燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的比较

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1、第25卷第1期煤气与热力Vol.25No.12005年1月GAS&HEATJan.2005燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的比较左政,华贲(华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室,广东广州510141)摘要:介绍了美国建筑燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的应用现状。从变工况下的热电效率和火用效率两个方面比较了MW级燃气内燃机和燃气轮机冷热电联产系统的技术性能,分析了两者在不同冷热电需求下的一次能耗。对1～3MW建筑冷热电联产系统,燃气内燃机具有明显的节能和经济效益,而燃气轮机联合循环适用于规模更大的系统

2、。关键词:冷热电联产;燃气轮机;燃气内燃机;节能中图分类号:TU995文献标识码:A文章编号:1000-4416(2005)01-0039-04ComparisonBetweenGasEngineandGasTurbineCCHPSystemsZUOZheng,HUABen(KeyLabofHeatTransferandEnergyConservation,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510141,China)Abstract:Applicationsitua

3、tionofgasengineandgasturbineCCHPsystemsappliedinAmericanbuildingsispresented.Basedonthermoelectricandexergyefficienciesundervariableoperationcondi2tions,technicalperformanceofMWclassgasengineandgasturbineCCHPsystemsiscompared,andprimaryenergyconsumptionofabove

4、twosystemsisanalyzedunderdifferentdemandforcooling,heatandpower.Itcanbeconcludedthatgasenginehasmoreadvantagesinenergysavingandeconomicbene2fitsfor1～3MWbuildingCCHPsystem,andgasturbinecombinedcyclewouldbeapplicableforlargerCCHPsystem.Keywords:CCHP;gasturbine;g

5、asengine;energysaving随着我国天然气的快速开发,大力发展以天然1000kW到数千kW的冷热电联产系统,存在两种气为一次能源的分布式冷热电联产系统的时机已经原动机选择。本文对此功率范围内的燃气内燃机和成熟。分布式冷热电联产系统的规模从数十kW到燃气轮机冷热电联产系统的技术性能和节能与经济上万kW,原动机有微燃机、燃气内燃机和燃气轮机性进行分析。等。根据我国目前的用能状况和技术经济水平,从1应用现状100kW到数千kW的小型分布式冷热电联产系统美国从20世纪70年代开始发展冷热电联产技将占领我国建筑

6、用能的主要市场。术,建筑冷热电联产系统是其重要的应用领域。根燃气内燃机和燃气轮机的热电联产技术均相当据1999年的统计资料,美国在商业、公共建筑中已成熟,其中燃气内燃机的额定功率通常在50～5000运行的分布式冷热电系统980座,总装机容量4926kW,而燃气轮机的发电功率在800kW以上。对于MW,其中内燃机系统770座,平均装机容量0.7基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G20000263);广东省科技攻关项目(133-B27380)·39·第1期煤气与热力第25卷MW;燃气轮机简单循环系统104座,平均

7、装机容量由图1可知,此功率下燃气内燃机的发电效率9.0MW;燃气轮机联合循环系统27座,平均装机容高于燃气轮机10个百分点以上。随着负荷率的降[1]量78.1MW。对小于15MW容量的系统,两者低,两者发电效率均呈下降趋势,且下降的幅度大致装机情况比较见表1,其中括号内为燃气轮机联合相同。对于余热利用(最终烟气排放温度为120循环系统。℃),燃气轮机的余热利用效率明显高于燃气内燃表1美国不同规模建筑冷热电联产系统内燃机与机,其中燃气轮机的余热利用效率随着负荷率的降燃气轮机装机情况比较低而降低,而燃气内燃机的余热利用

8、效率随着负荷Tab.1Comparisonofinstalledcapacityofgasengineandgas率的降低有上升趋势。这是因为当原动机负荷率减turbineunderdifferentscaleofCCHPinAmericanbuildings小时,燃气轮机的进口空气流量基本保持不变,其烟功率/MW内燃机燃气轮机气出口温度随负荷率减小而降低;