楼宇冷热电联产Word下载.docx
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制冷、采暖、卫生热水
冷热量
10~1000万大卡/时
6~1000万大卡/时
100~1000万大卡/时
热源种类
蒸汽
热水
高温烟气
热源特性
0.04~0.3MPa
85~140℃
≥400℃
200~400℃
≥200℃且含氧量≥15%
设计寿命
20
15
循环原理
见图1
见图2
见图3
见图4
见图5
COP
0.78
0.75~0.8
1.3
0.8
1.47*
≥1.47*
应用领域
有低压蒸汽或由于高温烟气含硫或含杂质过高而将高温烟气通过热交换器产生的低压蒸汽的场所
有中温热水或由于高温烟气含硫或含杂质过高而将高温烟气通过热交换器产生的低温热水的场所
有高温烟气且含硫或含杂质较低的场所
BCHP应用特点
能产生低压蒸汽的发电系统,如热电厂、联合循环燃气轮机电厂、燃料电池,其冷量用于空调、燃气轮机进气冷却或其它工艺冷却
能产生中温热水的发电系统,如热电厂、燃气轮机电厂、水冷式内燃发电机组、燃料电池,其冷量用于空调、燃气轮机进气冷却或其它工艺冷却
用于燃气轮机电,、微型涡轮发电机、内燃发电机组或外燃发电机组。
远大也可成套供给。
特别适合于已采用远大直燃机的用户,仅需进行简单改造。
也可用于燃气轮机电厂、微型涡轮发电机、内燃发电机组。
远大也可成套供货。
适合于已采用远大直燃机的用户,改造较为简单。
注:
*表示余热没有计入。
图1:
单效蒸汽机/单效热水机循环原理图
图2:
双效排气直热机循环原理图
图3:
单效排气直热机循环原理图
图4:
排气再燃机循环原理图
图5:
排气再燃与热交换并联机循环原理图
PARALLON75微型涡轮发电机组工作原理
经过过滤器的空气通过气道进入一个放射状的压气机中,空气压力增加并进入回热器,被进入回热器的烟气废热加热,然后进入燃烧室与燃料进行混合并燃烧,燃烧产生的高温烟气推动涡轮叶片做功,同时驱动永磁发电机发电。
压气机、涡轮和驱动永磁发电机全部集成在一根轴上,该轴是涡轮发电机上唯一的运转部件。
轴支撑在一个叫空气轴承的部件上,空气轴承通过一层薄的空气膜起支撑作用。
空气轴承不需要任何的润滑剂。
做功后的烟气进入回热器加热进气,然后通过烟道排入大气,排气温度约为260℃左右。
永磁发电机发出的电力,是频率和电压均不稳定的3相电力,其发出的电输入变频系统,将其转换出频率和电压稳定的电力,最后传输到终端用户。
技术特点:
空气轴承:
无需润滑,HONEYWELL专利技术,40年运行经验;
永磁发电机:
无需变速箱,效率高,HONEYWELL专利技术,
30年运行经验;
回热器:
燃料消耗少,能源效率高;
燃烧室:
预混燃烧,有害排放物少(对于液体燃料同样有效);
变频器:
高效产生需要的频率和电压。
安装与调试:
PARALLON75涡轮发电机属于室外型机组,可安装在室外的任一地方。
发电机组的调试由HONYWELL或指定代理机构进行
技术参数:
项目
单位
参数
备注
燃油型涡轮发电机
燃气型涡轮发电机
最大发电量
kW
75
15℃,标准大气压下,不包括变压器和燃气压缩机电耗,指变频器输出
热电效率
%
28.5
15℃,标准大气压下的最大电力输出,燃料热值按地位热值计算
输出电压
V
400
还有208V、240V、415V、480V、600V可选,单相不平衡率10%以内
长×
宽×
高
mm
2334×
2163×
1219
重量
kg
1295
不包括燃气压缩机、变压器和启动电源、
燃料消耗
柴油
kg/h
/
天然气
m3/h
≤9.3
压力应≥0.62MPa(绝对压力)
冷启动时间
min
<4
至满负荷时间
NOX排放量
ppm
<50
15℃,标准大气压下满负荷状况
噪音
db
65
按ANSI133.8
h
40,000
质量承诺
自安装之日起保修一年或自购买之日起18个月内,以先到者为限
应用特点:
1.根据电力负荷需要,可以单独一台使用也可以多台组合使用,最多可以8台组合使用,功率达600kW;
2.涡轮发电机组可以独立运行,也可以并入电网运行;
3.使用场合:
--需要备用电源同时对排放和噪音要求较高的场所,如医院、电信大楼、经营有冷冻食品的商店等;
--野外作常备电源:
如锯木厂、牧区、钻探队;
--机动性强的移动电源:
摄影棚、部队、地质考察队;
--电价高的场所;
--电源质量高或排放要求高的场所;
--有放散可燃气体的场所:
如油气田、钢厂、化肥厂、垃圾填满场;
常规燃气涡轮发电机
常规燃起涡轮发电机是大型发电设备的典型代表,能提供从1至数兆瓦的电力,可以满足几乎一切包括办公大楼、医院、学校、商店的建筑物的用电需求。
涡轮发电机出来的废气是吸收式制冷机的理想热源,被用来制冷、采暖和提供卫生热水。
因为同燃煤电厂的废气相比,其废气的杂质、含硫量均很低,其次最为显著的是其含氧量较高,可达15%以上,可以作为直燃机的助燃空气,进行第二次燃烧。
燃气涡轮发电机通常被用作在夏季电力尖峰时的调峰。
然而,由于夏季气温很高,导致了燃气轮机的出力严重不足,效率降低。
因此,溴化锂制冷机通过利用涡轮发电机的排气制冷来冷却涡轮发电机的进气,则可以大大提高涡轮发电机的出力和效率。
目前已被证明是非常有效的节能方式。
涡轮发电机通常由透平、变速箱、发电机、进气增压器、排气系统组成。
见右图。
涡轮发电机系统按其流程的不同,分为:
联合循环、简单循环和前置循环。
联合循环通常由余热锅炉回收燃气轮机的排气产生蒸汽,再驱动蒸汽轮机发电,或直接提供蒸汽,是新建电厂的常见流程。
溴化锂吸收式制冷机可以通过回收燃气轮机或余热锅炉的排气余热或余热锅炉的中、低压蒸汽进行制冷,实现冷热电联合循环。
前置循环图
燃气轮机-余热锅炉联合循环布置
燃料电池
燃料电池是通过氢和氧发生电化学反应产生电力,同时产生热水或水蒸气。
由于它不产生燃烧,因此,燃料电池被认为是最清洁的电源之一。
氢通常由可燃的碳氢化合物提供,而氧则由空气提供。
溴化锂吸收式制冷机通过回收燃料电池产生的热水或蒸汽实现冷热电联合循环。
完整的燃料电池发电系统由电池堆、燃料供给系统、空气供给系统、冷却系统、电力电子换流器、保护与控制及仪表系统组成,
燃料电池主要有4类:
溶融碳酸盐型、再生氢氧型、固体电解质型、质子交换膜型。
溶融碳酸盐型、再生氢氧型较为适合BCHP的配套。
由于燃料电池价格极高,预计需在5年之后才会有商业化运行。
A.熔融碳酸盐燃料电池:
熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。
其电解质是熔融态碳酸盐。
反应原理示意图如下:
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池(600~700℃),具有效率高(高于40%)、噪音低、无污染、燃料多样化(氢气、煤气、天然气和生物燃料等)、余热利用价值高和电池构造材料价廉等诸多优点。
目前我国正在研制和小批量生产隔膜材料和电池隔膜,制备MCFC电极并组装数千瓦的电池组。
已可批量生产隔膜材料LiAlO2粉料,开发成功制备1000cm2LiAlO2隔膜的工艺,已组装了28cm2、110cm2单电池,并进行了电池性能的评价和研究,现正在进行千瓦级电池组的研制。
电池隔膜剖面
电池隔膜
110cm2电池试验
B.固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质,除了高效,环境友好的特点外,它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题;
在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用,使其综合效率可由50%提高到70%以上;
它的燃料适用范围广,不仅能用H2,还可直接用CO、天然气(甲烷)、煤汽化气,碳氢化合物、NH3、H2S等作燃料。
其工作原理如下图所示:
我国研究SOFC的新型结构和组装技术并进行SOFC的应用基础研究。
已掌握LSM阴极,Ni-YSZ阳极及高温密封材料的制备工艺。
开发出中温SOFC用大面积Ni-YSZ多孔阳极基膜和负载YSZ致密膜以及电极-膜三合一的制备工艺,制备的负载YSZ致密膜厚度小于10μm。
中温SOFC在800℃时的功率密度达到0.15W/cm2。
目前正在进行千瓦级电池组的开发。
LSM/YSZ/Ni-YSZ电极三合一
Ni-YSZ阳极基膜上的YSZ薄膜
50mm*50mm电池
C.再生氢氧燃料电池
再生氢氧燃料电池将水电解技术(电能+2H2O→2H2+O2)与氢氧燃料电池技术(2H2+O2→H20+电能)相结合,氢氧燃料电池的燃料H2、氧化剂O2可通过水电解过程得以"
再生"
起到蓄能作用。
工作原理如下:
我国研究双效催化剂和双效氧电极的制备方法,研制薄层电极并制备膜电极三合一组件,降低电极铂担量。
目前电极的铂担量已降至0.02mg/cm2。
同时进行固体电解质的水电解技术开发,已掌握水电解用膜电极的制备技术。
正在进行百瓦级可逆式质子交换膜再生氢氧燃料电池的开发。
单电池
薄层电极剖面
单电池实验
D.质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质,无电解质腐蚀问题,能量转换效率高,无污染,可室温快速启动。
质子交换膜燃料电池在固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景,尤其是电动车的最佳驱动电源。
它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。
燃料电池工程中心制备和小批量生产PEMFC的Pt/C、Pt-Ru/C电催化剂、电极、膜电极三合一(EMAS)和电池双极板等关键组件;
研制和生产各种规格的电池组;
进行PEMFC电动车装车试验并研制以PEMFC为动力的电动车发动机。
已掌握了一系列PEMFC的关键技术,申请了十四项国家发明专利。
成功地研制出100W~5KW的各种规格的电池组,电池额定输出功率密度≥0.35W/cm2。
目前千瓦级PEMFC技术已经成熟,具备了商业开发的条件,同时在质子交换膜燃料电池氢源开发方面取得了重大进展。
200W电池组(第一代)
2KW电池组(第二代)
5KW电池组(第一代)
BCHP给我们带来什么好处
·
BCHP给业主带来的好处
BCHP可以大幅减少需求侧的能源消耗,对减少业主的能源成本具有巨大的潜力。
当能源供应处于紧张时,现场能源系统能够满足建筑物的能源需求,保持了一个高的生产能力。
BCHP为在与公用事业公司进行能源服务谈判时增加了砝码,因为BCHP提高了能源的负荷率。
给制造者带来的好处
BCHP为吸收式制冷机、除湿设备的制造商创造了广泛的市场空间。
BCHP由于利用从燃料电池、微型涡轮发电机、燃气轮机和内燃发电机的余热,提高了现场用能的经济性,减少了终端用户的支出,必将导致上述设备的大量销售。
为系统控制的制造商提供了新的市场。
给公用事业者带来的好处
燃气和电力事业公司通过BCHP负荷率的提高直接获益,特别是投资建设BCHP系统必将获得高额的投资回报。
BCHP提高了电网和电厂的可靠性和效益。
给社会带来的好处
BCHP提高能源效率30%以上,减少了化石燃料的消耗。
减少CO2温室气体的排放45%以上。
通过制冷、采暖和调湿,提高了室内空气质量,为人们提供一个健康的生活和工作空间。
通过提高电网的可靠性,提升了全社会的生产力
环境效益。
BCHP的应用
远大开发出多种形式的余热利用型溴化锂冷温水机,可以满足各种形式的BCHP系统,同时也解决了长期以来电、冷、热负荷控制难于平衡的弊端。
这里介绍几种BCHP的型式,以期给大家一个概略的了解。
模式1:
蒸汽轮机+溴冷机
工作原理:
锅炉燃烧产生的高温高压蒸汽进入蒸汽轮机推动涡轮旋转,带动发电机发电,发电后的乏汽或从蒸汽轮机中的抽汽进入蒸汽制冷机制冷同时一部分进入热交换器采暖或提供卫生热水。
根据实际蒸汽品质(压力等),可以选择双效或单效蒸汽机。
系统流程:
1.根据对热电厂"
以热定电"
的要求,采用BCHP可以大大提高热电厂的用热量,提高热电厂的负荷率,提高经济效益。
2.如果汽轮机抽汽或乏汽不被用掉,则其发电量和发电效率都将下降,因此夏季使用蒸汽溴冷机可以显著提高综合效率;
3.该模式适合于各个规模的火电厂或热电厂。
模式2:
燃气轮机+排气回收型冷温水机
燃气轮机中高温高压气体带动发电机发电后排出,这时还保持着相当的温度(一般在400℃以上),并具有较高的含氧量。
溴化锂制冷机可以直接回收排气余热进行制冷,也可以将排气作为助燃空气进行第二次燃烧,二次燃烧回收热效率更高,达95%以上。
1.尾气余热直接由溴化锂冷温水机回收进行制冷、采暖并提供卫生热水,无须另加然交换器,系统流程简单,造价低。
2.热效率高,COP通常在1..27以上;
3.制冷负荷调节范围广,最小制冷量可达6万大卡/时,可满足各类建筑物的冷、热、电的要求。
4.适用该模式的溴化锂空调有:
排气直热单效冷温水机、排气直热双效冷温水机、排气再燃冷温水机或排气再燃热交换冷温水机等4中机型。
5.使用建筑物:
燃气轮机电厂或燃气轮机自备电站的改造,特别适合于简单循环的燃气轮机电厂(站),其经济性特别显著。
6.系统产生的冷量可用于建筑物的空调或燃气轮机本身的进气冷却或其他工艺冷却。
模式3:
远大一体化BCHP系统
采用微型涡轮发电机+余热利用型冷温水机,共有3种型式:
型式一:
微型涡轮发电机+排气直热单效冷温水机
Parallon75kW燃气涡轮发电机的排气送入单效冷温水机,余热用于制冷或采暖。
系统流程图:
1.排气余热全部进入冷温水机加以利用,热损失小;
2.受排气量限制,制冷或供热量较小,制冷量为6万大卡/时;
3.适用于小型建筑场合使用。
型式二:
微型涡轮发电机+排气再燃型冷温水机
Parallon75kW燃气涡轮发电机高温富氧排气(温度250℃,含氧量18%)进入冷温水机直接进行燃烧利用,提供制冷、采暖和卫生热水。
1.利用了排气中的余热和氧气充分燃烧,余热利用率达95%以上,冷温水机能耗大幅度降低;
2.电力、空调、采暖和卫生热水几种负荷容量搭配灵活,可以满足不同场合的需要,缺点是排气在部分负荷时不能全部利用,须排空;
3.特别适合于已使用远大直燃机的用户,改造非常简单,只需将燃烧机换成高温燃烧机;
型式三:
微型涡轮发电机+排气再燃/热交换并联型冷温水机
Parallon75kW燃气涡轮发电机排气余热一部分被溴冷机的稀溶液回收,另一部分参与二次燃烧,对外提供制冷、采暖和卫生热水。
1.发电后的排气余热得到充分利用,冷温水机能耗最大限度降低,避免了模式二的缺点;
2.电力、空调、采暖和卫生热水几种负荷容量搭配灵活,可以满足不同场合的需要;
3.特别适合于已使用远大直燃机的用户,只需在直燃机基础上更换燃烧机并增加第3热交换器即可。
模式四:
燃气轮机前置循环+溴冷机
燃气轮机发电后排出的高温烟气通过余热锅炉回收,产生的蒸汽供蒸汽吸收式制冷机制冷,其余通过热交换器提供采暖/卫生热水或供工业用户使用。
1.夏季采暖/热水负荷最小的时候,蒸汽溴冷机可以充分利用燃气轮机余热制冷,保证较高的系统综合能源利用效率。
2.适合于燃气轮机电厂或燃气轮机热电厂。
模式五:
燃气-蒸汽轮机联合循环+蒸汽制冷机
燃气轮机排出的尾气通过余热锅炉回收转换为蒸汽,注入蒸汽轮机发电,发电后的乏汽或抽汽供蒸汽制冷机制冷,其余部分可用于提供采暖或卫生热水。
当然燃气轮机或余热锅炉的排气同样可以驱动排气直热型和排气再燃型制冷机。
1.比简单循环和前置循环发电具有更高的发电效率;
2.与汽轮机发电中的应用类似,溴冷机可以有效提高夏季发电量和发电效率,并且减小用电峰谷差;
3.适用于联合循环电厂(站)。
模式六:
内燃发电机+余热利用型直燃机
内燃机基于柴油发电机技术,燃料和空气进入气缸混合压缩燃烧并做功,推动活塞运动,通过联杆机构,驱动发电机发电。
排气、缸套冷却水的余热由余热利用型冷温水机产生制冷/采暖/卫生热水。
1.余热中高温排气量较小且含氧量低,不能再燃利用;
2.制冷/采暖/卫生热水、电力几种形式的负荷容量搭配比较灵活;
3.系统组合简便,适合于现有内燃机电站或现有直燃机的基础上进行改造。
4.可以用于该系统的制冷机有:
热水机、排气制热单效/双效制冷机。
模式7:
燃料电池+余热利用型直燃机
燃料电池利用燃料和空气的电化学反应供应电力,同时产生出蒸汽、废水、排气等。
通过溴化锂制冷机回收这部分废热,提供制冷/采暖/卫生热水。
1.发电效率和能源综合利用率都较高;
2.发电不是利用燃料燃烧,污染排放小,环保效益显著;
3.制冷/采暖/热水和电力能量负荷容量配置灵活,可以用于各种场合;
4.由于材料价格的关系,燃料电池目前还未达到商业化生产。
5.可以用于该系统的制冷机有:
蒸汽机、热水机、排气制热单效/双效制冷机。
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