小区冷热电联供系统的空调期优化运行研究

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1、，卷第1期《燃气轮机技术》Vol.19No.l2006年月GASTURBINETECHNOLOGYMar.,2006小区冷热电联供系统的空调期优化运行研究方宏，曹家机，刘凤强(东华大学环境科学与工程学院，上海200051)摘要:在对小区燃气轮机冷热电联供系统稳态变工况模拟结果的基础上，经数据拟合，分别建立了以系统总拥效率和系统经济性为目标函数，以经冷却的压缩机进口空气温度、燃机发电负荷率、用于制冷的蒸汽量占总蒸汽量的比例三者为决策变量的系统运行的最优化模型。变工况模型的计算和最优化模型的求解提供了大量有用的结果数据和图线，可作为节

2、能和经济运行的参考。对数据的分析得到了一些有意义的结论，可为我国小区冷热电联供事业提供参考。关键词:冷热电联供系统;最优运行;变工况;烟效率;经济性中图分类号:TK01+9文献标识码:A文章编号:1009一2889(2006)01一0043一07电损耗，其最高能源利用率可达80%一90%甚至更1前言高[[2l。然而，BCHP系统的实际运行结果并不如此冷热电联供系统(CCHP)是一种建立在能的梯令人满意。例如上海黄浦区中心医院的燃气轮机级利用概念基础上，同时产生电能和可用热(冷)能BCHP系统，由于长期在较低负荷下运行，其经济效的能

3、源系统。目前国内大多用燃气轮机或燃气内燃益较差，节能效果也不理想[31。因此，BCHP系统的机作为原动机，利用高品位的热能发电，低品位的热运行优化问题自然得到了广泛的关注。本文研究了能供热和制冷，从而大幅度提高系统的总能效率。BCHP系统运行优化的一般情况并以该系统为平这种系统有助于电网和燃气供应的削峰填谷，减少台，根据厂商资料和实际运行数据，结合燃机进口空碳化物及有害气体的排放，产生良好的社会效益，符气冷却方案，在系统稳态变工况模拟的基础上研究合可持续发展战略。燃气轮机或燃气内燃机配置灵该系统运行的热力学优化和热经济优化，为该系

4、统活，便于按冷、热、电负荷的实际需要进行调节，适合的改造和运行优化提供基础。同时为这一类BCHP于我国大院式(一定规模的小区)或高层建筑式的联系统的运行最优化提供一些有用的数据。供模式[11。本文所考虑的BCHP系统的主要设备方案如表小区或楼宇冷热电联供系统(BCHP)在国内尚1所示。处于初始发展阶段。理论上，这种系统几乎没有输表1主要设备型号和额定参数设备名称及型号数量额定参数数值额定参数数值102燃气轮机T一1501及发电机组发电功率(kW)16排气温.度(℃)526燃料耗量GJ"h-1)0.排气流8量(kg-h-')2157

5、0烟道式快装式余热锅炉YBO6饱和蒸汽压力(hn、表压)11蒸发量5(kg-h-')3300蒸汽双效UBr吸收式制冷机SXZ6一1150制冷量((kW)0.蒸汽耗6量(kg-h-')巧50蒸汽压力(MPa表压)175蒸汽双效L!Br吸收式制冷机SXZ6一1750制冷量(kW)0.蒸汽耗6量(kg-h-')2360蒸汽压力(MPa表压)165加热器(供热水)FK一1.5一65/10功率(kW)热水出口温度(℃)65知加热器(空调用)FK一2.1一60/45功率(kW)热水出口温度(℃)oo补燃锅炉LGS2.0一1.0/220一Y饱和

6、蒸汽压力(MPa表压)蒸发量(kg-h-')2000收稿日期二2005-07-27燃气轮机技术第19卷2.2余热锅炉变工况热力计算模型2BCHP系统运行的稳态变工况建模余热锅炉热力计算包括蒸发器和省煤器两个部热力学分析的结果证明系统投人补燃锅炉时必分。两受热面均采用螺旋翅片管，其结构参数均为:然有损系统效率3。从优化运行的角度出发，本文将翅片管横向节距84mm，纵向节距94mm，翅片高度这种工况排除在外，因此系统的空调期热力学模型19mm，厚度Inun，翅片间距5.5mm，光管外径38mm,可简化成图to翅片管有效长度1.37m。

7、蒸发器管排数20排，每排管数12;省煤器管排数10排，每排管数100F饰n.G研究表明，在锅炉翅片管受热面传热计算方法中，文献〔5」的方法在烟气流速小于25m/s时的精度最高[[6J，比较符合国内锅炉的实际情况。本热力计算模型以文献〔5〕的方法为基础，考虑到目前所有翅片管传热的通用关联式都有较大的误差〔7]，本文对文献「51的有关计算公式按该余热锅炉鉴定工况的实测数据进行了修正，保证了热力计算模型足够的准确性。由燃气轮机变工况模型得到的各项排气数据，图1空调期热力学模型作为余热锅炉变工况热力计算模型的输人，可以计由图1可见，系统的

8、空调期热力学分析模型由算余热锅炉产生的蒸汽量D(kg-h-0).烟效率燃气轮机(GT)、余热锅炉(HRSG),滨化铿制冷机jHRSG,。·能效率:。，I等各项数据。(LBAC)和水加热器(WH)组成。影响本系统运行的2.3澳化锉制冷机稳态变工况模型