燃機(jī)電廠空調(diào)系統(tǒng)集中制冷加熱方案分析

施 婷

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司， 江蘇 南京 211102）

1 方案概述

根據(jù)江蘇大唐國(guó)際金壇2×400 MW級(jí)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)工程所處金壇地區(qū)室外環(huán)境設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)，日平均氣溫度≤5℃的天數(shù)為56 d，按《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50019—2015）的規(guī)定，全廠不設(shè)集中采暖系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)經(jīng)常有人停留、工作或冬季對(duì)室內(nèi)溫度有一定要求的區(qū)域，采用空調(diào)系統(tǒng)來(lái)供熱。由于本工程主廠房、輔控樓區(qū)域工藝設(shè)備布置集中、人員分布較集中，根據(jù)工藝設(shè)備、人員的通風(fēng)、降溫、空氣調(diào)節(jié)需求，區(qū)域空調(diào)冷熱負(fù)荷集中，故在此區(qū)域設(shè)置集中加熱站，滿(mǎn)足主廠房、輔控樓冬夏季制冷加熱需求。

2 負(fù)荷分析

2.1 空調(diào)冷熱負(fù)荷

根據(jù)各工藝車(chē)間的設(shè)備布置、建筑面積及周邊環(huán)境，確定的空調(diào)降溫系統(tǒng)冷負(fù)荷為1 043 kW，空調(diào)加熱負(fù)荷為332 kW。

2.2 全年負(fù)荷分析

在上述冷熱負(fù)荷中，空調(diào)冷熱負(fù)荷與季節(jié)相關(guān)性很大，根據(jù)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)，主廠房、輔控樓空調(diào)系統(tǒng)、降溫通風(fēng)系統(tǒng)制冷運(yùn)行時(shí)間基本上從每年的5月上旬至10月下旬，約6個(gè)月時(shí)間；空調(diào)供熱時(shí)間從每年的11月至次年的3月。集中制冷加熱站全年供冷、供熱負(fù)荷曲線如圖1所示。

根據(jù)全年負(fù)荷分析，最大熱負(fù)荷出現(xiàn)在冬季：332 kW（空調(diào)制熱負(fù)荷）。最大冷負(fù)荷出現(xiàn)在夏季：1 043 kW。綜合考慮全年負(fù)荷水平，設(shè)計(jì)負(fù)荷按冬季負(fù)荷為340 kW，夏季負(fù)荷為1 050 kW設(shè)計(jì)。

圖1 全年冷熱負(fù)荷分布圖

3 空調(diào)制冷加熱方式特點(diǎn)分析

根據(jù)冷卻加熱設(shè)備與空調(diào)降溫通風(fēng)系統(tǒng)空氣處理設(shè)備之間冷、熱媒的傳遞介質(zhì)的不同，制冷加熱方式可以分為以水為介質(zhì)的集中式和以制冷劑為介質(zhì)的分散式。

3.1 集中制冷加熱方式

集中制冷加熱方式，是在廠區(qū)設(shè)置集中制冷加熱站，夏季通過(guò)高能效比的制冷方式，冷卻空調(diào)降溫系統(tǒng)的冷凍水；冬季利用經(jīng)濟(jì)的加熱方式，加熱空調(diào)系統(tǒng)的熱水。各空調(diào)降溫通風(fēng)系統(tǒng)的空氣處理設(shè)備采用表面式冷卻器或表面式加熱器，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)區(qū)域循環(huán)空氣冷卻、去濕或加熱過(guò)程。在制冷加熱站與空氣處理末端之間采用循環(huán)水泵，實(shí)現(xiàn)在表冷器與制冷設(shè)備的蒸發(fā)器（夏季）或加熱器與換熱設(shè)備之間的水循環(huán)。因此，集中制冷加熱方式的重要特征是以水作為中間傳熱介質(zhì)。

采用集中制冷的方式，具有便于管理、提高系統(tǒng)可靠性、利于優(yōu)化配置實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行、空氣處理設(shè)備選擇方便靈活和系統(tǒng)對(duì)施工安裝的要求較低等優(yōu)點(diǎn)。與直接蒸發(fā)式分散壓縮制冷的方案相比，具有系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、設(shè)備龐大、運(yùn)行不靈活、系統(tǒng)存在傳熱損失等不足。

3.2 分散式制冷加熱方式

分散式制冷方式，是采用制冷劑（R407C或其他環(huán)保冷媒）的直接蒸發(fā)來(lái)冷卻空調(diào)、降溫通風(fēng)系統(tǒng)的循環(huán)空氣，減少了中間冷媒水的環(huán)節(jié)，以制冷劑為循環(huán)介質(zhì)是分散式制冷方式的特征。分散式加熱系統(tǒng)，是與分散制冷系統(tǒng)緊密結(jié)合的，利用制冷循環(huán)通過(guò)四通閥實(shí)現(xiàn)冬季熱泵運(yùn)行，達(dá)到給空調(diào)系統(tǒng)加熱的目的。分散式制冷加熱系統(tǒng)，具有系統(tǒng)運(yùn)用靈活，使用方便、減少了換熱環(huán)節(jié)和空氣處理設(shè)備布置方便等優(yōu)點(diǎn)；但直接蒸發(fā)式系統(tǒng)也存在系統(tǒng)的安裝要求較高、室外機(jī)布置比較困難、系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)工作量較大、空調(diào)和降溫通風(fēng)系統(tǒng)制冷裝置容量較大等不足。

綜合上述分析，根據(jù)本工程主廠房、輔控樓空調(diào)冷、熱負(fù)荷季節(jié)性強(qiáng)、需求穩(wěn)定等特點(diǎn)，本工程擬選用集中制冷加熱站設(shè)置方案。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

4.1 投資比較

基于本工程，由于余熱鍋爐煙氣廢熱用作天然氣加熱熱源，故不采用煙氣余熱回收熱水作為溴化鋰機(jī)組的驅(qū)動(dòng)熱源。作為比選方案，采用以下兩種常規(guī)制冷加熱方案進(jìn)行分析比較：

方案一：主機(jī)采用電力驅(qū)動(dòng)的蒸氣壓縮式空氣源熱泵機(jī)組，實(shí)現(xiàn)夏季向暖通專(zhuān)業(yè)提供空調(diào)用冷凍水，冬季提供空調(diào)用熱水的功能。主廠房、輔控樓內(nèi)降溫通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)總冷負(fù)荷為1 250 kW，總熱負(fù)荷為370 kW?？諝庠礋岜脵C(jī)組選擇4組型號(hào)為A型和一組型號(hào)為B型的風(fēng)冷模塊化冷熱水機(jī)組機(jī)組，采用R407C環(huán)保冷媒。單組B型模塊機(jī)組的制冷制熱能力：室外環(huán)境溫度為35℃時(shí)制冷量為132 kW（名義制冷量）；室外環(huán)境干球溫度為7℃、濕球溫度為6℃時(shí)制熱量的負(fù)荷為136 kW。單臺(tái)A型模塊機(jī)組的制冷制熱能力：室外環(huán)境溫度為35℃時(shí)制冷量的負(fù)荷為264 kW（名義制冷量）；室外環(huán)境干球溫度為7℃、濕球溫度為6℃時(shí)制熱量的負(fù)荷為272 kW。

方案二：主機(jī)采用蒸汽驅(qū)動(dòng)的雙效型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組加汽水板式換熱器，實(shí)現(xiàn)夏季向暖通專(zhuān)業(yè)提供空調(diào)用冷凍水，冬季提供空調(diào)用熱水的功能。主廠房、輔控樓內(nèi)降溫通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)總冷負(fù)荷為1 250 kW，總熱負(fù)荷為370 kW。溴化鋰機(jī)組按2×75%設(shè)計(jì)原則選擇2臺(tái)型號(hào)為C型的蒸汽型溴化鋰機(jī)組。單臺(tái)溴化鋰制冷能力的負(fù)荷為930 kW，蒸汽汽源由機(jī)務(wù)專(zhuān)業(yè)提供0.6 MPa飽和蒸汽，接自輔助蒸汽母管；冷卻水由水工專(zhuān)業(yè)提供循環(huán)冷卻水，供回水溫度為38/32℃。單臺(tái)加熱水-水板式換熱器供熱量為370 kW，冷側(cè)的進(jìn)水溫度為40℃，出水溫度為50℃，流量為32 m3/h；蒸汽耗量為0.6 MPa飽和蒸汽，0.6 t/h。

為了統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定下列比較參數(shù)：

1）年運(yùn)行小時(shí)數(shù)為5 500 h。其中制冷系統(tǒng)、空調(diào)供熱系統(tǒng)、非供冷供熱時(shí)間分別按1∶1∶2取值，即：供冷時(shí)間為1 375 h，供熱時(shí)間為1 375 h，春秋季非供冷供熱時(shí)間為2 750 h。

2）能源費(fèi)用：設(shè)備運(yùn)行的廠用電價(jià)格為0.38元/kWh；蒸汽價(jià)格為224元/t。

3）設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)按設(shè)備投資價(jià)格的3%估列。

4）比較范圍：集中制冷加熱站范圍內(nèi)的不同工藝設(shè)備和電控設(shè)備及其運(yùn)行費(fèi)用。土建費(fèi)用、管道、末端裝置等費(fèi)用兩者相等，不參與比較。

4.2 效益評(píng)估（見(jiàn)表1）

表1 效益評(píng)估表

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)分析比較，從初投資看，方案二高于方案一；從年運(yùn)行費(fèi)用看，方案二高于方案一。基于本工程空調(diào)冷熱負(fù)荷相對(duì)均不大的情況下，采用模塊化冷熱水機(jī)組的方案一更適于本工程輔控樓集中制冷加熱需求。