燃氣冷熱電三聯供：

燃氣冷熱電三聯供，即CCHP（Combined Cooling，Heating and Power），是指以天然氣為主要燃料帶動燃氣輪機或内燃機等産生動力驅動發電機發電，滿足用戶的電力需求，系統排出的廢熱通過餘熱回收利用設備（餘熱鍋爐）向用戶供熱、供冷和生活熱水。

燃氣冷熱電三聯供技術作為分布式能源的一種，因其技術新穎、建設周期短、系統綜合效率高，已經在發達國家得到了廣泛的認可。燃氣冷熱電三聯供技術通過對一次能源的梯級利用，提高了能源的綜合利用率， 減少了污染物排放；三聯供機房可以建在終端用戶附近，減少能源輸送過程中的損耗，節能效果明顯；三聯供系統與大電網互相依靠、互為補充，提高了能源系統的可靠性，有助于應對突發事件。CCHP系統典型流程見圖1。

天然氣進入燃氣内燃機燃燒，帶動發電機發電，發電機産生的煙氣和缸套冷卻水，通過煙氣熱水型餘熱機提供冷量或熱量。

從圖1 可以看出：燃氣發電裝置是燃氣冷熱電三聯供系統的核心設備，在具體的項目中，能否根據負荷大小、負荷性質，合理确定燃氣發電裝置的類型、容量，是直接影響項目在建成後能否經濟運行的關鍵。

天然氣分布式能源的類型：

以燃氣輪機—蒸汽輪機聯合循環發電的冷熱電聯供系統。發電效率高，可供蒸汽。适用于區域型（工業園區、商業區）。

燃氣輪機＋餘熱鍋爐＋蒸汽輪機＋蒸汽型溴冷機

燃氣輪機＋煙氣型溴冷機

燃氣發電裝置 的分類及性能：

目前，以燃氣内燃機發電裝置和燃氣輪機發電裝置為動力的熱電聯産系統應用相對較多，綜合效率也較高， 技術比較成熟，運行比較穩定，其中燃氣内燃機發電裝置的額定功率通常在50～5000kW，而燃氣輪機發電裝置的額定功率一般在800kW以上。

12V190系列燃氣機由一個機體、兩大機構和六大系統組成。

燃氣内燃機發電裝置：

内燃機做功原理：活塞式内燃機以往複活塞式最為普遍。活塞式内燃機将燃料和空氣混合，在其氣缸内燃燒，釋放出的熱能使氣缸内産生高溫高壓的燃氣。燃氣膨脹推動活塞作功，再通過曲柄連杆機構或其他機構将機械功輸出，驅動從動機械工作。原理圖：

優點：發電效率比較高。其次是設備集成度高，安裝快捷，對于氣體中的粉塵要求不高，基本不需要水，設備的每kW造價也比較低。

缺點：

1，燃氣内燃機發電裝置燃燒低熱值燃料時，機組出力明顯下降， 一台燃燒熱值8000kcal/m3天然氣燃料的500kW級燃氣内燃機發電裝置，在使用低熱值4000 kcal/m3的焦化煤氣時， 出力可能下降到350～400kW左右；

2，燃氣内燃機發電裝置需要頻繁更換機油和火花塞， 消耗材料比較大，也影響了設備的可用性和可靠性兩個主要利用指标，對設備利用率影響比較大，有時甚至不得不采取增加發動機組台數的辦法，來消除利用率低的影響。

燃氣輪機是以連續流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，将燃料的能量轉變為有用功的内燃式動力機械，是一種旋轉葉輪式熱力發動機。

燃氣輪機發電裝置主要由壓氣機、燃燒室和汽輪機組成。壓氣機将空氣壓縮進入燃燒室，在燃燒室内與噴入的燃氣（如天然氣）混合燃燒，之後在汽輪機裡膨脹，驅動葉輪轉動，使其驅動發電機發電。

燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶着旋轉，待加速到能獨立運行後，起動機才脫開。

1、壓氣機

壓氣機由轉子和氣缸構成，17-18級葉片鑲嵌在輪毂型轉子上，大容量的燃氣輪機壓氣機轉子18級，小容量的燃氣輪機壓氣機轉子17級。氣缸分為上氣缸和下氣缸。

從空氣的流向可以把壓氣機分為進氣缸、壓氣缸和排氣缸，進氣缸和進氣過濾裝置連接（大氣端），排氣缸和燃燒室相連（透平端），為燃氣的燃燒提供充足的空氣量。

空氣過濾裝置采用特殊材質制造，對空氣進行淨化，空氣較髒，需要定期對過濾裝置清洗。

壓氣機入口導葉調整壓氣機的進氣量。

2、燃燒室

燃燒室是燃氣輪機能量轉化的部件，燃料的化學能轉變為熱能進入透平空間膨脹做功，最終熱能轉變為機械能帶動發電機轉子旋轉。燃燒室和透平承擔着1000℃以上的高溫。機組容量不同，燃燒器的數量也不同。PG6581B機組容量42MW，10個燃燒室，PG9171E機組容量125MW，14個燃燒室。不同的機組燃燒室的結構也不同。基本包括火焰筒、聯焰管過渡段、燃料噴嘴。

3、透平

透平是将壓氣機和燃燒器産生的高溫高壓燃氣熱能轉變為機械能的設備。透平由轉子和氣缸組成。透平轉子一般是3-5級，容量越大的機組轉子的級數越多。氣缸分為上氣缸和下氣缸，氣缸的内部圓周上安裝靜止葉片，氣缸上的靜葉片組分别和轉子的動葉組構成一級。

燃氣輪機特點：

燃氣輪機發電裝置比較适用于高含氫低熱值和氣體含雜質較多的劣質燃料，一些燃氣輪機發電裝置甚至使用原油和高硫渣油燃料。燃氣輪機發電裝置自身的發電效率不高，一般在30%～35%之間，但是産生的廢熱煙氣溫度高達650℃，可以通過餘熱鍋爐再次回收熱能轉化成蒸汽，再驅動蒸汽輪機發電，形成燃氣輪機發電裝置－蒸汽輪機聯合循環發電，發電效率可以達到45 %～50%，一些大型機組甚至可以超過55%。

燃氣輪機發電裝置優勢：

① 設備可用性和可靠性都較高，綜合利用率一般可保持在90 %；

② 對于含硫、含塵高的燃料的适應性較強；

③ 發電出力一般不會減少，甚至因為燃料進氣量增加而有所增加；

④ 燃氣輪機發電裝置功率密度大、體積小，較适合再移動，對于存在一些不确定因素的焦化廠項目的焦化煤氣利用非常有利。

燃氣輪機發電裝置優勢：

燃氣輪機發電裝置進氣壓力比較大，越是發電效率高的機組燃料進氣壓力越高，對于低壓氣體來說就需要增加燃氣壓縮機，而壓縮燃氣需要消耗大量的能量， 影響到發動機的實際輸出功率，一些項目甚至需要消耗燃氣輪機發電裝置15% ～20%的功率。

各種燃氣發電裝置的性能對比：

燃氣發電及附 屬設備的選擇：

發電裝置：

發電裝置選擇的考慮因素：用戶實際需求熱（冷）電比。

對于辦公和居住建築等電負荷比冷、熱負荷小的場合應優先選用産熱量較大的燃氣輪機發電裝置系統， 并将部分發電機發出的電驅動電制冷裝置，用以提高系統産熱和制冷能力，優化匹配電制冷和煙氣餘熱吸收式制冷機組，以滿足用冷、用熱負荷，提高系統經濟性，這種方式通常被稱為以熱（冷）定電；

對于廠房和數據中心，電負荷比冷熱負荷大的場合， 應該優先采用發電效率較高的燃氣内燃機發電裝置， 以電定熱（冷），滿足用電需求，并考慮向鄰近區域供冷、供暖。

根據美國不同規模建築冷熱電聯産系統内燃機與燃氣輪機發電裝置裝機情況統計：

1.1 MW以下的冷熱電聯産系統，燃氣内燃機發電裝置占據了絕對主導地位，這是由于此容量範圍内的燃氣輪機發電裝置發電效率通常較低，節能和經濟效益不明顯。

2.1～5MW的冷熱電聯産系統，燃氣輪機發電裝置數量大約為内燃機的一半。

3.5～10 MW及以上範圍，燃氣輪機發電裝置占據了主導地位，這是因為此範圍内燃氣輪機發電裝置一次發電效率通常已在30%以上， 如果進一步采用聯合循環， 整個系統的發電效率、調節靈活性和經濟效益都将大大提高。

餘熱鍋爐選型：

型式：自然循環/強制循環，卧式/立式，直流爐；

壓力級數：三壓、雙壓或單壓，一般無再熱；

蒸汽參數，和汽輪機或供熱參數匹配；

尾部煙氣餘熱利用；旁路煙囪；補燃/不補燃。

汽輪機選型：

型式：凝汽、抽汽、補汽、背壓。

進汽參數：

一般根據機組容量和排煙溫度等确定，高壓進汽多采用中壓參數或次高壓參數；

低壓補汽參數對排煙溫度有影響，可優化确定；

由于機組容量較小、參數較低，一般不采用再熱系統；

抽汽級數、參數，和工業熱負荷和采暖熱負荷的匹配及優化。

制冷機選型：

溴化锂吸收式制冷機組：

用于餘熱利用，可以采用：蒸汽型制冷機、熱水型制冷機、煙氣型冷水機組、煙氣熱水型冷水機組等；

可分為單效機和雙效機，單效機COP約0.7，一般用于餘熱品味較低場合；雙效機COP約1.4，一般用于餘熱品味較高場合；

帶補燃式溴化锂吸收式制冷機組；

電制冷機，COP約4-5；

直燃機，直接利用燃氣燃燒制冷，COP約1.4。

汽水換熱器：餘熱鍋爐産生的蒸汽或汽機抽汽可以通過汽水換熱器制熱水供熱用戶使用；

熱水換熱器：内燃機的缸套冷卻水也可以通過熱水換熱器制熱水供用戶使用；

煙氣換熱器：煙氣也可以通過煙氣-熱水換熱器直接制熱水供用戶使用。

本文來源于互聯網，作者：郭喜亮。暖通南社整理編輯。

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