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3 调峰设备的选择
由以上分析可知,以天然气为燃料的分布式能源站除了需要配置合适容量的主机设备外,还要配置合适的调峰设备,以满足项目负荷的总量需求。
调峰设备有多种,常规的可以选择电制冷机、燃气锅炉、直燃机作为调峰设备,还可以采用冰蓄冷、热泵( 风源、水源、地热源) 等调峰方式,每种方式都各有其优点和不足。如电制冷机、燃气锅炉调峰系统较简单,产品较为成熟,设备价格相对较便宜,控制调节也较简单,但电制冷机耗电较多,燃气锅炉也
需要直接消耗天然气,且这2 种设备只能在夏季或冬季单个季节使用,为了保证项目的供冷供热,需要电制冷机与燃气锅炉配合使用,占地面积较大; 直燃机可以同时具备制冷制热功能,甚至还可同时提供生活热水,即实现一机多用,占地面积较小,但设备价格相对较高,且需要直接消耗天然气; 冰蓄冷方式在夏季可以利用发电设备多余的电量及夜间的低谷电进行蓄冰,制冷负荷高峰时再将冷量释放出来用于制冷,对电网起到削峰填谷的作用,但冰蓄冷方式由于蓄冰设备的价格相对较为昂贵,在蓄冰和融冰的转化过程中能量转换效率较低,且只能运行在制冷季节,一年中可利用的时间较短,对经济性会有较大影响; 热泵方式,无论是空气源热泵、水源热泵,还是地源热泵,因可以利用室外空气、地下水、工业废水或地下土层等的低温热源进行供冷供热,能将在其他地方无法利用的低品位热量用于供冷供热,但其同样受到一些条件的限制,如对于空气源热泵,因其用于调峰,调峰时段空气温度接近最低或最高,在此情况下,空气源热泵的运行效果并不理想,经济性也较差; 地下水热源虽不太受环境温度的影响,温度较为恒定,是较好的热泵低温热源,但因受项目所在地的地质情况及场地大小的限制,往往不容易实现;其他水源热泵及地源热泵,也只有找到相应的合适水源或地热源才可使用。
因此,分布式能源系统调峰设备的选择需根据项目的具体情况进行分析,可以选择1种或2种设备,也可以几种调峰设备配合使用,但无论如何选配,均应从系统的简单、安全、可靠、经济等角度进行综合分析论证。
4 系统排烟温度的确定
排烟温度是影响项目经济效益的又一个主要因素。确定以天然气为燃料的分布式能源站系统排烟温度时,一方面要考虑其对能源综合利用率及经济性的影响,另一方面还要考虑其对尾部烟道的腐蚀。
从能源综合利用率方面考虑,排烟温度越低越好,但排烟温度越低,需要的尾部换热面积越大,设备初投资越大,投资回收期要延长。排烟温度低至一定程度时,还会引起尾部烟道腐蚀。导致烟道发生腐蚀的排烟温度值,需通过计算并结合实际的工程经验来确定。
通常情况下,由于考虑尾部烟道的腐蚀,设备的排烟温度一般设计得较高,余热锅炉的排烟温度一般设计在120 ℃以上,烟气余热溴化锂机组的排烟温度通常设计在145 ~ 170 ℃,如此高的排烟温度,对项目经济性的影响较大。
从天然气供应公司提供的燃料成分看,天然气中硫元素的体积分数为0.000 2% 左右,且通常以H2S 的形式存在于天然气中,低含硫量的天然气燃烧后所产生的烟气中SO2的含量也非常低。通过计算,每标准立方米的烟气中仅含有约5.9 ×10-8 m3(0.1700 mg) 的SO2,转化为SO3后( 如按3% 比例考虑) ,每标准立方米的烟气中SO3的含量约为1.8 × 10 -9m3 ( 0.0063 mg) 。根据已投入使用项目的运行数据,天然气燃烧后所产生烟气的酸露点为60 ~ 70 ℃,比燃煤电厂的排烟酸露点低得多。因此,完全可以继续降低排烟温度,如在设备的尾部或烟道上加烟气热水换热设备,将烟气温度降到一个相对合理的范围内,在保证烟气顺利排出的情况下,使烟气中的热量得到最大程度的回收利用,以提高能源站的综合能源利用率。
表2 是以天然气为燃料的分布式能源站系统排烟温度的变化对能源站综合效率影响的计算数据。
表2 排烟温度对能源站综合效率的影响
由表2 可知,对于以天然气为燃料的冷热电三联供的分布式能源系统,当排烟温度由145 ℃降到70℃时,能源综合利用率可提高约5.0%,提高幅度较大,对项目经济效益的影响也较大。
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