热电冷三联供系统能耗与经济性分析
摘要：对三联供溴化锂吸收式制冷与蒸汽压缩式制冷作了能耗分析，计算了汽轮机在不同的初始参数条件下三联供溴化锂制冷的节煤量，并对这两种制冷方案进行了经济比较，得出三联供溴化锂制冷节能所需的条件．
热电冷三联供技术目前正处于快速发展中．在一些没有稳定工业热负荷的热电厂，如果仅是热电联产，热负荷通常会受季节等因素的影响，无法实现完全的热电联供，这会降低热电厂供能的热经济性．以热电厂的供热为能源，利用溴化锂吸收式制冷机组集中制冷，从而实现热电冷三联供，可以使热电厂的热负荷相对较为平稳，提高热电机组的负荷因子，因而热经济性较高．由于热电冷三联供受当地的技术条件和经济环境的影响，因而其能耗分析可能出现不同的结果．例如文献[l]以节煤量为能耗分析指标，分析结果是热电冷三联供在当前的条件下基本不节能：文献[2]以一次能源利用率为分析指标，分析结果是热电冷三联供节能．本文分析了影响热电冷三联供运行热经济性的各项因素，分别以单位冷量节煤量和单位冷量费用为指标，对热电冷三联供系统采用溴化锂吸收式制冷和压缩式制冷的热经济性进行了比较，给出了采用溴化锂吸收式制冷节能的条件．
1 能耗分析
1．1 等效燃料利用系数
当热电冷三联供的溴化锂吸收式制冷系统与压缩式制冷系统能耗进行对比时，用等效燃料利用系数来比较可以直观地反映节能情况．所谓等效燃料利用系数，即两个对比的制冷系统从燃料输入至最终等量冷量输出的相对燃料消耗量的倒数[3]．
目前国内实际应用的单效溴化锂制冷机组的制冷系数约在0．60～0．72之间，双效溴化锂机组制冷系数约在0．9～1．3之间，压缩式制冷机组的制冷系数约在3．9～5．8之间．本文以型号为RXZ115Z的单效溴化锂机组、型号为16JT836的双效溴化锂机组以及型号为FLZ一1000A的压缩式制冷机组为例，进行热电冷三联供的热经济性比较．这3个型号的制冷机组的制冷系数分别为0．70、1．18和4．24．
由以上定义的等效燃料利用系数K1和K2可见，三联供系统的热经济性还与热电联供的蒸汽轮机组的经济性参数有关．在进行三联供系统热经济性的比较时，本文取以下3种型号的机组为例进行比较：高压背压机组B25—90／10(额定功率为25MW，初压为9MPa，排汽压力为1MPa)，次高压背压机组B15—50／10(额定功率为15MW，初压为5MPa，排汽压力为1MPa)，中压背压机组B6—35／10(额定功率为6MW,初压为3．5MPa，排汽压力为1MPa)．表1列出了以上各种制冷机组分别与这3种蒸汽机组配合供冷时的等效燃料利用系数．
从表1中可以看出，当采用不同的热电联供蒸汽机组时，在排汽压力相同的前提下，随着机组初压力的升高，溴化锂吸收式制冷机组的等效燃料利用系数也随之升高；在初压力较低时，溴化锂制冷机组的等效燃料利用系数较压缩式制冷系统低．因此，当采用低初参数蒸汽机组配合溴化锂吸收式制冷机组供冷时，并不比直接采用压缩式制冷节能．
1．2 单位冷量节煤量
由于溴化锂制冷系统所需的热量使热电厂增加煤耗量m1，同时增加了发电量，并入供电部门的电网，此发电量就相当于电网增加的电量．采用供电系统的煤耗率，将此电量折算成溴化锂吸收式制冷系统的节煤量m2，而溴化锂吸收式制冷系统相对比压缩式制冷系统要少耗电，少耗的电折算成节煤量m3，如果m2+m3-ml>0，则此三联供溴化锂吸收式制冷系统就比压缩式制冷系统节能．
背压式汽轮机供热的热电冷三联供系统的单位节煤量可表示为
以上文所述的16JT836双效溴化锂吸收式制冷机组和FLZ-1000A压缩式制冷机组为例进行比较，单位冷量节煤量计算列于表2中，其中采用的电网供电煤耗率b为2000年全国平均值0．392kg／(kW ·h)．
从表2中的数据可以看出，对所比较的溴化锂吸收式制冷机组和压缩式制冷机组，只有采用高参数热电联供机组B25-90／10时，采用溴化锂吸收式制冷机组供冷才是节煤的．这个结果与前面用燃料有效利用系数进行比较的结果相一致．
从上述计算可以看出，采用等效燃料利用系数和单位冷量节煤量进行分析的结果是一致的．两种方法的分析结果都是只有采用高压蒸汽机组时，利用溴化锂吸收式制冷机组实现热电冷三联供，才比直接用压缩式制冷节能，否则利用溴化锂吸收式制冷机组进 行热电冷三联供是不节能的．
2 经济性比较
等效燃料利用系数和单位冷量节煤量都是从能耗的角度考虑问题的，其全国平均煤耗指标将影响热经济性的比较结果．但若从机组投资费用、电费、供热费等因素的角度考虑，就有可能是另外一种结果．而对于一个企业来说，这种纯经济上的比较是需要考虑的重要因素．表3列出了压缩式制冷和溴化锂吸收式制冷的单位冷量费用，其中供热费取20．58元／GJ，电费取0．6元／(kW ．h)进行计算，双效溴化锂吸收式制冷机组的制冷系数取1．2．
从表3中单位冷量费用可以看出，双效溴化锂吸收式制冷的单位冷量费用与压缩式制冷相比有较大的优势．由于压缩式制冷的耗电费在运行费中占了很大的比重，因此电耗的改变较大地影响了它的单位冷量费用．表4数据显示了系统电耗对单位冷量费用的影响，从表中可以看出双效溴化锂吸收式制冷的单位冷量费用比较低，是压缩式制冷的80％左右．
以上数据中电费均为以民用电价0．6元／(kW ．h)计算的，但实际情况是各地民用电价格是不同的．表5示出了电费以0．5元／(kW ．h)计算时(即电费降低了16．7％)压缩式制冷和双效溴化锂吸收式制冷的单位冷量费用，由表5可见双效溴化锂吸收式制冷机组的单位冷量费用仍比压缩式制冷机组的单位冷量费用低17．9％．
3 结论
本文以溴化锂吸收式制冷机组和压缩式制冷机组以及热电联供的蒸汽机组为例，计算了由上述机组组成的热电冷三联供系统供冷的等效燃料利用系数及溴化锂吸收式制冷机组与压缩式制冷机组相比单位冷量的节煤量．计算结果表明：从能耗角度看，汽轮机发电用高压机组实现三联供溴化锂制冷时才节能，而从经济角度看，特别是在电力紧缺的地区，综合考虑机组价格、电费、供热费等实际因素，用三联供溴化锂吸收式制冷较经济．也就是说，非高压供热的三联供溴化锂吸收式制冷系统较经济但不节能，高压供热的三联供溴化锂吸收式制冷系统既经济又节能．另外，利用已建热电厂发展溴化锂吸收式制冷可缓解电力供需矛盾，改变某些热电厂夏季热负荷不足的状况，提高热电厂的负荷因子．但在考虑采用何种制冷方式时，不能一概而论，各地区应以当地情况综合考虑具体分析，以确定采用最佳的制冷方式．
参考文献：
【1】严德隆，张维君．热电冷三联供综合节能的条件【J】．中国能源，1996，(4)：29～33．
【2】赖艳华，吕明新．热电冷三联供的效益分析【J】．动力工程，1999，19(4)：305~308．
【3】严德隆，张维君．空调制冷及热电冷联产系统的能耗分析【J】．暖通空调，1998，28(6)：18～22．
