利用城市供熱熱網實施集中供冷的相關研究

何壽財

華電南寧新能源有限公司 廣西 南寧530033

1 引言

電廠在供應城市熱源的過程中通常采用的方式是大型熱水網集中供熱。這種供熱方式在天氣溫度較高的時節熱負荷很小,因此存在供熱系統閑置的問題,或者僅僅為少數用于提供熱負荷,供熱系統的利用效率較低,造成資源閑置浪費。這樣情況無疑給能源企業增加了運營成本,在市場競爭中失去了成本優勢。為了提高供熱系統的利用效率,降低企業運行成本,采取熱電冷聯產的方式成為越來越多能源企業的選擇。

2 熱電冷聯產系統構成

熱電冷聯產系統的方式是汽輪機產生蒸氣,然后通過蒸氣管網將蒸氣輸送到用戶端,然后通過在用戶端設置蒸氣吸收制冷裝置來產生冷量。這種方式制冷系數較高,而且蒸氣從產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,會造成蒸氣管網沿途熱量損失,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景中應用,而這也是該方式大范圍應用受到限制的一個主要因素。還有一種方式是利用熱水管網驅動熱水型溴化鋰吸收式冷水機組來制冷。這種方式可以充分利用熱網管道,而且熱損失較低,因此應用率更高。采用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組的熱電冷聯產系統主要包括熱源部分、熱網部分和用戶端三部分。系統的基本流程為供熱機組—熱網首站—一級熱網—制冷換熱站—二級熱網—用戶端。熱電冷聯產系統在供熱供暖一級制冷供熱的不同時間段內,系統熱源部分和熱網部分可以實現公用或兼用。與單一的供熱系統不同的地方在于熱電冷聯產系統在制冷換熱站和用戶端的設置不同。新建建筑項目的用戶可在供熱或制冷裝置上采用相同的設備,如風機盤管,如果對舊有建筑進行改造,需要在用戶端增加吸收式制冷裝置。

3 供熱首站改造

初期供熱用戶熱網采用的供熱首站是熱網加熱器和熱網循環泵以及疏水系統。在實際運行中因循環水溫度較高,疏水量小,導致熱交換效率低,造成水泵運行時間長,能耗高,不利于供熱首站節能高效運行目標的實現。為此對供熱首站進行改造。一是對熱網循環泵進行改造。原來機械密封的方式采用泵體自身進行冷卻調節,但是循環水溫較高,因此機械密封的方式下冷卻效果不理想,而且在實際運行中經常因為摩擦而造成過熱損壞,泵體更換頻率高,增加運營成本。,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。舊有疏水系統是從疏水泵到除氧器,改造后變成疏水系統自流到凝汽器疏水擴容裝置。在原來的疏水母管道上安裝調節閥門,疏水器進出口位置安裝手動真空閥門。在輸水系統自流到凝汽器疏水擴容裝置的進水口位置安裝真空放水閥門,便于沖洗管道和采集水樣。三是改造汽輪機采暖抽氣門。原來汽輪機到熱網加熱器之間有液壓閥門和電磁控制啟動逆止門,這種方式如果進行供冷運行,會出現蒸氣量小,液壓閥門開度過小的問題,容易對閥門造成沖刷,縮短壽命。在液壓閥門和電磁控制啟動逆止門之間安裝安裝電動閥門,作為供冷系統的進汽門,避免對閥門造成沖刷。

4 熱電冷聯產系統運行分析及效果

對上述系統進行方案運行綜合分析,分析過程中主要遵循的原則是社會綜合效益原則,實施的運行技術及運行方案是從社會整體效益角度進行考量,而避免從單一環節和單一設備的優劣來簡單比較;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;在同樣的基準參數條件下,運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;新的運行工藝投入資金的時間價值應比舊工藝價值更高。如果假設供冷面積為700萬平方米,則采用兩個300 MW機組就能夠實現上述供冷面積全覆蓋。

熱電冷聯產運行模式的各個參與方收益情況如下:對于電廠投資方可以向電網輸電,獲得電能收益,還可以供熱,實現熱能收益。而且采用熱電冷聯產系統,減少了發電機組冷源損失,在長周期上降低了燃料消耗量,因此可以為電廠帶來收益。對于房地產開發商采用熱電冷聯產系統可采用相同的空調設備,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開發商出,對于公用建筑項目可在規劃開發初期以城市建設綜合配套費用的方式納入到項目開發成本中,作為銷售房價的一部分,因此采用熱電冷聯產系統不會對房地產開發商的利益造成不利影響。對于空調用戶來說,實際電價是最關注的部分。假設以15年為一個運行周期,對電制冷和熱制冷兩種模式進行電費比較。假設兩種供冷模式的投資成本和運行成本總和是相同的,那么根據電制冷模式下的電價可以計算出熱制冷模式下的電價,此時得到的電價是一個臨界值。當電價高于這個臨界值時,空調用戶采用熱制冷模式比電制冷模式費用更低;當電價低于這個臨界值時,空調用戶采用熱制冷模式比電制冷模式的費用更高。基于目前銷售電價呈現不斷增長的趨勢,從長期來看,空調用戶采用熱制冷模式的費用比電制冷模式的費用將更低。對電網公司而言,如果采用熱電冷聯產模式,供冷區域在電網用電高峰期可大大降低用電負荷,節省的用電負荷對應的電容量降低,可以縮小電廠建設容量,為電廠節省電網投資。從帶來的社會效益來看,采用熱電冷聯產模式能夠滿足供冷區域供冷需求的前提下,進一步降低電能。由于熱電冷聯產模式是蒸汽利用率提升了,因此降低了電池燃料損耗率,提高了發電效率,不僅節約能源資源,而且對于減少污染物排放,保護環境十分有益。

5 結語

綜上所述,通過采用熱電冷鏈產系統,解決傳統供熱系統利用效率低的問題,為企業降低運營成本,提高市場競爭優勢創建了良好條件。熱電冷聯產系統的應用作為一種有效的節能措施,大大提高能源利用效率,值得推廣和應用。