天然气在城市供暖中的应用.docx

天然气在城市供暖中的应用Applicationofnaturalgastospaceheatingincities摘要阐述了燃气锅炉、燃气热电联产和燃气热泵等天然气供暖应用方式、技术特点及目前发展情况，进而以一次能源消耗和经济性为指标，分析比较了这些形式的优缺点和应用场合。关键词天然气，能耗，经济性AbstractExpoundstheapplications,technicalfeaturesandcurrentsituationofgas-firedboiler,gascogenerationandgas-drivenheatpumps,andcomparestheiradvantagesanddisadvantagesandapplicabilitywithprimaryenergyconsumptionrateandeconomicsasevaluationindices.Keywordsnaturalgas,heating,energyconsumption,economics我国天然气开发和建筑的快速进展，使得东部城市大量抗议使用天然气的条件逐渐成熟，天然气在大城市，尤其是在供暖空调领域的广泛利用的春天已经到来。1天然气在供暖领域的应用形式天然气在供暖领域应用的主要形式如图1所示。图1各种燃气供暖形式1．1燃气锅炉对于燃气锅炉，天然气燃烧产生的热量直接用于供暖，是最简单的一种供热方式。从规模一来看，这种供暖方式包括用于一家一户的家用燃气炉，一幢楼或一个小区的小型燃气锅炉以及用于大片面积供热的区域性燃气锅炉。1．1．1家用燃气炉，这是目前应用较为广泛的一种天然气供暖方式，通常设置于厨房或阳台，配有先进的电子点火控制、安全保护和温度调节等系统，操作简单，调节灵活，还能同时满足生活热水需求。但是，由于是分散燃烧，会影响社区的空气品质，同时也存在燃气泄漏、燃烧故障甚至发生爆炸等安全性问题。1．1．2小型燃气锅炉实际上是一种规模较小的燃气集中供热系统，在用户附近设置统一的燃气锅炉，向各用户房间提供供暖热水。这种供暖系统一般用于一幢商业建筑或办公楼。由于将用户热源集中为一个，便于管理，提高了安全性，对用户空气的污染问题也相应减轻。但需要增设锅炉房和管网。1．1．3区域燃气锅炉的规模更大，它需要通过热网向大面积的用户供热。由于热源更为集中，供热系统运行工况更加稳定，锅炉运行效率更高，同时大型锅炉更有条件采用先进的低氮燃烧技术，环境污染更小，在一些已有的"煤改气"区域供热系统中可根据具体情况慎重应用。但是，由于热网投资大，热水管网输送能耗和热损失高，这种燃气供暖方式不宜于在新建区域供热系统中推广。1．2燃气热电联产对于纯热力发电系统，燃料一般只有少部分的能源转化为电能，发电效率只有30%左右，而大部分燃料的能量形成余热排到大气。热电联产系统则在发电的同时，利用了这部分余热用以供热，从而使得热电联产的能源利用效率可以达到80%以上。由于实现了能量的梯级利用，因而是比燃气锅炉先进的供暖形式。评价热电联产系统能源利用效率的指标主要有热电比和发电效率等。热电比是指热电联产系统或装置的供热量和发电量之比。1．2．1锅炉加供热汽轮机是我国最常见的热电联产形式。燃料在锅炉中燃烧后将热量传给蒸汽，由高温高压蒸汽带动汽轮发电机组发电，做功后的低品位的汽轮机抽汽A或背压排汽用于供热。这种系统适用于以煤为燃料，技术已非常成熟，主要设备也早已国产化。但由于占地大，负荷调节能力差，发电效率低，燃气热电联产系统一般只在煤改气的热电联产中得以应用，而在新建热电联产系统中很少采用。图2锅炉+供热汽轮机形式的热电联系统1．2．2燃气轮机热电联产系统如图3所示，分为单循环和联合循环两种形式。单循环的工作原理是：空气经压气机与燃气在燃烧室燃烧后温度达1000℃以上、压力在～的范围内进入燃气轮机推动叶轮，将燃料的热能转变为机械能，并拖动发电机发电。从燃气轮机排出的烟气温度一般为450～600℃，通过余热锅炉将热量回收用于供热。大型的燃气轮机效率可达30%以上，热和电输出的总效率一般能够保持在80%以上。当机组负荷低于50%时，热效率下降显着。燃气轮机组启停调节灵活，因而对于变动幅度较大的负荷较适应。目前工业燃气轮机的生产基本上来自西方国家。图3燃气轮机热电联产系统简图上述单循环中余热锅炉可以产生参数很高的蒸汽，如果增设供热汽轮机，使余热锅炉产生的高参数蒸汽在供热汽轮机中继续做功发电，其抽汽或背压排汽用于供热，可以形成燃气-蒸汽联合循环系统。这种系统工程的发电效率进一步得到提高，甚至可达到50%以上。1．2．3另一种燃气热电联产形式以往复式内燃机为动力装置。当规模较小时，它的发电效率明显比燃气轮机高，一般在30%以上，因而在一些小型的燃气热电联产系统中往往采用这种内燃机形