燃气空调能量系统优化分析
热电联产是一种众所周知较成熟的能源利用方式，它的发展已有五十多年的历史，在热电联产基础上发展起来的楼宇热电冷三联产BCHP(Building Cooling，Heating ＆．Power Generation)则是一项新的技术。采用以天然气为动力的楼宇热电冷三联供技术，其燃气空调系统内的动力装置既可以向建筑物内发电送电，又可以把发电后的余热输向建筑物内供暖或作为空调的制冷能力，有效实现能量阶梯利用，从而获得更高的燃料利用率。这种方式，可以解决大型建筑物内的部分用电负荷，提高建筑物用电的可靠性，同时还降低了输配电网的输配电负荷，减少了长途输电的输电损失等。
本文首先对燃气空调的应用与发展作了介绍，并重点介绍了燃气型双效溴化锂吸收式制冷机的系统构成与工作原理。在此基础上，分析了九种楼宇热电冷三联产系统优化组合方式及其不同组合方式所具有的优点和不足。通过选取系统的一次能源利用率、热电效率等物理量，对“燃气一蒸汽联合循环热电冷三联产系统”这一实例的分析，揭示了机组效益与抽气量、热电比、节能率等的关系，即：随着汽轮机抽气量的增加，供暖热量与制冷量都成比例增加，但汽轮机的内效率随着汽轮机抽气量的增加却加速减少；系统的热电比由20％～50％之间时，联合循环热电效率增加最大，超过50％之后，联合循环热电效率下降较快，由此可知，在燃气—蒸汽联合循环热电冷三联产系统中，不能单靠增加系统的热电比来提高系统的联合循环热电效率。同时，并对实例系统中各部分的火用效率、火用损率进行了分析，找出火用损失大的原因，并提出了改进与优化方法。例如，在燃气系统中燃烧室的火用损占了整个三联产系统总火用损的一半以上，指出主要跟燃气温度有一定的关系，从而提出了在设计燃烧室的结构时，采用耐高温的材料，提高燃气使用温度，从而可以提升燃烧效率，降低此部分<火用>损；汽轮机的火用效率也较低，其<火用>损失主要是由于气体在透平中的不可逆膨胀以及管道损失引起的；溴化锂吸收式制冷机的<火用>效率也是比较低的，其原因是传热温差和吸收混合的不可逆造成的，因此在完善装置设计的同时，合理选择热源温度是非常必要的。对于选用“电主热从”还是“以热限电”的热电冷三联产系统，文章也给与了说明与论证。
一次能源的梯级利用是楼宇热电冷三联产系统高效节能的实质，系统的优化组合是楼宇热电冷三联产系统高效节能的前提，科学合理的运行管理是楼宇热电冷三联产系统高效节能的保证。
燃气空调;热电冷三联产;能量系统优化;梯级利用
山东大学
硕士
工程热物理
刘存芳
2006
中文
TU831
67
2007-08-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）