲目應用,必須考慮用戶(hù)對系統的適用性,根據實(shí)際用戶(hù)需求從節能、環(huán)保和經(jīng)濟三方面進(jìn)行綜合評價(jià)。適合使用天然氣冷、熱、電三聯(lián)供系統的用戶(hù)一般應具有以下特征:(1)全年電力負荷、熱力負荷(供熱水、空調和采暖)穩定且設備使用率高:(2)電力負荷與熱力負荷逐時(shí)變化類(lèi)似(3)熱電比相對較高(4)對供能安全性有很高要求的用戶(hù)(5)需要避免超高壓受電的場(chǎng)合天然氣冷、熱、電三聯(lián)供組成形式、設備容量、工藝流程及運行方式,應根據負荷需求形式、負荷大小、燃氣供應條件和冷、熱、電、氣的價(jià)格,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。全年供冷量、供熱量和供電量應根據逐時(shí)負荷曲線(xiàn)計算二、天然氣冷、熱聯(lián)供系統隨著(zhù)人們對生活品質(zhì)的提高,對環(huán)境舒適性要求也越來(lái)越高。燃氣型空調能夠做到機多用,冬季供暖,夏季制冷,同時(shí)兼顧提供生活熱水,提高了設備利用率,節約了設備投資費用和機房面積,并且方便系統的管理和控制。燃氣空調設備自身耗電少,可節約高品位的電力資源。在空調用電高峰的夏季,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。常用的燃氣空調設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(guò)吸收式制冷循環(huán)原理工作,為中央空調系統提供冷、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(jiǎn)單,操作人員無(wú)需持鍋爐工操作證(2)機組可設置在單獨機房?jì)?或地下室、中間樓層或屋頂(3)機組運轉安靜,振動(dòng)小,噪聲在75~80dB(A),適用于環(huán)境要求安靜的場(chǎng)所;(4)機組無(wú)高壓爆炸危險,安全可靠(5)能夠根據負荷變化調節供冷、供熱量。燃氣型直燃機被廣泛用于酒店、商場(chǎng)、醫院、辦公樓宇以及等各種需要空調的大型公建或中、小型區域冷熱聯(lián)供。2、燃氣熱泵空調系統燃氣熱泵空調系統是以天然氣為能源,利用燃氣發(fā)動(dòng)機作為驅動(dòng)力,通過(guò)冷媒循環(huán)過(guò)程完成熱量從低溫側向高溫側傳遞,從而實(shí)現制冷和供熱。燃氣熱泵空調系統主要組成部分有室外機、室內機、連接管路、配套系統,制冷劑等。夏季運行由燃氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)壓縮機運轉,吸收室內熱量并排出室外,完成制冷循環(huán)。冬季運行由燃氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)壓縮機運轉,吸收室外熱量和燃氣發(fā)動(dòng)機排出的熱量,并送入室內,顯著(zhù)提高了供暖能力。燃氣熱泵對環(huán)境具有較強的適應性,無(wú)需設置機房,在冬季能夠充分利用燃燒排熱,避免了電熱泵效果差、需除霦的弊病。燃氣空調系統室外機可以充分利用裙房樓頂或建筑屋頂,設備啟停靈活,能夠實(shí)現分層控制,適用于中小型商場(chǎng)、賓館、辦公樓、醫院、餐館等場(chǎng)所。、天然氣供熱系統、燃氣鍋爐供熱系統燃氣鍋爐是燃煤鍋爐的最直接的替代品,能夠從根本上TH中國煤化工有害CNMHG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(gè)小區或負荷集中區,可以根據需要靈活調整供熱溫度和時(shí)間燃氣鍋爐具有以下主要優(yōu)勢:(1)結構緊湊,效率高;(2)無(wú)需燃料儲備,結構簡(jiǎn)單,系統簡(jiǎn)化3)設備維修保養費用低,運行周期長(cháng)燃氣鍋爐按供熱介質(zhì)分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐,出于安全和衛生考慮,除工廠(chǎng)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(méi)有爆炸危險,安全性能好;(2)承壓熱水鍋爐供熱系統的循環(huán)水泵設在回水管。而常壓熱水鍋爐供熱系統的循環(huán)水泵設在供水管。(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小于100℃的低溫水2、燃氣壁掛爐供暖對于大戶(hù)型、復式、別墅等住宅結構,對家庭供暖和衛生用水提出了更高的要求。燃氣壁掛爐能夠進(jìn)行分戶(hù)式采暖、洗浴,一方面解決了開(kāi)發(fā)商小區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(mǎn)足多居室的采暖需求,各個(gè)房間能夠根據需求隨意設定舒適溫度,也可根據需要決定某個(gè)房間單獨關(guān)閉供暖,并且能夠提供大流量恒溫衛生熱水,供家庭沐浴、廚房等場(chǎng)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(shí)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(shí)供暖及提供生活熱水每戶(hù)可根據各自負荷情況,選擇合適的機型和額定功率,靈活布置,實(shí)現個(gè)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(chǎng)所。燃氣輻射供暖燃氣輻射供暖是利用天然氣經(jīng)過(guò)燃氣輻射器燃燒,輻射出各種波長(cháng)的熱射線(xiàn),熱射線(xiàn)在物體上投射形成熱效應進(jìn)行供暖的方式。燃氣輻射供暖形式包括:燃氣紅外線(xiàn)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,節約能源;(2)可根據需要靈活布置,隨時(shí)啟停(3)人體舒適感高燃氣紅外線(xiàn)輻射供暖適用范圍很廣,適宜應用在高大空間的建筑供暖,如廠(chǎng)房、倉庫、機庫、大型超市、花卉暖棚等場(chǎng)所。四、結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)量能的發(fā)量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,必須根據實(shí)丨中國煤化工方案CNMHG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)勢和作用李先瑞,劉笑;燃氣供熱的現狀與展望J];北京節能;2000年02期周鳳起;泠冷熱電三聯(lián)供天然氣利用新方向[J;建筑科技;2006年17期中國煤化工CNMHG