天然气供能应用

天然气供能应用韩舒伊张世南天津市燃气热力规划设计院天津市300191摘要:随着国家发展,环境问题凸显,作为替代传统化石能源的清洁能源,天然气供能应用具有很好的发展前景。天然气供能灵活,可以通过能量的梯级利用,进行冷、热、电三联供,也可以通过一套系统实现冷、热联供,以及单纯供热。关键字:清洁能源、天然气、三联供中图分类号:F40722文献标识码:A2013年,全国雾霾发生频率之高、波及面之广、污染程度之严重前所未有。国家高度重视空气质量下降现状,2013年6月14日,国务院召开常务会议,确定了大气污染防治十条措施,包括减少污染物排放,全面整治燃煤小锅炉:加快调整能源结构,加大天然气等清洁能源供应等。燃烧天然气二氧化硫和粉尘排放量几乎为零,与燃煤相比,氮氧化合物排放量减少45%,二氧化碳排放量减少52%;与燃油相比,氮氧化物排放量减少63%,二氧化碳排放量减少26%天然气代替煤及石油等化石能源有助于减少雾霾及酸雨形成,改善环境质量天然气已经不仅仅是传统的炊事燃料,在供热、制冷、发电以及分布式能源系统的应用中,天然气占有越来越重要的位置。一、天然气冷、热、电三联供分布式能源系统分布式能源系统( CCHP/Combined Cooling Heating and Power)是指将能源生产系统以小规模、分散的方式配置在用户附近,可独立输出冷、热和电能,并根据用户的需求进行能源供应。天然气冷、热、电三联供系统首先利用燃气轮杋或燃气内燃机燃烧天然气优先做功进行发电,回收余热用于制冷、供暖和生活热水。实现了能源的品位对等、温度对口、梯级利用,减少中间输送环节损耗,实现资源利用最大化,能源总利用效率超过80%吲。排烟装置变电设备力负荷燃气轮机电燃气内燃机机燃料电池等余热回收装置吸收制冷}丬空调负荷燃气直燃机热水负荷燃气锅炉采暖负荷图1天然气冷、热、电联供系统示意图Figure 1 Diagram of Combined Cooling, Heating and Power Systen天然气冷、热、电三联供系统具有高效、环保、灵活、可靠的优势,并且可以全年使用,能够有效平衡电力及燃气供应系统峰谷差。但由于自发电上网审批手续复杂,以及初投资较高等因素对三联供技术的发展进行了制约,三联供技术的发展需要政府出台相关鼓励政策虽然天然气三联供系统具有很大的发展优势,但是不能盲目应用,必须考虑用户对系统的适用性,根据实际用户需求从节能、环保和经济三方面进行综合评价。适合使用天然气冷、热、电三联供系统的用户一般应具有以下特征:(1)全年电力负荷、热力负荷(供热水、空调和采暖)稳定且设备使用率高(2)电力负荷与热力负荷逐时变化类似(3)热电比相对较高(4)对供能安全性有很高要求的用户;(5)需要避免超高压受电的场合。天然气冷、热、电三联供组成形式、设备容量、工艺流程及运行方式,应根据负荷需求形式、负荷大小、燃气供应条件和冷、热、电、气的价格,经技术经济比较确定。全年供冷量、供热量和供电量应根据逐时负荷曲线计算二、天然气冷、热联供系统随着人们对生活品质的提高,对环境舒适性要求也越来越高。燃气型空调能够做到机多用,冬季供暖,夏季制冷,同时兼顾提供生活热水,提高了设备利用率,节约了设备投资费用和机房面积,并且方便系统的管理和控制。燃气空调设备自身耗电少,可节约高品位的电力资源。在空调用电高峰的夏季,能够缓解城市电力紧张,起到削峰(电力高峰)填谷(燃气低谷)的双重作用。常用的燃气空调设备主要有燃气型直燃机和燃气热泵1、燃气型直燃机燃气型直燃机,即燃气型溴化锂吸收式冷热水机组,是以燃气为燃料,燃料燃烧后产生的高温烟气为热源,通过吸收式制冷循环原理工作,为中央空调系统提供冷、热源,并可提供生活热水。燃气型直燃机在运行上具有很大优势(1)操作简单,操作人员无需持锅炉工操作证;2)机组可设置在单独机房内,或地下室、中间楼层或屋顶(3)机组运转安静,振动小,噪声在75^80dB(A),适用于环境要求安静的场所;4)机组无高压爆炸危险,安全可靠;(5)能够根据负荷变化调节供冷、供热量。燃气型直燃机被广泛用于酒店、商场、医院、办公楼宇以及等各种需要空调的大型公建或中、小型区域冷热联供。2、燃气热泵空调系统燃气热泵空调系统是以天然气为能源,利用燃气发动机作为驱动力,通过冷媒循环过程完成热量从低温侧向高温侧传递,从而实现制冷和供热。燃气热泵空调系统主要组成部分有室外机、室内机、连接管路、配套系统,制冷剂等。夏季运行由燃气发动机驱动压缩机运转,吸收室内热量并排出室外,完成制冷循环。冬季运行由燃气发动机驱动压缩机运转,吸收室外热量和燃气发动机排出的热量,并送入室内,显著提高了供暖能力。燃气热泵对环境具有较强的适应性,无需设置机房,在冬季能够充分利用燃烧排热,避免了电热泵效果差、需除霜的弊病。燃气空调系统室外机可以充分利用裙房楼顶或建筑屋顶,设备启停灵活,能够实现分层控制,适用于中小型商玚、宾馆、办公楼、医院、餐馆等场所天然气供热系统、燃气锅炉供热系统燃气锅炉是燃煤锅炉的最直接的替代品,能够从根本上解决粉尘、废水、废渣、有害气体等的排放。与燃煤锅炉的大范围供热不同,燃气锅炉可以更灵活的分散在各个小区或负荷集中区,可以根据需要灵活调整供热温度和时间。燃气锅炉具有以下主要优势:(1)结构紧凑,效率高;(2)无需燃料储备,结构简单,系统简化3)设备维修保养费用低,运行周期长。燃气锅炉按供热介质分为热水锅炉和蒸汽锅炉,出于安全和卫生考虑,除工厂生产用蒸汽外,一般住宅及公建供热介质均为热水按照燃气热水锅炉承受压力大小,可将燃气锅炉分为承压热水锅炉和常压热水锅炉。承压锅炉和常压锅炉区别主要包括(1)承压锅炉具有爆炸的危险。而常压锅炉始终与大气相通,不承压,没有爆炸危险,安全性能好;(2)承压热水锅炉供热系统的循环水泵设在回水管。而常压热水锅炉供热系统的循环水泵设在供水管。(3)承压热水锅炉能控制高温热水不气化,因此供水温度范围广,可以提供高温热水。而常压热水锅炉只能供应小于100℃的低温水2、燃气壁挂炉供暖对于大户型、复式、别墅等住宅结构,对家庭供暖和卫生用水提出了更高的要求。燃气壁挂炉能够进行分户式采暖、洗浴,方面解决了开发商小区自建锅炉房供热的多种难题,另一方面燃气壁挂炉提供了更定制式服务,具有强大的家庭中央供暖功能,能满足多居室的采暖需求,各个房间能够根据需求随意设定舒适温度,也可根据需要决定某个房间单独关闭供暖,并且能够提供大流量恒温卫生热水,供家庭沐浴、厨房等场所使用燃气壁挂炉的优势很多(1)安全可靠,自控程度高2)随时启停,温度可控:(3)热效率高,减少热量输送损失;4)一机多用,同时供暖及提供生活热水。每户可根据各自负荷情况,选择合适的机型和额定功率,灵活布置,实现个性化需求。燃气壁挂炉适用于住宅、别墅等需要供热或热水的场所。3、燃气辐射供暖燃气辐射供暖是利用天然气经过燃气辐射器燃烧,辐射出各种波长的热射线,热射线在物体上投射形成热效应进行供暖的方式。燃气辐射供暖形式包括:燃气红外线辐射器供暖、烟气辐射管供暖、燃气热水地板供暖等。辐射供暖比对流供暖具有以下优势:(1)辐射供暖几乎不加热环境空气,因此辐射供暖空气温度低于同等供热条件下对流供暖,节约能溽(2)可根据需要灵活布置,随时启停(3)人体舒适感高燃气红外线辐射供暖适用范围很广,适宜应用在高大空间的建筑供暖,如厂房、仓库、机库、大型超市、花卉暖棚等场所四、结论天然气作为清洁能源,合理利用能够有效的改善环境质量。天然气供能的发展为供热、供冷及供电产业提供了更多选择。在具体工程中,必须根据实际能量需求,在进行供能方案对比和经济性分析后,确定供能形式。充分、合理的利用天然气资源,发挥其优势和作用。山李先瑞,刘笑;燃气供热的现状与展望[J北京节能;2000年02期阿周凤起;冷热电三联供天然气利用新方向[J建筑科技;2006年17期