燃气一蒸汽联合循环热电冷三联供系统(火用)分析.pdf

专题论述
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燃气一蒸汽联合循环热电冷三联供系统炯分析

唐爱坤，魏琪，杨志坚，王贞涛

(江苏大学能源与动力工程学院，江苏镇江212013)

摘要：结合了热力学第一定律和第二定律，通过燃机出力123．4MW的燃气一蒸汽联合循环
热电冷三联供系统的算例，计算了系统各组成部件的火用效率和火用损失，从炯分析的
角度，考察了能量在其中的合理利用，找出循环过程中的薄弱环节，为系统进一步节能
工作的开展提供了科学依据。
关键词：天然气；溴化锂吸收式制冷机：三联供；艄1分析

2004年电力供应紧张再次成为社会的热门话题，于此，作者试图结合算列，对系统进行分析，并提出几
电煤的缺乏和价格纠纷，以及居民生活用电比重上升点改进建议。
都使得这一现象变得越来越严重。随着“西气东输”工
程地不断深入进行，如何提高天然气发电应用市场竞1系统组成及计算参数
争力，也成了人们思考的另一个问题。作为综合节能，
提高天然气的利用效率的技术之一，能够合理的梯级燃气一蒸汽联合循环热电冷三联供系统简化原理
利用能量的燃气一蒸汽联合循环热电冷三联供系统已图如图l所示。
越来越多地受到各方面的关
注和重视。其系统具有效率
高、可靠性强、建设周期短、
环保效益明显等众多优点，
在空调负荷快速增长的东部
地区，结合溴化锂吸收式制
冷技术，可有效地调节电力
负荷的峰谷。
当前的一些文献对该系
统的分析很少是基于热力学
第二定律的做功能力法的研
究。火用方法可从能量的数量

和质量两方面入手，找出能图1燃气一蒸汽联合循环热电冷三联供系统图
量转换过程的薄弱环节，基
l一空气过滤器2一压气机3一燃烧室4一燃气轮机5一余热锅炉
6一蒸汽轮机7一冷凝器8一热交换器9一溴化锂吸收式制冷机

收稿日期：2004—10—27
如图1所示，该系统可分为燃机系统、蒸汽轮机系
作者简介：唐爱坤(1981一)，男，硕士，江苏大学能源与动力工程学
统、余热锅炉系统、供热系统、溴化锂制冷机制冷系统5
院助教，从事工程热力学、传热学的教学以及换热器优
化设计等领域的科研工作。个子系统。该系统首先利用天然气燃烧产生的高温燃

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机电锈重

气在燃气轮机中作功，产生一部分高品位的电能，接着式中，e为燃料供给炯。
将燃气轮机排气送入余热锅炉中，产生蒸汽以驱动汽
轮机进一步作功发电，同时对汽轮机进行抽汽供热，并3计算结果及分析
结合溴化锂吸收式制冷机产生冷水达到制冷效果。除
图上标注的一些条件外，给出一些设备的效率：压气机通过计算，得出如表l中的数据所示的各装置的火用
效率r／c=88％，燃气透平效率r／I=92％，透平的机械效率效率和火用损率的大小情况。
r／垤8％，电机效率r／g-98％，余热锅炉效率r／72％，表1系统各装置的炯效率及炯损率
换热器的效率为r／k=90％，制冷机采用了江苏双良公
司SXz6一l16D蒸汽型双效溴化锂吸收式制冷机组，其
COP=-I．2072。算例中，假设有l0台这样的制冷机同时
运行，抽气流量为137．86t／h，供热负荷取300t／h。燃机
出力123．4MW，热耗率10650kJ／kW·h，排气流量
410．247kg／s，天然气热值36．47x103kj／t。在算例中，假
设制取冷量和热量后的凝水和乏汽凝结水的状态相
同，都为37．o4qC。

2火用分析评价准则根据表1，作出火用损分布图，如图2所示。

火用分析是结合热力学第一定律、第二定律的一种
考察热力系统完善程度的方法，其评价准则主要有炯
效率和炯损率两种。
火用效率是指能量装置在进行能量转换时，被利用
或获益的炯值与输入或消耗的总火用值之间的比值，即

嫠图2炯损分布图

而火用损率(表示系统炯损失AE与系统耗费炯如表l所示，燃气一蒸汽联合循环三联供系统的火甩
E岫的比值：分析为46．60％，因此，我们还有很大的提高空间，为
此，应当找准薄弱环节，分析各个子系统炯效率及炯

=
J“损率的关系。
3．1通过分析可知，溴化锂吸收式制冷机、燃机系统、
系统火用效率和系统炯损率存在这样的关系式：
换热器系统的火用效率较低，而燃机系统、余热锅炉的火用
r／=l—
损率较大，由此可见，燃气轮机系统是其中最不完善的
整个三联供系统的火用损失为：系统，需要进行改善，以提高整个三联供系统的完善程

△=EL+++6+ELk+￡+
，
，．，．，，度。

系统总的炯效率：3．2燃气系统中，燃烧室的火用损占了整个三联供系
统总火用损的55．7％，这跟燃气温度有一定的关系。因
日一此，我们在设计燃烧室的结构时，可以采用耐高温的材

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