利用城市供热热网实施集中供冷的相关研究

何寿财

华电南宁新能源有限公司 广西 南宁530033

1 引言

电厂在供应城市热源的过程中通常采用的方式是大型热水网集中供热。这种供热方式在天气温度较高的时节热负荷很小,因此存在供热系统闲置的问题,或者仅仅为少数用于提供热负荷,供热系统的利用效率较低,造成资源闲置浪费。这样情况无疑给能源企业增加了运营成本,在市场竞争中失去了成本优势。为了提高供热系统的利用效率,降低企业运行成本,采取热电冷联产的方式成为越来越多能源企业的选择。

2 热电冷联产系统构成

热电冷联产系统的方式是汽轮机产生蒸气,然后通过蒸气管网将蒸气输送到用户端,然后通过在用户端设置蒸气吸收制冷装置来产生冷量。这种方式制冷系数较高,而且蒸气从产生到输送到用户端需要一定的距离,因此如果热源端和用户端距离较远,会造成蒸气管网沿途热量损失,而且过程中冷凝水回收较麻烦。因此这种方式适用范围较小,在热源端和用户端距离较近的场景中应用,而这也是该方式大范围应用受到限制的一个主要因素。还有一种方式是利用热水管网驱动热水型溴化锂吸收式冷水机组来制冷。这种方式可以充分利用热网管道,而且热损失较低,因此应用率更高。采用热水型溴化锂吸收式冷水机组的热电冷联产系统主要包括热源部分、热网部分和用户端三部分。系统的基本流程为供热机组—热网首站—一级热网—制冷换热站—二级热网—用户端。热电冷联产系统在供热供暖一级制冷供热的不同时间段内,系统热源部分和热网部分可以实现公用或兼用。与单一的供热系统不同的地方在于热电冷联产系统在制冷换热站和用户端的设置不同。新建建筑项目的用户可在供热或制冷装置上采用相同的设备,如风机盘管,如果对旧有建筑进行改造,需要在用户端增加吸收式制冷装置。

3 供热首站改造

初期供热用户热网采用的供热首站是热网加热器和热网循环泵以及疏水系统。在实际运行中因循环水温度较高,疏水量小,导致热交换效率低,造成水泵运行时间长,能耗高,不利于供热首站节能高效运行目标的实现。为此对供热首站进行改造。一是对热网循环泵进行改造。原来机械密封的方式采用泵体自身进行冷却调节,但是循环水温较高,因此机械密封的方式下冷却效果不理想,而且在实际运行中经常因为摩擦而造成过热损坏,泵体更换频率高,增加运营成本。,将其改成盘根密封的方式,能够有效解决上述问题。二是改造疏水系统。旧有疏水系统是从疏水泵到除氧器,改造后变成疏水系统自流到凝汽器疏水扩容装置。在原来的疏水母管道上安装调节阀门,疏水器进出口位置安装手动真空阀门。在输水系统自流到凝汽器疏水扩容装置的进水口位置安装真空放水阀门,便于冲洗管道和采集水样。三是改造汽轮机采暖抽气门。原来汽轮机到热网加热器之间有液压阀门和电磁控制启动逆止门,这种方式如果进行供冷运行,会出现蒸气量小,液压阀门开度过小的问题,容易对阀门造成冲刷,缩短寿命。在液压阀门和电磁控制启动逆止门之间安装安装电动阀门,作为供冷系统的进汽门,避免对阀门造成冲刷。

4 热电冷联产系统运行分析及效果

对上述系统进行方案运行综合分析,分析过程中主要遵循的原则是社会综合效益原则,实施的运行技术及运行方案是从社会整体效益角度进行考量,而避免从单一环节和单一设备的优劣来简单比较;遵循能源资源消耗量低水平原则,最终的一次能源消耗量要尽可能低;在同样的基准参数条件下,运行方案中与旧有方案中相同的部分不需要考虑,只考虑增量的那部分;新的运行工艺投入资金的时间价值应比旧工艺价值更高。如果假设供冷面积为700万平方米,则采用两个300 MW机组就能够实现上述供冷面积全覆盖。

热电冷联产运行模式的各个参与方收益情况如下:对于电厂投资方可以向电网输电,获得电能收益,还可以供热,实现热能收益。而且采用热电冷联产系统,减少了发电机组冷源损失,在长周期上降低了燃料消耗量,因此可以为电厂带来收益。对于房地产开发商采用热电冷联产系统可采用相同的空调设备,而只需要在用户端增加吸收式制冷装置,这部分投资需要房地产开发商出,对于公用建筑项目可在规划开发初期以城市建设综合配套费用的方式纳入到项目开发成本中,作为销售房价的一部分,因此采用热电冷联产系统不会对房地产开发商的利益造成不利影响。对于空调用户来说,实际电价是最关注的部分。假设以15年为一个运行周期,对电制冷和热制冷两种模式进行电费比较。假设两种供冷模式的投资成本和运行成本总和是相同的,那么根据电制冷模式下的电价可以计算出热制冷模式下的电价,此时得到的电价是一个临界值。当电价高于这个临界值时,空调用户采用热制冷模式比电制冷模式费用更低;当电价低于这个临界值时,空调用户采用热制冷模式比电制冷模式的费用更高。基于目前销售电价呈现不断增长的趋势,从长期来看,空调用户采用热制冷模式的费用比电制冷模式的费用将更低。对电网公司而言,如果采用热电冷联产模式,供冷区域在电网用电高峰期可大大降低用电负荷,节省的用电负荷对应的电容量降低,可以缩小电厂建设容量,为电厂节省电网投资。从带来的社会效益来看,采用热电冷联产模式能够满足供冷区域供冷需求的前提下,进一步降低电能。由于热电冷联产模式是蒸汽利用率提升了,因此降低了电池燃料损耗率,提高了发电效率,不仅节约能源资源,而且对于减少污染物排放,保护环境十分有益。

5 结语

综上所述,通过采用热电冷链产系统,解决传统供热系统利用效率低的问题,为企业降低运营成本,提高市场竞争优势创建了良好条件。热电冷联产系统的应用作为一种有效的节能措施,大大提高能源利用效率,值得推广和应用。