分布式能源系统在工业联产中的应用研究

作     者：陈曦 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田松峰

授予年度：2017年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：分布式能源系统 工业联产 燃气-蒸汽联合循环 等效电耗法 

摘      要：伴随着社会与工业的发展,能源需求增加与能源危机加剧、环境恶化的矛盾突出,调整能源结构刻不容缓。就工业供能设备而言,都以自备中小型锅炉作为供热负荷设备,但是中小参数锅炉的供能效率低、污染排放危害严重。于是国家大力发展天然气分布式能源,替代传统的燃煤供能,以减少工业与采暖季燃煤排放物的严重影响。但在大量使用天然气供热的过程中,常常存在着作为高品质能源的天然气仅燃烧供热,存在着严重的“高能低用问题。本论文是针对工业园区的用能实际情况,意在模拟出一套与工业园区匹配的分布式供能系统,在需求侧根据用户对能源的不同需求,实现:“温度匹配,梯级利用的供能模式。为此,首先分析了如何确立一套分布式能源系统的集成思路准则,即依次从设备层-系统层-优化运行层-优化配置层四个环节完善。并介绍了目前应用纯熟的三种集成系统即:基于天然气锅炉的联产系统,基于燃气轮机/内燃机的联产系统,基于燃气-蒸汽联合循环的联产系统。在参考众多国内外对于分布式能源的节能性探究文献之后,本文研究了等效电耗法思路,对燃气-蒸汽联合循环供冷/供热环节进行等效电耗分析;对燃气轮机与余热锅炉进行热力过程分析,发现燃机联合循环机组提供低压蒸汽和热水用于供冷/供热时,发电量相比纯发电工况的下降量,是机组提供热水和低压蒸汽用于供冷/供热所付出的能量代价,此部分即机组供冷/供热的等效电耗。最后,在搜集一手家乡开发区工业企业数据后,以饮料、制药、设备机加三种性质企业,共四个厂家的电力负荷,热力负荷与制冷负荷数据为参照,得出饮料、制药业对热负荷需求总量大、工时稳定,公质为低参数蒸汽,所用供热设备多为中小型燃煤锅炉;所用制冷负荷为电制冷与氨制冷。而设备机加企业对热负荷需求主要为空气的热交换,设备为电加热炉与微型天然气加热烘干装置。考虑到这四家企业都存在共性用能,同时也都有不同程度的“高能低用问题,在满足整体负荷的情况下本文模拟设计了一套燃气-蒸汽联合循环系统,并做了静态经济性分析与传统供能经济性进行对比,分析了天然气价格与煤价的影响与环境端因素。