天然气在暖通空调中的应用,山东建筑大学热能工程学院 田贯三,一、天然气在锅炉采暖中的应用,一）单户燃气采暖 1 特点 按加热方式分：快速式和容积式 排烟方式：强制排烟和强制给排烟两种 取暖形式：开放式和封闭式 便利性 可供卫生热水 安全性 经济性,,2、节约能源,调节灵活 在任何时间开启和关闭采暖系统 可以只加热某个或几个房间 在夜间和家中无人的时间可关闭采暖系统,从而省去了不必要的采暖耗热 使用完全独立，采暖温度可以自主调节，采暖时间可自行控制壁挂燃气锅炉效率高,燃烧完全，排烟温度低（50 0C~1200C）热效率在85%~95%之间，见图1 炉体散热用于加热厨房，省去厨房散热器无外热网损失 无外热网损失和中间换热损失动力消耗少 没有外网，热水循环循环动力消耗少,,,,注：天然气热值8500kcal/m3, 壁挂锅炉热效率85%,表： 京津地区面积采暖耗气量,3 存在问题,壁挂锅炉的质量问题燃气炉生产质量不统一，有的保护系统不可靠或不完全，没有质保体系 应用气质变化大，在人工煤气 、碳五等杂质多的燃气应用要注意 安全使用培训不到位,售后服务不到位,季节高峰问题 负荷的计算问题 老管网适应性问题 安全问题 烟气有组织排放问题,二）模块化采暖,模块采暖每个建筑单元、每个建筑或相临的几个建筑集中用一个燃气锅炉放采暖，是国外广泛采用的一种采暖方式。
1 特点优点：建设灵活，集中采暖集中管理，外网热损失小，易克服水力失调，节能，属于分散采暖，在欧、美是一种广为流行的采暖方式返回,缺点：占用单独的锅炉房，对住宅楼不能直接实现分户计量，供热效率略低于家用锅炉，管理分散，NOx的排放量高于家用锅炉 2 耗热量北京地区 9-13m3/m2 3 用途对公共建筑和商用建筑采暖非常适合三）集中采暖,1 集中供热多个建筑共用一个燃气锅炉房采暖，有较大的外热网采暖面积在数万平方米以上，烟气高空排放 2 特点 优点：投资较分散采暖省，可实现集中管理，对污染物可是实现高空排放返回,缺点：锅炉热效率相对较低，外网热损失大，污染物排放总量大，系统调节不灵活，外网投资大，不能直接解决热计量问题在建设初期系统利用率低 3 耗气量北京地区 ： 10-17m3/m2 4 用途在污染物落地浓度要求较严格时，分散采排放污染物暖落地浓度超标时，可采用集中采暖四）各种采暖方式的比较,1 投资 单位：元,返回,2 投资分析,三种采暖方式的投资相差不大，区域锅炉房略低 家用锅炉可是实现分户热计量和室温自动控制，每户节省分户计量表及温度自动调节阀2000元左右。
家用锅炉可是实现供卫生水，节约电热水器或煤气热水器投资1000-1500元/户3、运行费用分析,4、污染物分析,1）烟尘浓度 ：微量 2）SO2浓度：微量 3）CO2浓度家庭采暖：模块采暖：集中采暖1：1.25：1.45,4） NOx排放量,国标，环境中允许NOx的含量 用面源模型对单户采暖和集中采暖多排放点和无组织低空排放进行估计用高斯点源模型对区域燃气锅炉排放进行估计，结果见图2 用箱式模型对单户采暖和模快采暖多排放点和无组织低空排放进行估计用高斯点源模型对集中燃气锅炉排放进行估计，结果见图3,5 建议,从提高天然气利用率和节能的角度来说天然气采暖宜采用分散采暖 采用分户小型燃气热水炉，可一家一户自成系统，同时解决了采暖和热水供应问题这一方式在欧、美、日本是一种流行的采暖方式是居民建筑一种优先选用的燃气采暖方式 公共建筑和商业建筑应优先采用模块采暖 对污染物有高空排放要求的可采用集中采暖，但不宜推广在没有天然气地下储气库的地区要控制发展天然气采暖的发展,返回,五）燃气辐射采暖,1、燃气辐射采暖系统的结构燃气辐射采暖系统主要由燃烧器、燃烧室、辐射管、反射器、真空泵等组成，它以天然气、石油液化气、燃气等气体为热煤、悬挂于室内顶棚之下。
长条形火焰,,2、燃气辐射采暖系统的布置,3、燃气辐射采暖系统的适用范围燃气辐射采暖系统是高大空间中最成功、最先进的采暖系统，它主要适用于：(1)军事上各种库房；(2) 飞机和维护保养机库等机场航空设施；(3)汽车、飞机、舰船等制造装配车间；(4)汽车站、火车站等高大候车室、检修库；(5)粮食、烟草、饮料等大型仓储建筑；(6)超市、商场等商业大厅；(7)花卉、蔬菜等农业温室、温棚；(8)体育馆、艺术馆等文化娱乐场所其他辐射式采暖,暖风机，辐射采暖器等 由于多数是把燃气引入工作和生活的房间，与目前我国使用天然气的规定矛盾，在此不介绍二、天然气在空调中的应用,1、类型 吸收式燃气空调 天然气发动机驱动的压缩式热泵 天然气燃烧热或烟气余热的除湿冷却式空调 2、发展燃气空调的优势 减少电力、燃气供应的峰谷差 多数电网最高负荷由各季转向夏季 最大负荷增长率高于电量增长率，峰谷差增大 火力发电设备利用小时与设备利用率逐年下降 空调负荷对电负荷特性的影响越来越大,北京市2002年各月最大电负荷与各月供气负荷不均匀性,,降低电力系统因空调引起的高峰负荷 提高淡季燃气供应的数量 降低供电成本 减少环境污染 3 吸收式空调的经济分析 建设费,,,,折旧费、维修费、人工费,,,,,,,,,,,,,,,,图 5－7 空调单位冷输出的 折旧维修费,集中式,水冷,风冷,单元式,,燃气空调能耗费用分析,,COP双效 1.1～1.3，平均1.2左右,计算结果分析 商业：一般 0.63元/kwh ，对应气1.51元/m3 分时 0.782/kwh ，对应1.87元/m3 非工业（办公、学校、医院等）、普通工业 一般 0.56元/kwh ，对应1.35元/m3 分时 0.654元/kwh ，对应1.57元/m3 目前 1.7元/m3，对应0.7元/kwh 原因 ：COP过低，对于三效COP＝1.61.7元/m3，对应0.56元/kwh,4 燃气发动机驱动热泵,经济分析,单位冷输出运行费用相等 时的燃气与电的价格关系,,燃气1.8元/m3 对应电0.51元/kwh 燃气1.7元/m3 对应电0.47元/kwh 水冷式经济性更好,5、结论,吸收式直燃机可起倒削峰填谷的作用 吸收式直燃机制冷工况天然气的利用率低于联合循环发电，在用电制冷，不节能 增加城市内污染物排放 压缩式天然气利用率高，目前还不普及 天然气调峰发电，在用电制冷天然气利用效率高,三、天然气联供 1、热电冷联供,热电冷联供系统是指输入一次能源（燃料）、产出热量、电和冷量的能源转换系统。
2 反映热电联产系统性能的两个参数 能源利用效率－发电量和供热量与燃料热耗之比 发电效率－发电量与燃料热耗之比,3、热电（冷）联供系统及其主要形式,热电联产装置的主要形式,CHP,BCHP,特点：,当热电冷负荷匹配时，天然气的利用率高 可实现分布式电源，提高电的可靠性 当热电冷负荷不匹配时，特别是热和冷负荷变化较大时，天然气的利用率降低，经济型也变差，发展热电冷项目要慎重四、天然气在采用中应用注意的问题,1、采暖是季节负荷，要限制发展天然气采暖是季节性负荷；天然气长输系统是按平均供气量设计的，原因是考虑气源采气的可调性和长输管线系统的经济性；季节负荷是通过城市周围地下储气库来调节；全世界有500多座地下储气库，美国370多座，其他150多个，其中中国4座，北京有三座地下储气库原理图,2、注意暖通空调负荷的均衡性 3、天然气采暖应采用分散，禁止发展以蒸汽为介质的集中采暖蒸汽用户宜采用分散蒸汽锅炉解决 4、禁止简单的煤改气 5、天然气吸收式直燃机能起到调峰作用，但能源利用率不高 6、天然气是洁净能源，注意烟气余热的利用 7、近几年在山东发展天然气采暖用户要谨慎,天然气冷凝利用效率,天然气高效利用工艺,北京市天然气负荷年变化状况,,万m3/月,月,2002年 18.0亿m3,返回,2000年,2001年,2002年,请 各 专 家 位 提 宝 贵 意 见并 进 行 指 导！ 谢谢 2007.8,,,,返回,,返回,图1 壁挂锅炉燃气锅炉热效率与排烟温度的关系,,,返回,环境中NOX、CO的质量标准,返回,,,,,,,,,,单户,模快,集中,返回,返回,。