天然气LNG和太阳能在城镇供热中的应用上

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1、!#$%&()*+,-.#$/综 述 与 探 讨!#!$ % &()*(#*1 天然气在城镇供热中的应用1.1 天然气作为城镇供热能源利用的优势天然气作为城镇供热能源有四大优势：第一是高效。目前在中国发电厂中，绝大多数燃煤机组的发电效率不过 30% 多，最高的亚临解的发电效率也只有 38% 。而在天然气联合循环系统中，由于燃气轮机 的 初 始 温 度 超 过 1000 ! （比 蒸 汽 轮 机 的500600 !高），余热利用温度可低至 2030 !，根据热力学第二定律可知，燃气联合循环的能源利用率可以达到 80% 以上，是一种比较理想的总能系统。在过去的 20 多年内，中国经济年均增长 9.

2、7% ，而能源消费的年均增长仅为 4.6% ，近年来，国内生产总值年均增长率为 7% ，能源消费年均增长率为3% ；到 2010 年，中国能源消费量将达到 15.5 亿 t标煤， 2015 年为 17.9 亿 t ， 2040 年为 37.5 亿 t ，但国内每年最多只能供应一次能源 32 亿 t 标准煤。故，国民经济发展所需新增能源，一半靠开发，一半靠节约。在总能耗中，建筑能耗约占 25%30% ，其中约 60% 为城镇供热空调耗能。由此可见，建筑节能和降低城镇供热、空调耗能是节能的重点，故在中国节能法等许多节能法规中作了如下规定：1.1.1 随着国民经济的持续发展和人民生活水平的提高，在中

3、华人民共和国节约能源法的法律保障下，鼓励开发热电联产，集中供热，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术。城市集中供热将进一步得到发展。建设部城市集中供热规划设想：城市集中供热普及率达到 25%30% ，重点城市达到 45%50% ，部分城市有生活热水和热制冷。1.1.2 发展燃气蒸汽联合循环热电联产燃气蒸汽轮机联合循环热电产供系统是一项先进的供能技术。它首先利用天然气燃烧产生的高温燃气在燃气轮机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃气轮机排烟中的余热产生蒸汽来带动汽轮机进一步发出部分电能，同时供热和制冷等，从而实现了能源的高效梯级利用，同时也降低了燃气供热的成本，是城市中，特别是

4、大气污染严重的大城市中值得大力发展的系统。天然气、 LNG 和太阳能在城镇供热中的应用（上）中国建筑科学研究院 李先瑞 *摘 要 本文通过天然气作为城镇供热能源利用的优势及几种利用途径的分析，展望了天然气采暖，燃气热水器和燃气空调的发展前景，本文还通过太阳能在城镇住宅建筑中的主要应用技术的分析，展望了太阳能在住宅建筑供热中的良好发展前景。关键词 天然气 LNG 热电联产 分布式能源 燃气空调 太阳热水器* 李先瑞， 1941 年 7 月，研究员电话： 010-84279339北京北三环东路 30 号（ 100013 ）#!#年$!月刊第 二 是 洁 净 ： 中 国 主 要 的 环 境 问 题

5、是 以 煤 为 主的 能 源 消 费 结 构 引 起 的 。 据 世 界 卫 生 组 织 报 导 ， 世 界上 污 染 最 严 重 的 城 市 有 7 个 在 中 国 ， 主 要 的 污 染 物是 有 机 及 无 机 颗 粒 、 S O2、 N OX、 C O 、 多 环 芳 香 烃 和C O2。 二 氧 化 硫 严 重 超 标 ， 目 前 是 世 界 上 二 氧 化 硫 的第 一 排 放 国 ， 酸 雨 态 势 扩 大 ， 全 国 有 1 / 3 的 国 土 受 酸雨 影 响 。 全 国 城 市 主 要 污 染 物 为 可 吸 入 颗 粒 物 ， 近2 / 3 的 城 市 可 吸 入 颗 粒

6、 物 年 均 浓 度 超 过 国 家 二 级 标准 ， 近 三 成 的 城 市 超 过 国 家 三 级 标 准 。 目 前 ， 中 国 是仅 次 于 美 国 的 第 二 大 C O2排 放 国 ， 2 0 0 1 年 占 世 界 的比 例 约 为 1 3 . 1 % 。 由 于 天 然 气 的 主 要 成 分 是 甲 烷 ， 1分 子 C H4燃 烧 产 物 是 2 分 子 H2O 和 1 分 子 C O2，1 m3天 然 气 燃 烧 产 物 含 约 2 k g 水 ， 所 以 C O2的 总 排放 量 远 远 小 于 煤 。 天 然 气 在 从 地 下 开 采 出 来 以 后 ， 经过 净

7、化 ， 除 去 杂 质 ， 然 后 在 低 温 下 液 化 为 L N G （ 液 化天 然 气 ） ， 体 积 缩 小 6 0 0 倍 ， 便 于 运 输 和 销 售 。 天 然 气燃 烧 产 物 非 常 干 净 ， 基 本 不 含 硫 氧 化 物 ， 氮 氧 化 物 。在 我 国 “ 十 五 ” 计 划 的 建 议 中 指 出 ， “ 能 源 建 设 要 发 挥资 源 优 势 ， 优 化 能 源 结 构 ， 提 高 利 用 效 率 ， 加 强 环 境保 护 ， 发 展 新 能 源 和 可 再 生 能 源 ， 推 广 能 源 节 约 和 综合 利 用 技 术 ” 。如 北 京 市 能 源 结

8、 构 调 整 的 目 标 为 ， 至 2 0 0 5 年 将北 京 市 能 源 结 构 明 显 改 善 。 2 0 1 5 年 实 现 天 然 气 、 电力 等 优 质 能 源 达 到 2 / 3 以 上 的 目 标 ， 把 北 京 市 建 成清 洁 城 市 。 从 能 源 构 成 上 看 ， 未 来 几 年 将 大 力 压 缩 煤炭 消 费 量 ， 逐 步 用 清 洁 能 源 替 代 ， 大 力 发 展 天 然 气 、电 力 等 优 质 能 源 等 。 到 2 0 0 8 年 ， 北 京 市 预 计 天 然 气的 年 供 应 量 将 达 到 5 0 亿 m3， 实 施 燃 气 发 展 工 程

9、 ， 煤改 气 工 程 （ 市 区 将 实 现 无 直 接 燃 煤 ， 远 郊 区 县 将 削 减1 / 3 直 接 燃 煤 量 ） 、 天 然 气 置 换 工 程 （ 预 计 2 0 0 5 年 ， 天然 气 将 全 部 代 替 人 工 煤 气 ） 、 天 然 气 地 下 储 气 库 调 峰工 程 、 天 然 气 综 合 利 用 工 程 和 天 然 气 安 全 工 程 。 上 海市 预 计 “ 十 五 ” 期 末 将 初 步 建 成 天 然 气 管 道 输 配 网络 ， 天 然 气 供 应 量 可 形 成 每 天 9 6 0 万 m3， 年 销 售 3 0亿 m3的 能 力 ， 基 本 达

10、到 中 等 发 达 国 家 能 源 供 应 的 水平 。 上 海 市 电 力 发 展 规 划 ， 2 0 2 0 年 外 来 电 将 占 全 市用 电 量 的 1 / 3 以 上 。第 三 是 夏 季 电 力 移 峰 填 谷 ， 保 证 安 全 度 夏 。 中 国电 监 会 的 统 计 数 据 显 示 ， 一 季 度 国 家 电 网 公 司 系 统各 电 网 最 大 电 力 缺 口 为 1 7 0 0 万 k W ， 二 季 度 为2 0 0 0 万 k W 以 上 ， 三 季 度 为 2 5 0 0 万 !3 0 0 0 万 k W ，全 年 共 计 缺 少 电 量 约 6 0 0 亿 k

11、W h 。 进 入 夏 季 ， 出 现持 续 高 温 酷 暑 天 气 ， 用 电 负 荷 猛 增 ， 说 明 电 空 调 造 成的 季 节 性 缺 电 是 造 成 电 力 缺 口 的 重 要 原 因 之 一 。 北京 ， 夏 季 空 调 负 荷 约 占 全 市 用 电 负 荷 的 4 0 % 。 按 重庆 和 上 海 的 统 计 ， 中 央 空 调 的 用 电 量 分 别 占 全 市 总用 电 量 的 2 3 % 和 3 1 . 1 % ， 中 国 中 央 空 调 的 能 耗 约 占全 社 会 总 能 耗 的 2 0 % 。 此 外 ， 房 间 空 调 的 能 耗 也 不容 忽 视 ， 如 上

12、 海 的 家 用 空 调 器 在 一 个 炎 热 的 夏 季 全部 开 启 ， 总 功 率 将 达 3 0 0 万 k W 以 上 ， 使 上 海 的 电 力负 荷 不 堪 重 负 。 1 9 9 9 年 ， 广 州 住 宅 空 调 耗 电 量 占 住宅 总 耗 电 量 的 4 0 . 3 % 。燃 气 空 调 是 以 天 然 气 、 液 化 石 油 气 为 能 源 的 中央 空 调 设 备 。 直 接 利 用 燃 气 能 源 ， 制 冷 剂 是 水 ， 吸 收剂 是 溴 化 锂 ， 不 用 氟 利 昂 或 其 他 替 代 品 ， 不 会 污 染 大气 层 ， 二 氧 化 碳 的 排 放 大

13、大 低 于 燃 煤 ， 取 消 了 电 空 调的 “ 燃 煤 发 电 输 配 电 电 制 冷 ” 这 些 中 间 环节 ， 具 有 高 效 、 节 能 的 特 点 。目 前 ， 上 海 市 政 府 已 开 始 大 力 推 广 燃 气 空 调 替代 电 空 调 的 行 为 ， 以 解 上 海 今 夏 2 0 0 万 k W 的 电 力缺 口 。 为 此 ， 上 海 市 政 府 身 先 士 卒 ， 市 政 府 办 公 大 楼全 部 使 用 燃 气 空 调 。同 样 缺 电 的 杭 州 市 政 府 则 明 令 各 政 府 职 能 部 门和 直 属 单 位 ， “ 有 条 件 的 要 尽 快 安 装

14、溴 化 锂 空 调 和 燃气 空 调 ” 。 同 时 ， 对 改 造 使 用 燃 气 空 调 后 节 电 效 果 显著 的 企 事 业 单 位 ， 经 检 查 核 定 后 ， 给 予 1 0 万 至 3 0 万元 奖 励 。 南 京 市 则 计 划 用 3 年 时 间 ， 在 城 区 集 体 用 户中 推 广 使 用 燃 气 空 调 ， 以 缓 解 日 益 趋 紧 的 电 力 供 应 ，平 抑 峰 谷 电 差 。为 给 高 温 供 电 分 流 ， 天 津 市 燃 气 集 团 先 后 出 台安 装 燃 气 空 调 优 先 和 实 行 阶 梯 价 格 两 大 政 策 ， 引 发燃 气 空 调 安

15、装 热 潮 。 天 津 市 燃 气 集 团 有 关 人 员 表 示 ，综 述 与 探 讨%!#!$ % &()*(#*&!#$%&()*+,-.#$/表 1 燃 气 轮 机 和 燃 气 内 燃 机 的 主 要 区 别燃 气 轮 机 燃 气 内 燃 机发 电 效 率 （ % ）2 7 . 0 3 9 . 0（ 小 型 、 微 型 ）3 0 . 0 4 5（ 柴 油 内 燃 机 ）排 热 量 / 发 电 能 力（ M c a l / （ h k W ） ）1 . 8 1 . 9 6 1 . 5 1排 烟 温 度 和 排 气 排 热 量4 5 0 5 5 0 !（ 全 部 排 热 量 ）4 0 0

16、4 5 0 !，约 为 全 部 排 热 量 的 3 5 %水 套 出 口 水 温 和 水 套 排 热 量5 5 9 0 !，约 为 全 部 排 热 量 的 6 5 %表 2 排 热 回 收 用 换 热 器 的 分 类排 热 回 收 形 态发 生 蒸 汽 产 生 热 水 产 生 热 风排热排出形态排 气排 热发 生 蒸 汽用 换 热 器 余 热 锅 炉产 生 热 水 用 换 热 器 管 壳 式 板 式 直 接 接 触 式产 生 热 风 用 换 热 器 管 壳 式 板 式 排 气 直 接 利 用 式冷 却水 排热发 生 蒸 汽 式冷 却 水 换 热 器 沸 腾 冷 却产 生 热 水 式冷 却 水 换 热 器 管 壳 式 板 式 直 接 冷 却 式产 生 热 风 式 冷 却 水换 热 器 管 壳 式 板 式已 报 名 安 装 的 单 位 ， 日 用 天 然 气 量 达 6 . 3 万 m3， 可 在夏 季 高 温 3 个 月 中 使