天然氣燃燒利用效率的評價(jià)

第29卷第10期煤氣與熱力vol 29 No 102009年10月GAS HEAToct.2009A燃氣燃燒與應用ofngenenererenerrae&天然氣燃燒利用效率的評價(jià)及鵬(中國市政工程華北設計研究總院,天津30004)摘要:分析了天然氣燃燒應用過(guò)程的類(lèi)型,論迷了天然氣燃燒利用過(guò)程的熱效率和灲效率的計算方法,比較了天然氣燃燒應用過(guò)程熱效率與效率。關(guān)鍵詞:天然氣利用;燃燒;效率評價(jià);熱效率;灲效率中圖分類(lèi)號:TU996文獻標識碼:B文章編號:1000-4416(2009)10-0B18-03Evaluation of Utilization Efficiency of Natural Gas CombustionJI PerAbstract: The types of natural gas combustion applications are analyzed. The calculation methodsof thermal efficiency and exergy efficiency during natural gas combustion applications are discussed. Thethermal efficiency and exergy efficieney during natural gas combustion applications are comparedKey words: natural gas utilization; combustion; efficiency evaluation; thermal efficiency;exergy1概述①天然氣改制近年來(lái),隨著(zhù)天然氣的大量使用,天然氣的應用天然氣改制是利用天然氣燃燒產(chǎn)生的熱能為天技術(shù)發(fā)展很快,出現了許多新型技術(shù)。為了選擇優(yōu)然氣改制提供熱源進(jìn)行天然氣水蒸氣改制得到與化的天然氣利用方案,首先要對天然氣應用過(guò)程的現有城市燃氣燃燒性能相當的燃氣,可直接用于現效率進(jìn)行評價(jià)。有的城市燃氣設施。該技術(shù)屬于天然氣調質(zhì)技術(shù)的天然氣作為一次能源,通過(guò)燃燒或部分燃燒可種以轉化為二次能源產(chǎn)品電能、城市燃氣、空調用冷②天然氣發(fā)電能、供暖用熱能、生活熱水等。為了對天然氣應蒸汽透平發(fā)電是用天然氣燃燒熱在鍋爐中產(chǎn)生用過(guò)程的效率進(jìn)行評價(jià),需要計算天然氣能量的轉高壓蒸汽作為工作介質(zhì),通過(guò)熱力循環(huán)將蒸汽壓力化效率。過(guò)去主要采用熱效率來(lái)進(jìn)行考核,由于不能轉化為機械能進(jìn)行發(fā)電的過(guò)程;燃氣輪機發(fā)電是同熱能產(chǎn)品的做功能力不同,因此還應該采用反映利用天然氣與空氣燃燒產(chǎn)生的高壓高溫燃燒氣體直能源品質(zhì)的效率來(lái)考核。下面主要探討天然氣接作為工作介質(zhì)進(jìn)行熱力循環(huán)而發(fā)電;天然氣-蒸燃燒應用過(guò)程二次能源產(chǎn)品的評價(jià)。汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電是將上述兩種循環(huán)結合起來(lái)先將2天然氣燃燒應用過(guò)程天然氣與空氣燃燒產(chǎn)生的高壓高溫燃燒氣體通過(guò)燃天然氣燃燒應用除烹飪用以外,主要有下述種氣輪機進(jìn)行發(fā)電,然后將高溫煙氣通過(guò)余熱鍋爐產(chǎn)類(lèi)生高壓蒸汽帶動(dòng)蒸汽透平進(jìn)行發(fā)電?；痦椖?國家科技支撐計劃課題(2006BAJ03B02)B18www.gasandheat.com及鵬:天然氣然燒利用效率的評價(jià)第29卷第10期③天然氣供熱③熱量烔天然氣供熱有直接供熱和間接供熱。直接供熱熱量姐可以用下述公式計算是通過(guò)鍋爐將天然氣燃燒熱量產(chǎn)生蒸汽或熱水進(jìn)行T供熱;間接供熱主要是以天然氣熱能為動(dòng)力通過(guò)Ee.h=Q 1-吸收式熱泵或壓縮式熱泵進(jìn)行供熱。整個(gè)過(guò)程包括式中En,—熱量煳,kJ工質(zhì)轉變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)工質(zhì)高溫高壓氣態(tài)工質(zhì)Q—能源產(chǎn)品得到的熱量,k冷凝為液態(tài)工質(zhì)、經(jīng)節流減壓后的液態(tài)工質(zhì)蒸發(fā)為T(mén)——環(huán)境溫度,K氣態(tài)工質(zhì)的循環(huán)過(guò)程。利用冷凝放熱放出熱量,即T產(chǎn)品溫度,K為供熱過(guò)程。④冷量娳④天然氣制冷冷量姐可以用下述公式計算天然氣熱能一般是通過(guò)工質(zhì)的熱力循環(huán)而轉變Ee =Q(3)為冷能,它采用以天然氣熱能為動(dòng)力的吸收式熱泵或壓縮式熱泵進(jìn)行制冷。利用上述工質(zhì)循環(huán)過(guò)程蒸式中Ea?！淞堪l(fā)吸收冷量,則為制冷過(guò)程。Q.—能源產(chǎn)品得到的冷量,kJ⑤天然氣工業(yè)爐加熱根據天然氣燃燒轉換后能源產(chǎn)品的熱量和溫度天然氣工業(yè)爐加熱是利用天然氣燃燒過(guò)程放出計算出值可以用下式計算出產(chǎn)品的效率:的熱能,將工業(yè)爐中的工件或材料進(jìn)行加熱的過(guò)程。(4)在此,產(chǎn)品為具有一定溫度的工件或材料。E3天然氣燃燒利用過(guò)程的效率計算式中?！?.1天然氣燃燒利用過(guò)程熱效率的計算E-—能源產(chǎn)品得到的總,J熱效率分析方法以熱力學(xué)第一定律為基礎進(jìn)行Em—天然氣輸入系統的總,kJ評價(jià),熱效率的計算公式為4天然氣能源產(chǎn)品熱效率與火用效率比較根據熱效率和娳效率的定義,將天然氣燃燒利Th(1)用過(guò)程熱效率與州效率的計算結果列入表1。由表式中m—熱效率可知Q—產(chǎn)品得到的熱量,kJ①天然氣間歇式催化改制過(guò)程的熱效率與Q,—天然氣燃燒放出的熱量,kJ煳效率相同,這是由天然氣和改制氣的娳值相同所3.2天然氣燃燒利用過(guò)程效率的計算致。其他大部分天然氣燃燒過(guò)程的熱效率與效根據熱力學(xué)第二定律,數量相同而形式不同的率相差很大,評價(jià)結果也不一樣。天然氣壁掛式熱能量,其有用程度不同。為了評價(jià)能量的可利用程水鍋爐的熱效率比較高,但其畑效率卻很低。燃氣度,應以能量的做功能力作為評價(jià)的指標。這一能汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的熱效率不算高,但其娳效率量的理論做功能力就是娳,以E表示,單位為J或卻較高。熱電聯(lián)產(chǎn)與天然氣鍋爐單純供熱相比,熱kJ。為了計算娳值,必須給定環(huán)境條件作為計算基效率相差不多但是效率相差較大。主要原因是準,并規定在該環(huán)境狀態(tài)下的值為0。各種能量?jì)煞N效率評價(jià)的出發(fā)點(diǎn)不一樣,熱效率單從能量的的嫻值計算公式如下。數量角度評價(jià),姐效率是從能量的品質(zhì)角度評價(jià)。①功源煙燃燒過(guò)程主要是熱能的利用,溫度越高,熱能的功源包括電能、機械能等,理論上功源能可以直值越高。如果將高溫熱能直接在低溫下使用,過(guò)程接轉化為有用能。因此,功源的娳值理論上與功源的不可逆性大,娳損失也大。提高天然氣燃燒過(guò)程能量相等。的效率應著(zhù)重于娳效率的提高。燃料煳②盡管各種天然氣燃燒過(guò)程的熱效率與燃料的燃燒畑或化學(xué)基本上等于燃料的低效率有差別,并不意味著(zhù)天然氣要全部用于畑效率位發(fā)熱量。高的過(guò)程,也不能斷定娳效率低的過(guò)程不能實(shí)施。第29卷第10期煤氣與熱力www.gasandheat.com表1天然氣燃燒利用過(guò)程熱效率與效率的比較為投資決策的依據。效率的提高,希望盡量接近天然氣燃燒利用過(guò)程熱效率煙效率可逆過(guò)程。這就要求過(guò)程的推動(dòng)力小速度慢,產(chǎn)量低,這在工程上不現實(shí)。效率還可以提高,但是汽氣間歇式催化改制(規模:0×179m3/d城市燃氣提高的幅度有限,的成本也會(huì )相應提高。這就存蒸汽發(fā)電(規模:1000MW;蒸汽壓在一個(gè)所投入的資金換得的姐效率的有限提高,在力:24.IMPa;蒸汽溫度:566℃經(jīng)濟上是否值得的問(wèn)題。因此,還要研究州的價(jià)格燃氣輪機發(fā)電(規模:230MW)與能量品質(zhì)之間的關(guān)系,以確定產(chǎn)品的姐成本最低燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(規模的條件,這就是用熱經(jīng)濟學(xué)分析方法對天然氣燃燒3000MW)過(guò)程的優(yōu)化問(wèn)題。天然氣蒸汽鍋爐供熱(規模:20h5結論族汽壓力:1.25MPa)天然氣熱水鍋爐供熱(規模:14①熱效率從能量的數量角度出發(fā),煳效率從供回水溫度:130.70℃)能量的品質(zhì)角度出發(fā)進(jìn)行評價(jià)。天然氣燃燒過(guò)程各天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)(發(fā)電30%,供熱種產(chǎn)品的熱效率與州效率相差較大,提高天然氣燃燒過(guò)程的效率應該注重娳效率的提高。天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)(供熱期,發(fā)電②效率的提高,希望盡量接近可逆過(guò)程,32%,供熱54%)這就要求過(guò)程的推動(dòng)力小,能量傳遞速度慢,經(jīng)濟上天然氣冷熱電聯(lián)產(chǎn)(供冷期,發(fā)電1023732%,雙效制冷70%)不一定合算。投入的資金換得的州效率的有限提然氣直燃機制冷(規模:Ii55kW;高,在經(jīng)濟上是否值得,屬于熱經(jīng)濟學(xué)研究的范疇。13511供、問(wèn)水溫度:7、12℃)天然氣直燃機制熱(規模:894kW;參考文獻:92供、回水溫度:65,57℃)[1]項友謙.天然氣聯(lián)合供熱制冷、制熱及供生活熱水大然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)熱泵制冷(發(fā)動(dòng)機14012[J].煤氣與熱力,2005,25(12):27-30效率為30%,有熱回收)[2]項友謙全志利,馬洪敬,等.天然氣低壓間歇循環(huán)催天然氣發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)熱泵制熱(發(fā)動(dòng)機效率為30%,有熱回收)31化改制制氣平衡分析[J].煤氣與熱力,2007,27(6):33-36天然氣壁掛式熱水鍋爐(供、回水溫17度:6557℃)[3]項友謙,劉鳳國,王啟.空氣源燃氣機熱泵運行過(guò)程的工業(yè)窯爐(排煙溫度:850℃)炯分析!J].煤氣與熱力,2007,27(1):51-55這主要取決于工藝過(guò)程對能量品質(zhì)與規模的要求。作者簡(jiǎn)介:及鵬(1957-),女,天津人,高級L程師大學(xué),上述各種燃燒過(guò)程,各有各的特長(cháng)及使用范圍,不要從事城市燃氣技術(shù)的研究與管理工單純以熱效率或效率的高低進(jìn)行取舍。電話(huà):3317178618③娳效率分析法是純技術(shù)上的分析,從工程E-mal:;neng76@cemi.com,cm角度出發(fā),上述分析只能作為參考或建議,還不能作收稿日期:200-04-03;修回日期:2000-04-20信息·國家發(fā)展和改革委員會(huì )制定《石油價(jià)格管理辦法(試行)》2009年5月7日,國家發(fā)展和改革委員會(huì )根據《國務(wù)院關(guān)于實(shí)施成品油價(jià)格和稅費改革的通知》(國發(fā)[2008]37號)等有關(guān)規定,制定發(fā)布了《石油價(jià)格管理辦法(試行)》。相關(guān)內容可登陸國家發(fā)展和改革委員會(huì )網(wǎng)站(htp:/ww. sdpc. gov.cn)查詢(xún)。(本刊通訊員供稿)B20