天然气燃烧利用效率的评价

第29卷第10期煤气与热力Vol 29 No 102009年10月Gas heatOct.2009燃气燃烧与应用咚 Saa天然气燃烧利用效率的评价及鵬(中国市政工程华北设计研究总院,天津300074)摘要:分析了天然气燃烧应用过程的类型,论迷了天然气燃烧利用过程的热效率和灲效率的计算方法,比较了天然气燃烧应用过程热效率与效率。关键词:天然气利用;燃烧;效率评价;热效率;烟效率中图分类号:TU996文献标识码:B文章编号: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天然气改制近年来随着天然气的大量使用,天然气的应用天然气改制是利用天然气燃烧产生的热能为天技术发展很快,出现了许多新型技术。为了选择优然气改制提供热源进行天然气水蒸气改制得到与化的天然气利用方案,首先要对天然气应用过程的现有城市燃气燃烧性能相当的燃气,可直接用于现效率进行评价。有的城市燃气设施。该技术属于天然气调质技术的天然气作为一次能源,通过燃烧或部分燃烧可种以转化为二次能源产品电能、城市燃气、空调用冷②天然气发电能、供暖用热能、生活热水等。为了对天然气应蒸汽透平发电是用天然气燃烧热在锅炉中产生用过程的效率进行评价,需要计算天然气能量的转高压蒸汽作为工作介质,通过热力循环将蒸汽压力化效率。过去主要采用热效率来进行考核,由于不能转化为机械能进行发电的过程;燃气轮机发电是同热能产品的做功能力不同,因此还应该采用反映利用天然气与空气燃烧产生的高压高温燃烧气体直能源品质的娳效率来考核。下面主要探讨天然气接作为工作介质进行热力循环而发电;天然气-蒸燃烧应用过程二次能源产品的评价。汽联合循环发电是将上述两种循环结合起来,先将2天然气燃烧应用过程天然气与空气燃烧产生的高压高温燃烧气体通过燃天然气燃烧应用除烹饪用以外,主要有下述种气轮机进行发电,然后将高温烟气通过余热锅炉产类生中国煤化工°CNMHG基金项目:国家科技支撑计划课题(2006BA03B02)18www.gasandheat.com及鹏:天然气然烧利用效率的评价第29卷第10期③天然气供热③热量娴天然气供热有直接供热和间接供热。直接供热热量可以用下述公式计算是通过锅炉将天然气燃烧热量产生蒸汽或热水进行T供热;间接供热主要是以天然气热能为动力通过ER,h=Q. 1吸收式热泵或压缩式热泵进行供热。整个过程包括式中EaA—热量工质转变为高温高压气态工质、高温高压气态工质Q—能源产品得到的热量,k冷凝为液态工质、经节流减压后的液态工质蒸发为T——环境温度,K气态工质的循环过程。利用冷凝放热放出热量,即7—产品温度,K为供热过程。④冷量娳④天然气制冷冷量可以用下述公式计算天然气热能一般是通过工质的热力循环而转变Ere =Q为冷能,它采用以天然气热能为动力的吸收式热泵或压缩式热泵进行制冷。利用上述工质循环过程蒸式中Ea。—冷量煳,好发吸收冷量,则为制冷过程。Q—能源产品得到的冷量,kJ⑤天然气工业炉加热根据天然气燃烧转换后能源产品的热量和温度天然气工业炉加热是利用天然气燃烧过程放出计算出值可以用下式计算出产品的姐效率:的热能,将工业炉中的工件或材料进行加热的过程。在此,产品为具有一定温度的工件或材料。3天然气燃烧利用过程的效率计算式中η—效率3.1天然气燃烧利用过程热效率的计算能源产品得到的总,kJ热效率分析方法以热力学第一定律为基础进行Em天然气输人系统的总,J评价,热效率的计算公式为4天然气能源产品热效率与火用效率比较根据热效率和娳效率的定义,将天然气燃烧利(1)用过程热效率与娴效率的计算结果列入表1。由表式中热效率1可知:Q—产品得到的热量,kJ①天然气间歇式催化改制过程的热效率与Q天然气燃烧放出的热量,kJ效率相同,这是由天然气和改制气的娳值相同所3.2天然气燃烧利用过程娴效率的计算致。其他大部分天然气燃烧过程的热效率与娳效根据热力学第二定律,数量相同而形式不同的率相差很大,评价结果也不一样。天然气壁挂式热能量,其有用程度不同。为了评价能量的可利用程水锅炉的热效率比较高,但其畑效率却很低。燃气度,应以能量的做功能力作为评价的指标。这一能-蒸汽联合循环发电的热效率不算高,但其畑效率量的理论做功能力就是州,以E表示,单位为J或却较高。热电联产与天然气锅炉单纯供热相比,热kJ。为了计算娳值,必须给定环境条件作为计算基效率相差不多,但是效率相差较大。主要原因是准,并规定在该环境状态下的姐值为0。各种能量两种效率评价的出发点不一样,热效率单从能量的的值计算公式如下数量角度评价,效率是从能量的品质角度评价。①功源煳燃烧过程主要是热能的利用,温度越高,热能的娳功源包括电能、机械能等理论上功源能可以直值越高。如果将高温热能直接在低温下使用,过程接转化为有用能。因此,功源的娳值理论上与功源的不可逆性大,损失也大。提高天然气燃烧过程能量相等。的效率应着重干效率的提高②燃料中国煤化工程的热效率与姐燃料的燃烧煳或化学熥基本上等于燃料的低效率有CNMHG全部用于效率位发热量。高的过程,也不能断定效率低的过程不能实施。第29卷第10期煤气与热力www.gasandheat.com表1天然气燃烧利用过程热效率与炳效率的比较为投资决策的依据。效率的提高,希望尽量接近天然气燃烧利用过程热效率烟效率可逆过程。这就要求过程的推动力小速度慢,产量低,这在工程上不现实。煳效率还可以提高,但是天然气间歇式催化改制(规模:10提高的幅度有限,的成本也会相应提高。这就存10m3/d城市燃气蒸汽发电(规模:1000MW;蒸汽压在一个所投入的资金换得的烟效率的有限提高,在力:24.1MPa;蒸汽温度:566℃)经济上是否值得的问题。因此,还要研究州的价格燃气轮机发电(规模:230MW)与能量品质之间的关系,以确定产品的姐成本最低燃气一蒸汽联合循环发电(规模:52的条件,这就是用热经济学分析方法对天然气燃烧3000MW)过程的优化问题。天然气蒸汽锅炉供热(规模:20uh;905结论蒸汽压力:1.25MPa)然气热水锅炉供热(规模:14①热效率从能量的数量角度出发,姐效率从供回水温度:130,70℃)能量的品质角度出发进行评价。天然气燃烧过程各然气热电联产(发电30%,供热种产品的热效率与效率相差较大,提高天然气燃烧过程的效率应该注重娳效率的提高然气冷热电联产(供热期,发电86②效率的提高,希望尽量接近可逆过程,32%,供热54%)这就要求过程的推动力小,能量传递速度慢,经济上天然气冷热电联产(供冷期,发电不一定合算。投入的资金换得的州效率的有限提32%,双效制冷70%)气直燃机制冷(规模:1i55kW高,在经济上是否值得,属于热经济学研究的范畴。13511供、问水温度:7、12℃)天然气直燃机制热(规模:84w;9218参考文献供、回水温度:6557℃)1]项友谦.天然气联合供热制冷、制热及供生活热水大然气发动机驱动热泵制冷(发动机12[J].煤气与热力,2005,25(12):27-30.效率为30%,有热回收)「天然气发动机动热象制热(发动机103[2]项友谦全志利,马洪敬,等.天然气低压间歇循环催化改制制气媚平衡分析[J].煤气与热力,2007,27效率为30%,有热回收)天然气壁挂式热水锅炉(供、回水温8517度:6557℃)[3]项友谦刘凤国,王启.空气源燃气机热泵运行过程的工业窑炉(排烟温度:850℃)畑分析!J].煤气与热力,2007,27(1):51这主要取决于工艺过程对能量品质与规模的要求。作者简介:及鹏(1957-),女,天津人,高级L程师大学上述各种燃烧过程,各有各的特长及使用范围,不要从事城市燃气技术的研究与管理工作。单纯以热效率或煳效率的高低进行取舍。电话:13317178618③效率分析法是纯技术上的分析,从工程E- mail: jipeng76@cm,cm,en角度出发,上述分析只能作为参考或建议,还不能作收稿日期:20-04-03;修回日期:20-04信息·国家发展和改革委员会制定《石油价格管理办法(试行)》200年5月7日,国家发展和改革委员会根据《国务院关于实施成品油价格和税费改革的通知》(国发[2008]37号)等有关规定,制定发布了《石油价格管理办法(试行)》。相关内容可登陆国家发展和改革委员会网站(htp://www.sdpe.gov.cn)查询。中国煤化工CNMHG刊通讯员供稿)