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北京热电冷三联供方案分析 2003-07-07 00:00:00 作者：江亿 付林 　微博评论 浏览次数：989 字号：T|T 一、引言 在暖通空调领域采用热电冷三联供系统是城市科学用能的有效途径之一。所谓热电 冷联供，即在原有以热电厂为热源的集中供热系统基础上，增设吸收式制冷装置，在发电和 供热的同时，利用供热汽轮机组的抽汽或背压排汽制冷，以满足空调等城市用冷负荷。由于 热电冷三联供系统在供热和制冷时充分利用热电厂排放的低品位热量，实现了能量的梯级利 用，因而是一种高效的城市能源利用系统，有利于降低能耗和缓解大气污染。 1、北京供热和空调现状 北京拥有全国最大的采暖热水管网，现已形成了以石景山热电厂、第二热电厂和双榆树供热厂为西部热源和以高碑店热电厂、第一热电厂和左家庄供热厂为东部热源，管网总长达213公里的大型集中供热系统，供热能达2000×106kcal/h，实现采暖供热面积2877万平方米。 然而，在夏季，供热系统的运行却存在着以下问题： ● 由于热负荷的短缺，该 热水管网仅提供少数用户的生活热水负荷，其供热量远未达到热网的供热能力。北京第一热 电厂、北京第二热电厂(见表1)夏季只承担约100×106kcal/h的生活热水负荷，仅为其供 热能力的1/10。 ●各热电厂内多数供热机组因热负荷不足而停运，或以发电效率极低的纯凝汽方式运行。 因此，夏季由于热负荷的缺乏而使得供热系统的大量设备闲置，运行效率低下，造成巨大的资源浪费和经济损失。 与此同时，在空调方面，由于北京是我国政治、文化和教育的中心，高大建筑鳞次栉比，且夏季气候炎热，故而拥有巨大的空调负荷。目前这些负荷基本上依靠分散的空调设备承担。在这些空调设备中，电动空调机组耗电量大，且使电力负荷的峰谷差拉大，而以锅炉为热源 的吸收式制冷机或直燃机制冷效率低，造成能源的严重浪费。 如果利用现有的热电厂和热水网，在夏季向用户提供热量用于吸收式制冷，形成热电冷三联供系统，将会代替大量分散的空调设备。这不仅会减小城市峰期用电负荷，提高原有供热设备利用率，增加供热系统的经济效益，而且能够在节能和环保方面作出贡献，并最终给北京市空调行业带来一次革命性变化。 2、热电冷三联供的实施方式 为充分利用现有集中供热系统，北京热电冷三联供系统采用如图1所示形式。蒸汽在供热汽轮机中作功发电后的低压抽汽(0.12MPa)通过热交换器向 热水网提供热量。热水由循环水泵驱动在热网中循环，不断将供热量输送至各户，用于采暖或提供生活热水，同时可驱动吸收式制冷机制冷。考虑到热电冷三联供系统的特点，热网的运行仍采用量调节方式。 由于北京第一热电厂、北京第二热电厂的供热范围是商业、使馆和国家大机关汇集的地区，拥有大密度的空调负荷，是利用现有热网实现集中供冷最为理想的地段。因此，本文仅对这两个热电厂所属的供热系统实现热电冷三联供方案(见表2)，从能耗、经济性和环境保护等几方面加以分析。 表2 北京热电总厂供冷能力 名称 单位 第一热电厂 第二热电厂 供汽量 T/H 400 480 生活热水耗汽量 T/H 85.03 114.17 供冷可用汽量 T/H 314.97 365.83 最大供冷能力 MW 122.06 140.35 最大供冷面积 104×M2 104.95 120.68 二、能耗分析 在系统能耗分析中将涉及到电和热两种不同性质的能量，为建立可比性，将所有能耗折算为一次能耗。 系统有关参数的确定 热电冷三联供系统的供冷能耗由制冷机热耗和热网循 环水泵电耗两项组成，该值的大小取决于供冷量、热电厂机组构成、吸收式制冷机 性能和热网运行状况等诸多因素。 供冷系统以原有北京热电总厂、北京热网为基础，因而热网和热源的结构参数均已确定。 在制冷方面，采用专用于热电冷联供的大温差吸收式制冷机［1］，在热网供回水温 度为95/65℃时其性能系数为0.62。 热网运行参数主要取决于热 网供、回水温度。热网供水温度 高有利于制冷机性能的提高，但 会使电厂抽汽参数提高，降低供 热机组的热经济性，经计算分析， 热网供水温度定为95℃。 热网回水温度也对系统能耗 有很大影响。回水温度低 会减小热网泵耗，但又会降低制 冷机性能。因此，热网回水温度 随供冷设计负荷的变化而存在不 同的最优值，使得系统总能耗最 小(如图3a)。 　 系统能耗 在能耗的计算中，简单认为空调负荷在现有采暖负荷分布的基础 上成比例增减，且两热电厂中的各供热机组平均分摊供热负荷。 图3b给出了以北京第一热电厂和第二热电厂为热源的热电冷联供系统供冷年运行能耗随负荷 的变化情况，并与电制冷、直燃机和以锅炉