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摘 要： 摘要文章介紹熱電冷聯供系統的設備組成及其設計注意事項;介紹以燃氣輪機為發電機組的熱電冷聯供系統案例。在熱電冷聯供系統中配置溴化鋰吸收式制冷機，可充分發揮其利用低品位能源的優勢;設計熱電冷聯供系統前，應進行必要的經濟性分析，合理確定設備配置方
摘要文章介紹熱電冷聯供系統的設備組成及其設計注意事項;介紹以燃氣輪機為發電機組的熱電冷聯供系統案例。在熱電冷聯供系統中配置溴化鋰吸收式制冷機，可充分發揮其利用低品位能源的優勢;設計熱電冷聯供系統前，應進行必要的經濟性分析，合理確定設備配置方案和配置容量;以燃氣輪機發電機組和煙氣型溴化鋰吸收式冷熱水機組為主要設備組成的熱電冷聯供系統，煙氣系統的設計和安裝連接是關鍵。文章可為燃氣輪機熱電冷聯供系統的設計和建造提供技術參考。
關鍵詞海上固定平臺;熱電冷聯供系統;分布式能源
0引言
分布式能源系統在許多國家、地區已經是一種成熟的能源綜合利用技術，它以靠近用戶、梯級利用、一次能源利用效率高、環境友好、能源供應安全可靠等特點，受到各國政府、企業界的廣泛關注和青睞。分布式能源系統有多種形式，區域性或建筑群或獨立的大中型建筑的熱電冷聯供(CCHP：combinedcooling，heatingandpower)是其中一種十分重要的方式。
CCHP系統是以燃料為能源，同時滿足小型區域或建筑物內的供暖、供冷及供電需求的分布式能源供應系統。CCHP在1978年由美國公共事業管理政策法公布后在美國得到了正式的推廣，并且逐漸被其他國家所接受，國外一些國家從上個世紀9o年代開始就已經進入快速發展和應用階段。經濟的高速發展對能源供給提出了更高要求，為保障國家能源需求，中國海洋石油總公司提出了“十二五”期間實現5000萬t油當量的宏偉目標，其中渤海區域承擔了6O的任務目標。因此如何在確保完成任務目標的前提下實現節能減排的低碳發展模式，特別是在對空間和承重都有嚴格要求的海上平臺完成上述目標，成為中海油能源發展股份有限公司面臨的新課題。
相關期刊推薦：《油氣田環境保護》(雙月刊)創刊于1991年，由中國石油集團安全環保技術研究院、中國石油天然氣集團公司安全環保部、中國石油天然氣股份有限公司安全環保部主辦。重點報道油氣田污染現狀、治理技術、管理辦法、試驗研究、監測手段等方面的新成果、新技術、先進經驗，以及國內外現行標準及發展動態，是石油企業唯一一份環境保護科學技術性期刊，是中國石油對內對外進行宣傳、技術交流的重要窗口，以及中國石油、中國石化、中國海洋石油廣大環保工作者互相學習、互通信息的橋梁和紐帶。
節能、削峰填谷、安全、環保和平衡能源消費是CCHP系統的主要優點。CCHP系統可實現對能源的梯級利用，高品位能源用于發電，利用發電機組排放的低品位能源(煙氣余熱、熱水余熱)來進行供暖或者制冷，能源綜合利用率高達80以上，其中最高可達到90以上{，對節約能源和促進國民經濟可持續發展有重要意義。目前生活樓是海上固定平臺的一個重要用電點，夏季的空調制冷以及冬季的電取暖，都給平臺電網造成壓力。如果平臺電網有任何故障，生活樓就要全部停電，給人員生活帶來影響。如果將CCHP直接安裝在生活樓附近與平臺電網配合，可提高供電的可靠性。從能源安全的角度上來說，在平臺上推廣CCHP系統還具有重要意義。CCHP系統以天然氣作為能源，對環境污染小。此外，CCHP系統的一次能源利用率高，輸送能耗低或無輸送能耗，使得在產生相同終端能量的情況下所消耗的能源比從平臺大電網的消耗要少，相應降低了污染物和溫室氣體的排放量。
隨著海洋石油經濟的快速發展，能源消耗快速上升，加快CCHP技術的推廣應用，提高能源利用率，節約能源，是促進國民經濟可持續發展的有效措施之一。
1熱電冷聯供系統中的主要設備
從實現同時供熱(冷)和供電需求的功能來說，熱電冷聯供系統中的主要設備有發電機組、制冷機組和供熱機組。其中，制冷機組多采用溴化鋰吸收式制冷機。因能量轉換和余熱利用方式的不同，有的系統中還需要在發電機組和溴化鋰吸收式制冷機之間配置余熱鍋爐，將發電機組排放的高溫煙氣熱量轉換成蒸汽熱量或者熱水熱量。實際應用中，受負荷(空調負荷和電負荷)大小、負荷比例、負荷變化模式、運行控制目標、設備投資回收期等因素的影響，系統中還需要同時或分別配置直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組等負荷調節設備，才能使系統的綜合經濟性能達到最佳。
1.1發電機組
用于熱電冷聯供系統的發電機組有燃氣輪機發電機組(包括微燃機)、燃氣內燃機(即燃氣發動機)發電機組、外燃機發電機組和燃料電池。在燃氣輪機發電機組和燃氣內燃機發電機組早已實現產業化生產，因而在實際工程中已得到廣泛應用;外燃機發電機組和燃料電池由于單機發電功率較小、價格過高及尚未實現產業化生產等方面的原因，目前多用于實驗研究系統，實際工程中應用很少。燃氣輪機發電機組和內燃機發電機組雖然都是燃氣發電機組，但兩者在價格、發電質量、發電效率、噪聲等級、余熱排放參數等方面都相差較大。燃氣輪機發電機組的設備費用高于燃氣內燃機發電機組3O以上，發電效率28～34(無熱回收裝置的微燃機僅有17)，發電質量(指輸出電壓和頻率的穩定性)較高，排煙溫度一般高于450。C(帶熱回收裝置的微燃機除外)，便于進行余熱回收利用。內燃機發電機組的發電效率較高，排放的余熱包括煙氣余熱和缸套水余熱，缸套水溫度一般低于100。C，品味較低，余熱利用系統相對復雜。在一個特定的系統中涉及選用何種發電機組更合適，需要根據系統中的冷(熱)電負荷、負荷比例及其變化情況、供電質量要求、當地的氣價和電價等，對設備投資費用、基建費用進行綜合比較，才能做出合理選擇。原則上，若系統中的熱(冷)負荷較大，電負荷較小，宜選用燃氣輪機發電機組，否則應選用內燃機發電機組。
1.2澳化鋰吸收式制冷機
溴化鋰吸收式制冷機以熱能驅動運行，其優勢在于利用低品位熱能。在各種形式的熱電冷聯供系統中，都至少具有蒸汽、熱水和高溫煙氣三種熱能中的一種，尤其是熱氣輪機排放的煙氣和燃氣內燃機排放的煙氣及熱水均屬于品味較低的熱能。因此，在熱電冷聯供系統中配置溴化鋰吸收式制冷機，可充分發揮其利用低品位能源的優勢，有效提高系統的能源綜合利用率，節約能源，提高系統經濟性。根據系統中所配發電機組、能量轉換及余熱利用方式的不同，在熱電冷聯供系統可配用的溴化鋰吸收式制冷機有：蒸汽型機組、熱水型機組、煙氣型機組、煙氣補燃型機組、煙氣熱水型機組、煙氣熱水補燃型機組、煙氣蒸汽型機組、煙氣熱水蒸汽型機組等。
2熱電冷聯供系統設計注意事項
2.1經濟性分析
熱電冷聯供系統可節約能源和提高運行經濟性已經是共識了，但運行經濟性提高所帶來的效益在多長時間內能彌補投資增加額，即投資回收期有多長，這是設計和建造熱電冷聯供系統前必須進行分析并給出答案的問題。要進行經濟性分析，必須明確系統的功能(除供冷(熱)和供電需求外，是否還有蒸汽和熱水需求)、負荷匹配、負荷變化情況和年供冷(熱)、供電時數，確定系統的運行控制模式(以冷(熱)定點、以電定冷(熱))，知道平臺上能源價格、設備投資費用、系統占平臺及建造費用、設備運行性能等。以便進行總能效率、設備投資、系統建造、運行能耗費用、設備運行管理及維護費用等方面的綜合經濟性對比分析。
2.2發電機組的配置容量
在確定發電機組的配置容量時，需要合理確定系統中冷(熱)、電的負荷匹配。要使系統實現能源的梯級利用和經濟運行，必須使發電機組排放的余熱得到全部回收利用，盡量避免或減少系統單獨發電的運行工況。在以冷(熱)定電的系統中，發電機組一般按滿足基本空調負荷(最大負荷的5O～7o)的要求進行匹配，這樣既可適當減小發電機組的配置容量，降低設備投資費用，又可提高發電機組的滿負荷運轉率，保證系統運行的經濟性j。
2.3系統余熱鍋爐的配置
在熱電冷聯供系統中，發電機組的余熱回收設備目前主要有兩種配置方式。一種是在系統中配置余熱鍋爐，將發電機組排放的余熱轉換成蒸汽或熱水，并配置蒸汽型或熱水型溴化鋰吸收式冷水機組進行供冷，配置氣水換熱器提供空調采暖熱水，或直接利用余熱鍋爐提供的熱水給生活樓或平臺工作間進行采暖。另一種是在系統中配置余熱型溴化鋰吸收式制冷機，直接利用發電機組排放的余熱驅動溴化鋰吸收式制冷機進行制冷(供熱)運行。后一種設備配置方式由于減少了余熱鍋爐，可減少設備投資費用和設備占地空間，并減少換熱損失，提高能量利用率。但后一種配置方式難以滿足系統中除空調冷(熱)水外的其他用熱需求，尤其是蒸汽用熱需求。所以，系統中是否需要配置余熱鍋爐，取決于系統中是否有除空調冷(熱)水外的量大且負荷穩定的用熱需求。
2.4補燃型溴化鋰吸收式制冷機的配置
當熱電冷聯供系統中的發電機組是按基本空調負荷進行匹配時，發電機組排放的余熱不能滿足峰值空調負荷的耗熱需求，系統中可配置補燃型溴化鋰吸收式制冷機來滿足空調需求。補燃型溴化鋰吸收式制冷機的基本配置原則是：
◆在系統中只有一臺余熱型溴化鋰吸收式制冷機，從設備投資和設備占地的角度考慮不適宜配置其他供冷(熱)負荷調節設備的情況下，適宜配置補燃型溴化鋰。
◆若系統中有多臺余熱型溴化鋰吸收式制冷機，不宜將每臺余熱型機組都采用補燃型機組，宜單獨配置一臺冷(熱)負荷調節設備。
3熱電冷聯供系統案例
以渤中某生活樓為例，假定設計熱電冷聯供系統在該生活樓上應用，以此作為設計探討的依據。
渤中某生活樓空調設計制冷量為380kW，設計制熱量按300kW取用，生活樓總設計用電負荷800kW。鑒于生活樓面積較小，發電設備宜采用微透平，吸收設備宜采用廢氣回收式溴化鋰制冷機組。
以電定熱：選用美國公司800kW的微透平，排放的煙氣量為19080kg/h，煙氣溫度280℃。根據廠家提供的煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機制冷量為1200kW的機組，所需氣量為6021kg/h，煙氣溫度為500。C。因此，透平排放的煙氣量可以滿足1200kw的制冷量，完全滿足生活樓中央空調的需求。
4結束語
◆在熱電冷聯供系統中配置溴化鋰吸收式制冷機，可充分發揮其利用低品位能源的優勢，有效提高系統的能源綜合利用率，節約能源，提高系統經濟性。
◆設計熱電冷聯供系統前，應進行必要的經濟性分析，合理確定設備配置方案和配置容量，使系統達到節能、經濟和高效的運行目的。
◆以燃氣輪機發電機組和煙氣型溴化鋰吸收式冷熱水機組為主要設備組成的熱電冷聯供系統，煙氣系統的設計和安裝連接是關鍵，煙氣系統的煙氣流動阻力必須小于等于燃氣輪機的允許排煙背壓，煙氣系統控制部件的運行必須滿足系統的控制要求，滿足燃氣輪機及煙氣型溴化鋰吸收式冷熱水機組的安全運行要求。
