利用城市供熱熱網(wǎng)實(shí)施集中供冷的相關(guān)研究

何壽財(cái)

華電南寧新能源有限公司 廣西 南寧530033

1 引言

電廠在供應(yīng)城市熱源的過程中通常采用的方式是大型熱水網(wǎng)集中供熱。這種供熱方式在天氣溫度較高的時(shí)節(jié)熱負(fù)荷很小,因此存在供熱系統(tǒng)閑置的問題,或者僅僅為少數(shù)用于提供熱負(fù)荷,供熱系統(tǒng)的利用效率較低,造成資源閑置浪費(fèi)。這樣情況無疑給能源企業(yè)增加了運(yùn)營成本,在市場(chǎng)競爭中失去了成本優(yōu)勢(shì)。為了提高供熱系統(tǒng)的利用效率,降低企業(yè)運(yùn)行成本,采取熱電冷聯(lián)產(chǎn)的方式成為越來越多能源企業(yè)的選擇。

2 熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)成

熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的方式是汽輪機(jī)產(chǎn)生蒸氣,然后通過蒸氣管網(wǎng)將蒸氣輸送到用戶端,然后通過在用戶端設(shè)置蒸氣吸收制冷裝置來產(chǎn)生冷量。這種方式制冷系數(shù)較高,而且蒸氣從產(chǎn)生到輸送到用戶端需要一定的距離,因此如果熱源端和用戶端距離較遠(yuǎn),會(huì)造成蒸氣管網(wǎng)沿途熱量損失,而且過程中冷凝水回收較麻煩。因此這種方式適用范圍較小,在熱源端和用戶端距離較近的場(chǎng)景中應(yīng)用,而這也是該方式大范圍應(yīng)用受到限制的一個(gè)主要因素。還有一種方式是利用熱水管網(wǎng)驅(qū)動(dòng)熱水型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組來制冷。這種方式可以充分利用熱網(wǎng)管道,而且熱損失較低,因此應(yīng)用率更高。采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)主要包括熱源部分、熱網(wǎng)部分和用戶端三部分。系統(tǒng)的基本流程為供熱機(jī)組—熱網(wǎng)首站—一級(jí)熱網(wǎng)—制冷換熱站—二級(jí)熱網(wǎng)—用戶端。熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在供熱供暖一級(jí)制冷供熱的不同時(shí)間段內(nèi),系統(tǒng)熱源部分和熱網(wǎng)部分可以實(shí)現(xiàn)公用或兼用。與單一的供熱系統(tǒng)不同的地方在于熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在制冷換熱站和用戶端的設(shè)置不同。新建建筑項(xiàng)目的用戶可在供熱或制冷裝置上采用相同的設(shè)備,如風(fēng)機(jī)盤管,如果對(duì)舊有建筑進(jìn)行改造,需要在用戶端增加吸收式制冷裝置。

3 供熱首站改造

初期供熱用戶熱網(wǎng)采用的供熱首站是熱網(wǎng)加熱器和熱網(wǎng)循環(huán)泵以及疏水系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中因循環(huán)水溫度較高,疏水量小,導(dǎo)致熱交換效率低,造成水泵運(yùn)行時(shí)間長,能耗高,不利于供熱首站節(jié)能高效運(yùn)行目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。為此對(duì)供熱首站進(jìn)行改造。一是對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)泵進(jìn)行改造。原來機(jī)械密封的方式采用泵體自身進(jìn)行冷卻調(diào)節(jié),但是循環(huán)水溫較高,因此機(jī)械密封的方式下冷卻效果不理想,而且在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常因?yàn)槟Σ炼斐蛇^熱損壞,泵體更換頻率高,增加運(yùn)營成本。,將其改成盤根密封的方式,能夠有效解決上述問題。二是改造疏水系統(tǒng)。舊有疏水系統(tǒng)是從疏水泵到除氧器,改造后變成疏水系統(tǒng)自流到凝汽器疏水?dāng)U容裝置。在原來的疏水母管道上安裝調(diào)節(jié)閥門,疏水器進(jìn)出口位置安裝手動(dòng)真空閥門。在輸水系統(tǒng)自流到凝汽器疏水?dāng)U容裝置的進(jìn)水口位置安裝真空放水閥門,便于沖洗管道和采集水樣。三是改造汽輪機(jī)采暖抽氣門。原來汽輪機(jī)到熱網(wǎng)加熱器之間有液壓閥門和電磁控制啟動(dòng)逆止門,這種方式如果進(jìn)行供冷運(yùn)行,會(huì)出現(xiàn)蒸氣量小,液壓閥門開度過小的問題,容易對(duì)閥門造成沖刷,縮短壽命。在液壓閥門和電磁控制啟動(dòng)逆止門之間安裝安裝電動(dòng)閥門,作為供冷系統(tǒng)的進(jìn)汽門,避免對(duì)閥門造成沖刷。

4 熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行分析及效果

對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行方案運(yùn)行綜合分析,分析過程中主要遵循的原則是社會(huì)綜合效益原則,實(shí)施的運(yùn)行技術(shù)及運(yùn)行方案是從社會(huì)整體效益角度進(jìn)行考量,而避免從單一環(huán)節(jié)和單一設(shè)備的優(yōu)劣來簡單比較;遵循能源資源消耗量低水平原則,最終的一次能源消耗量要盡可能低;在同樣的基準(zhǔn)參數(shù)條件下,運(yùn)行方案中與舊有方案中相同的部分不需要考慮,只考慮增量的那部分;新的運(yùn)行工藝投入資金的時(shí)間價(jià)值應(yīng)比舊工藝價(jià)值更高。如果假設(shè)供冷面積為700萬平方米,則采用兩個(gè)300 MW機(jī)組就能夠?qū)崿F(xiàn)上述供冷面積全覆蓋。

熱電冷聯(lián)產(chǎn)運(yùn)行模式的各個(gè)參與方收益情況如下:對(duì)于電廠投資方可以向電網(wǎng)輸電,獲得電能收益,還可以供熱,實(shí)現(xiàn)熱能收益。而且采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),減少了發(fā)電機(jī)組冷源損失,在長周期上降低了燃料消耗量,因此可以為電廠帶來收益。對(duì)于房地產(chǎn)開發(fā)商采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可采用相同的空調(diào)設(shè)備,而只需要在用戶端增加吸收式制冷裝置,這部分投資需要房地產(chǎn)開發(fā)商出,對(duì)于公用建筑項(xiàng)目可在規(guī)劃開發(fā)初期以城市建設(shè)綜合配套費(fèi)用的方式納入到項(xiàng)目開發(fā)成本中,作為銷售房價(jià)的一部分,因此采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不會(huì)對(duì)房地產(chǎn)開發(fā)商的利益造成不利影響。對(duì)于空調(diào)用戶來說,實(shí)際電價(jià)是最關(guān)注的部分。假設(shè)以15年為一個(gè)運(yùn)行周期,對(duì)電制冷和熱制冷兩種模式進(jìn)行電費(fèi)比較。假設(shè)兩種供冷模式的投資成本和運(yùn)行成本總和是相同的,那么根據(jù)電制冷模式下的電價(jià)可以計(jì)算出熱制冷模式下的電價(jià),此時(shí)得到的電價(jià)是一個(gè)臨界值。當(dāng)電價(jià)高于這個(gè)臨界值時(shí),空調(diào)用戶采用熱制冷模式比電制冷模式費(fèi)用更低;當(dāng)電價(jià)低于這個(gè)臨界值時(shí),空調(diào)用戶采用熱制冷模式比電制冷模式的費(fèi)用更高。基于目前銷售電價(jià)呈現(xiàn)不斷增長的趨勢(shì),從長期來看,空調(diào)用戶采用熱制冷模式的費(fèi)用比電制冷模式的費(fèi)用將更低。對(duì)電網(wǎng)公司而言,如果采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)模式,供冷區(qū)域在電網(wǎng)用電高峰期可大大降低用電負(fù)荷,節(jié)省的用電負(fù)荷對(duì)應(yīng)的電容量降低,可以縮小電廠建設(shè)容量,為電廠節(jié)省電網(wǎng)投資。從帶來的社會(huì)效益來看,采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)模式能夠滿足供冷區(qū)域供冷需求的前提下,進(jìn)一步降低電能。由于熱電冷聯(lián)產(chǎn)模式是蒸汽利用率提升了,因此降低了電池燃料損耗率,提高了發(fā)電效率,不僅節(jié)約能源資源,而且對(duì)于減少污染物排放,保護(hù)環(huán)境十分有益。

5 結(jié)語

綜上所述,通過采用熱電冷鏈產(chǎn)系統(tǒng),解決傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)利用效率低的問題,為企業(yè)降低運(yùn)營成本,提高市場(chǎng)競爭優(yōu)勢(shì)創(chuàng)建了良好條件。熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用作為一種有效的節(jié)能措施,大大提高能源利用效率,值得推廣和應(yīng)用。