热泵型天然气热电冷联供系统实践研究

热泵型天然气热电冷联供系统实践研究

赵昊阳

（中国石化集团新星石油有限责任公司北京市100083）

摘要：近些年来，我国科技水平得到了长足的发展进步，一些新技术在生活当中也得到了应用和普及。本文介绍的是一种新型热泵型天然气热电冷联供系统，通过目前已经有的一系列实践发现对天然气进行合理化的运用，可将系统的利用率提升，极大的降低了使用成本，有着很好的发展前景。

关键词：热泵型；热电冷联供；天然气；研究；实践探索

1.前言

在传统的工艺当中，利用天然气燃烧后，会排出大量的烟气，这些烟气当中水蒸气的含量相对较多。在我国，天然气作为使用很普遍的燃料，价格较高，所以通过对水蒸气汽化潜热技术进行利用达到节约天然气的目的。新型的热泵型天然气热电冷联供系统应运而生，该系统就是利用产生的热量，来提高锅炉的使用效率，进而增加经济效益。

2.天然气热泵型热电冷联供系统介绍

改革开放以来，能源利用效率越来越受到人们的重视，天然气联合供热系统的应用越来越受到人们的重视。[1]。当天然气在发电厂如内燃机中发电时，余热可回收利用，用于吸收式制冷机制冷。在该系统中，加热负荷通常是利用换热器回收烟气中的余热。余热回收的温度通常得到控制，余热回收的热量对环境保护和经济效益有很大的影响。

在典型的传统燃天然气工作系统的操作流程中，排出的烟气温度往往较高，进入余热炉以后，烟气会转化为蒸汽，与吸收式热泵发生反应，这是系统运作的能量来源，如果采用烟气型吸收式热泵，一些温度过高的烟气将会在反应炉内直接进行反应。天燃气作为能源，和传统的一些系统设备相比较，供热的效率可以得到一个较大幅度的提升和改善。而热电冷联供系统当中，目前比较常用的两种设备是，吸收式制冷机以及压缩式制冷机，吸收式制冷机的驱动能源来自于烟气，承担负荷，完成上述步骤之后，采用压缩式制冷机进行调整。只有将这两种设备进行较好的结合使用，才能保证后期的效果合格。产生一种适宜的温度下的供热的热泵型热电冷联供系统[2]。

另一种天然气热电冷联供系统的使用动力，是内燃机，如图所示[3]。大致的操作原理如下：利用热泵串联提升供热的温度，一方面可以将烟气的余热进行回收，从而降低排烟的实际温度，热源的动力可以得到较好的保障。最后所要介绍的是利用燃气和蒸汽联合循环系统的热泵型热电冷联供系统，工作流程则是利用抽凝式机组通过对烟气中的余热进行吸收式冷凝，然后再利用背压式机组直接将烟气的余热进行吸收利用。

3.应用现状实践

在具体条件下，以热泵冷热电三联供系统为对象，并对其进行了分析。[4]在我国目前的科技发展中，热泵冷热电联供系统的使用存在一些问题。下面将用建立热泵式组合供冷供热系统的实践，对目前使用的方式进行具体分析。在热泵型冷热电联供系统的建设过程中，面积约二千平方米的热负荷的具体参数，设备主要包括内燃机组，配有60千瓦的发电能力，对烟气50kw双效吸收式制冷机的冷却能力。上文已经对冷热电联供系统的工作流程进行了介绍，所以在夏天，从发动机排出的烟气后，在回圈的高温换热器内采用直接驱动的吸收式制冷机对延期进行冷凝工作，然后缸水在热交换器的热驱动下进行制冷。在冬季供热的情况下，烟气余热回收系统需要两个操作系统，一般通过旁路烟气高温换热器，换热器直接通过冷凝烟气的余热回收，通过热泵缸水换热器产生的热量用于加热。另一种运行方式是利用烟气内燃机，直接通过高温换热器进行反应，将废气排放到大气中，利用热泵进行供热负荷，第二种方式是热电联产的常用方式。

在常规的传统热电冷联供系统当中，通常把直燃机作为余热锅炉来进行使用，用于回收烟气余热[5]。而直燃机在冬季使用的时候，温度要保证有效的控制，通常使用余热锅炉分为两种情况，一种是不考虑烟气冷凝热回收，另一种是考虑烟气冷凝热回收，这两种方式均与排烟的温度相关联。利用吸收式热泵回收烟气冷凝热系统，在不断的改进和改造之后，可以有效的解决好吸收式热泵漏烟散热问题，会使热效率大大提高。在冷水循环泵与吸收式热泵的共同作用下，效率也会大大提高。通过以上的介绍，在应用吸收式热泵回收烟气冷凝热系统与常规的传统热电冷联供系统两个系统中，发现常规热电冷联供系统的参数与吸收式热泵系统参数存在一定的差异。

4.热泵型热电冷联供系统对比与发展

与直燃机作为余热锅炉相比，直燃机在排热的过程中使用的效率很低，吸收式热泵回收烟气冷凝热系统再利用效率方面存在着比较大的优势[6]。而当余热锅炉不考虑冷凝热回收的时候，余热利用效率为18%，和吸收式热泵回收烟气冷凝热系统的效率相比，则要低很多。如果余热锅炉考虑冷凝热回收，则应将换热面积调整至最佳，同时降低排烟温度，在最佳的换热面积和温度之下，余热利用效率约为29%，比吸收式热泵回收烟气冷凝热系统回热能回收率稍微低一些。这些数据足以说明，在当下我国如果充分的利用热泵型热电冷联供系统进行供热，将会大大的节省能源的消耗，同时还会有效提高供热的面积和供热的效率，是值得进行推广和使用的。而如果用吸收式热泵回收烟气冷凝热系统，烟道系统当中不需要添加新的设备，只要在原有的设备中加入循环泵当作微小的调整，就能够使烟气冷凝热的回收效率提高一个等级。近年来，随着我国环境的不断恶化，国家越来越重视对环境的保护以及能源的充分利用。在供热系统当中，如果仍然利用传统的供热方法，对能源造成极大的浪费，所以利用热泵型天然气热电冷联供系统将会对我国的能源的保护带来很大的帮助。通过上面的论述，可以知道与传统的供热相比，天然气的热泵型热电冷联供系统不但提高了余热的回收利用的效率，同时对能源的节约带来了有效的帮助，也降低了供热的成本但是仍然存在着一些实用和效率方面的问题。

5.结束语

本文通过对新型的天然气热电冷联供系统进行详细的介绍，并且通过实际的探究来发现其优秀的特点以及存在的不足。本文对热泵型热电冷联供系统的实践研究数据表明，该系统与传统的供热技术相比，热回收率得到了有效的提高。因此，有必要推广该系统。利用热泵型热电冷联供系统的高品质高效率，来提高我国供暖的效率，为我国供暖事业带来帮助和发展，让人们的生活环境更加舒适。

参考文献：

［1］付林，张世钢，赵玺灵，等.热泵型天然气热电冷联供系统实践研究[J].暖通空调，2016，39（2）：138-141.

［2］清华大学.热泵型天然气热电冷联供系统实践研究-暖通空调杂志社[J].

［3］付林，张世钢，赵玺灵，等.热泵型天然气冷热电联供系统实践研究[J].工厂动力，2015（1）：11-14.

［4］康书硕.天然气基冷热电联供系统研究[D].湖南大学，2013.

［5］康书硕.天然气基冷热电联供与热泵耦合系统集成研究[D].湖南大学，2016.

［6］赵玺灵，付林，张世钢，等.热泵型热电冷联供系统的性能研究[C]//全国暖通空调制冷2010年学术年会论文集.2010.