天然气空调的发展优势

工程建设天然气,工业2004年6月天然气空调的发展优势晏刚徐明仿杜维明(两安交通大学晏刚等.天然气空调的发展先势.天然气工业,2004;24(6):122~124摘要我国空调器拥有量不断增多,电空调器耗电量越来越大,夏季耗电巳占到用曳负荷的30%~40%,造成在夏手各地电力供应紧张,而在夏幸绝大部分的天然气管网能力却处于闲置状态;在冬李则电量有余,发电设备的利小时效在逐年下降。因此发展以天然气作为驱动能蹲的空诩器,以改善城市用电负荷不均匀、埠谷差大蚋状况,兵有非常现实的意义。文章从我国能源结构、天然气空调的产品形式以及经济性三个方面论述了发展天然气空调的发艮伏勢,并抬岀发展天然气空调符合我国的能源政策,有助干我匡的能源安全,并在“西气东输”工程全面供气时,可以更好地解决东部大域市蚋“西气东用”问题主题词天然气空气调节器能源结枃产品形式经济评价日前我国的空调器主要由电力驱动,其电耗随大量使用电空调器造成的着空调器拥有量的不断上升而越来越大,已占到夏和电力一样,天然气的生产和使用不可避免存季用电负荷的30%~40%,直接造成峰谷差加大,最在着不平衡性,即天然气生产、输送的基本均匀稳定大负荷增长的波动性进步加大。2003年7~8与天然气使用不均匀之间的矛盾,而且系统越大,不月,我国内地持续高温,华东、华北、华中、川渝、广东平衡性就越明显。我国在形成全国性的天然气管等地电力供应紧张,19个省市拉闸限电,这是大量使网系统之后,由此不平衡性(尤其是季节不平衡性)用电空调器的一个直接后果。此外,大量使用电空带米的问题将非常明显,冬季用气量将大大高于夏调器还会造成城市的“热岛”现象、区域空气质量变季用气量。因此,大力发展天然气空调,是解决用电坏以及环境污染等问题。另一方面,以北京为例,全用气季节不平衡性的最佳方法,问时它也符合我国年大然气销量的50%为采暖用气,冬夏季日用气量的能源现状和能源发展政策最大相差达5倍,绝大部分天然气管网能力在夏季处于闲置状态。为此发展以天然气作为动力的空调天然气空调的主要产品形式器,既能缓解高温季节电力紧张,又增加了复季的用1.直燃型吸收式空调机组气量,从而起到互相削峰填谷的作用。此外,目前在近年来,直燃吸收式空调机组发展十分迅速,它我国大力发展天然气空调,既适应了我国“西气东输”以天然气为能源,也可以液化石油气、燃油为能有效使用的需要,同时也满足了环境保护的要求在高压发生器内燃烧,释放热量,以高温烟气作为加目前我国能源结构存在的问题热源,利用吸收式制冷循环的基本原理,制取冷热水,供夏季制冷、冬季采暖用。它整合了吸收式以及采取的措施冷水机组与锅炉的优点,具有…机多用的功能。直屮国电力总的装机容量只有2.8×10°kW.人燃型机组有单冷机组和冷温水机组两种形式:单冷均只有0.23kW的电力。人均用电量还不到世界人机组只具有制冷功能,在天气炎热时为空调系统提均水平的50%,而且我们国家还有500万人口迄今供冷冻水;冷温水机组则具有制冷和采暖的双重功还没有用上电。在中国的大部分地区,夏季用电能,既可以提供冷冻水,也可以提供热源以及热水。高峰时城市电量不够,但在冬季用电低谷时电量则按照采暖循环的不同方式,冷温水机组又可以分为有余。我国的发电设备年利用小时数逐年下降,如下几种类型1999年不到50%,而日本在60%以上2。这种用电1)制冷、采暖专用机:它只能交替地以制冷/采负荷不均匀峰谷差大设备利用率低的情况主要是暖方式讲行运转,血不能同时具备两种功能中国煤化工作者简介:晏刚,1971年牛,讲帅,在职博士研究生。地址:(71CNMHG低漏上程系,电话(029)82668725,E-mail:yg71@sina.com122第24卷第6期天然气工业工程建设(2)同时制冷与采暖型:它在工作时可以同吋完可直接传递回转能带动发电机组,发电效率为成制冷与釆暖循环20%~40%,热电综合利用效率为80%。不用冷却(3)同时制冷、采暖与供应生活热水型:它的优水,排热叫收形态主要是排气,排气温度400点是设备利用率高,叮以节省机房的面积550℃,排气经废热锅炉产生蒸气或热水,用于采暧、此外,要扩大直燃吸收式空调机组的应用发展供热水与制冷,也可将排气直接用于吸收式制冷机防结晶技术、提高直燃机的控制性能、开发低NO)x组制冷。发电规模为1000~3000kW的大型容量燃烧机等关键技术对直燃吸收式空调机组是非常重但随着微型燃气轮机的发展,小容量的发电机组也要的得到了发展。日本已生产出了以城市煤气为能源的2.燃气发动机驱动空调微气体发电机组,最小容量为290kW。燃气发动机驱动空调通过燃气发动机驱动制冷4.天然气除湿空调系统压缩机,同时回收发动机水夹套中的尾气中的废热普通的空调器的除湿功能只有在被冷却的房间用于吸收式削冷机或产生热水、蒸气等。由燃气温度低于露点时,才具有定的除湿能力,但也是有发动机驱动的压缩式制冷机具有较高的性能系数,限的,其调节能力较差,因此需要专门具有除湿功能因而在大然气空调中以天然气为能源的压缩式冷水的空调系统。日前,以大然气作为驱动能源的除机组及热泵机组得到了发展。由燃气发动机驱动的湿空调系统主要有以下两种形式压缩式冷水机组及热泵机组与电动压缩机组比较(1)除湿蒸发冷却系统可尢需考虑电力系统的发电效率及输配电效率,因该系统采用溶液作为除湿剂,在除湿器中对新而具有较高的性能系数.是一种既可以以大然气为风进行除湿,吸收水分成为稀溶液,必须在再生器中能源又具有较髙性能系数的制冷机组。燃气热泵与被再生热源加热,除去水分提高浓度才能恢复其除电动蒸气压缩式热泵相比还具有以下特点:①可回湿功效。以太阳能,余热或其他低温热源作为再生收发动机的排热使热泵的输出量增加,还可将回收热源进行加热会有很多不方便之处,影晌其推广使的排热驱动吸收式制冷机制取冷水;②发动机驱动用,而使用天然气加热则是…个比较埋想的办法,可极易进行转速控制实现能量调节,可保持部分负荷以说天然气除湿蒸发冷却系统是新型的节电、节能时的髙效率;③以大气为热源的场合,因发动机的排经济的空调技术,其理论(OP值可达1左右。热基木不受大气影响,即使在严冬,输出热量也变化(2)燃气用于转轮再生的干燥空调方式不大;④除霜过程可用发动机的排热加热,对输出热在空调机组中加入转轮除湿机,室外新风先进水温度影响较小入转轮除湿机进行除湿处理,除湿后的干空气閂进3.热-电一冷联产系入空调机进行空调处理然后进入空调室完成制冷热·电冷联产系统,是指利用1种能源有效采暖过程。转轮除湿机由吸湿转轮、传动机构、外地产生并供给电和热2种二次能的系统,也称为壳、风机及再生用加热器等组成。用来吸收室外新热电联产或汽一电共生,若利用热(气)来制冷则风中水分的吸湿剂一般为硅胶或分子筛。当吸湿剂就是热一电一冷联产。当这种系统设置在一个或一达到含湿量的极限时会失去吸湿能力,为重复使用群建筑物中时,供电的问时又可供热、供冷,这就是需进行苒生处理。再生处理是用180~240C的热空区域三联供或称分散式三联供。这种方式就本质而气加热吸湿剂,使其所含水分蒸发。而热空气就是通言是全能(总能)的系统·我国将这种方式称为“热—过在再生加热器中利用天然气燃烧后的排热与空气电一冷∵三联供”。据釆用的不同原动机,将热进行热交换获得的。这种干燥空调方式的优点有:充电冷联产系统分为以下两类。分利用天然气燃烧后的排热,起到节能的作用;对空(1)以燃气机为原动机的系统气分别进行湿度和温度的处理能承担较大的冷负荷与柴油机类似,同属内燃机,为往复式运动机和湿负荷,且避免了为满足湿度要求制冷机在低蒸发械,冉将往复式运动转变为回转运动,驱动发电机温度下运转,效率降低的弊端有较好的经济性。组。发电效率为20%~35%,热电综合利用效率为80%排热回收形态主要为400~600C的排气与天然气空调的经济性及其85~90℃的热水,可用于采暖、供热水与制冷。发电带来的社会效益量规模一般为15~100kW的中小型容量,日本已中国煤化工针对以天然气作为有容量为15~300kW机组型的产品HCNMHG关研究,一致认为(2)以燃气轮机为原动机的系统调奋民电空奋更具死护力。文献[9]的研工程建设天然气工业究表明,目前国内天然气价格与等热值的电力价格之然气,关系到“西气东输”政策的成败,而天然气空调比为约为1:3.8,吸收式燃气空调器供热费用低于电则是天然气资源的一种较好的利用方式。从美国加空调.以天然气为燃料的吸收式燃气空调器的制冷循州2001年夏季、2002年夏季发生了几次电力危机和环与电空调器相比很有竟争力。文献10表明吸收2003年夏季我国众多省份拉闸限电来看连日高温导式燃气空调不仅具有用电少、环境污染轻等优点,而致发电厂超负荷运行,其中大量使用电空调器是导致且其建设投资和运行费用(未包括折旧费和人工费电力危机的一个重要原因。这也说明发展大然气等)均低于常规集中空调。文献[11〕的研究显示,从空调,使之与电空调器构成合适的使用比例,从而减次能源的角度看,天然气空调的一次能耗远低于电力少电空调器在夏季对电网的冲击,可以避免类似的能空调方案,且节能性较好。文献〔12〕认为在目前的能源危机在我国发生。源价格等条件下,天然气热泵的年单位面积总成本低综上所述,发展以天然气为能源的空调,有利于于电动冷热水机组、燃气锅炉和冷水机组。文献〔1保护环境,解决电力紧张和用电峰谷差增大的问题的研究表明如果天然气空调采用楼宇冷热电联产技同时也可以减小用气的季节不平衡性,提高天然气输术,可大幅度提高能源利用率,其能源综合利用率可送管道的利用率,降低天然气输送成本。随着天然气达到80%~90%,与大型热电联产比较,楼宇冷热电价格和电力价格趋于合理化,天然气空调将比电空调联产可以减少输配电系统和供热管网的投资,无论从器具有更好的经济性。因此,发展天然气空调,不仅减少投资成本还是减轻污染来讲都是十分有利的符合我国的能源政策,同时有助于我国的能源安全,此外.目前我国各种能源的价格并不十分合理,还可以在“西气东输”工程全面供气时,更好地解决沿尤其是大然气的价格,与国际惯例并不一致。在北海大城市的“西气东用”问题京,1m2天然气1.6元多,相当于4kW·h电的费用在国外1m3气大约相当于2kW·h多电的费用,因为1m2天然气可以发3kW·h电。随着我国能源1罗丽芬吸通空调领域的燃气应用暖通空调2002;32(4)结构的调整及经济的发展我国各种能源的价格将趋2胡鞍钢陈准,王毅等.2001年能源与发展专题研讨会纪于合理化,城市天然气的价格相对于电价将会有所降实暖通空调,201;31(6)低,这将使得天然气空调的运行费用进一步下降3龙惟定,试论中国的能源结构与空调冷热源的选择取向有一点就是针对我国夏季是用电高峰、用气低谷,冬暖通空调,200;(5)季为用电低谷、用气高峰的能源消费现状,已有部分4罗丽芬,张跃,燃气空调—21世纪的住宅空调.制冷与空调,2002;2(1)地区实行了峰谷电价,可以预见今后在全国主要城市5汝兴杰,朴东胜,直燃吸收式冷温水机组采暖方式的比较必然要推行峰谷电价而随着天然气的广泛使用,也研究能源研究与信息,1998:14(1)必将会实行峰谷气价,而天然气空调的使用时间正赶6耿惠彬燃气发动机驱动热泵性冷热水机组的部分负荷上峰值电价和谷值气价,必将大大节省运行费用。以分析,制冷技术,2003;(1)目前日本天然气空调用户来说由于国家实行了峰值7李先瑞,任莉燃气空调的现状与展望.煤气与热力电价和谷值气价,鼓励夏季更多地使用天然气,其运200l;21(1)行费用就比电力空调低50%以上138严小军,张小松,顾春宁,迎接“西气东输”,积极开展燃气空调的研制.制冷空调与电力机械,2002;(4)会效益,提高天然气输送管网的利用率;降低相对维出大图山吗本,级收气空护成本。目前的天然气输送管网的利用率很低。以10谢沂峥浅析燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机在深圳的陕北到北京的天然气输送管道为例由于季节供气不应用.暖通空调,2002;32(4)平衡,管网利用率较低,冬季高峰的平均用气量是夏11任绳凤张志刚蔡波.发展小型天然气空调.天津城市季最低月份的平均用气量的5倍,季节不平衡非常建设学院学报,2002;8(3)严重,最直接的后果是经济成本加大。虽然建设地下12杨昭张世钢,刘斌,马一太燃气热泵及其他供热空调储气库可以解决用气不平衡的问题,但成本依旧很系统的能源利用分析评价.太阳能学报,2001:22(2)高。因此,发展天然气空调,提高管网利用率的同时13王长庆,龙惟定等,日本燃气空调发展,能源技术,20也降低季节用气的不平衡性,有“…举两得”的功效8(4)凵前。西部大开发是我国的一项重大经济发展政策“西气东输”又是西部大开发的一个重要组成部中国煤化工311编居维清分,也是我国的一项重要能源调整政策。合理利用天CNMHG