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青岛新机场冷热电三联供系统方案介绍

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：田志刚

[导读] 摘要：近10年来，中国民航机场基础设施建设取得了显著的成果，始终保持快速发展态势，数以千亿百亿计的大型机场建设项目在行业内已经不鲜见。

        青岛新机场建设指挥部 266000
        摘要：近10年来，中国民航机场基础设施建设取得了显著的成果，始终保持快速发展态势，数以千亿百亿计的大型机场建设项目在行业内已经不鲜见。民航局近期发布《推进四型机场建设行动纲要》，明确 “平安、绿色、智慧、人文” 四型机场的建设路径，其中绿色作为机场建设目标之一，正在贯彻到大型机场建设中来。本篇着重介绍青岛新机场绿色环保措施之一——冷热电三联供系统
        关键词：节能，电机，燃料；
        青岛新机场近期规划目标年2025年年旅客吞吐量3500万人次，货运吞吐量50万吨。本期航站楼（T1）总建筑面积45.6万平方米，根据《综合能耗计算通则》（GB/T2589-2008）预计2025年本期建设完成并投入使用后年总耗电量为5737.22万KWh，耗水量602.8万m³，市政热力20485万MJ，汽油耗量124.6吨，柴油耗量615.1吨。
        节能关键在规划，青岛新机场的能源规划采用多种能源相结合的方式，提高能源利用率，其中冷热电三联就是其中一种提高能源利用的有效方式。
        冷热电三联供技术发展已经比较成熟，符合国家能源正常推广技术，具有显著的经济、节能和环保效益。
        一、冷热电三联供
        冷热电三联供（CCHP），是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷，实现了能源的梯级利用，可以获得 40%左右的发电效率，能源综合利用率达80%，大大提高一次能源利用率。
        青岛新机场三联供系统选用一台双良制冷量2326KW烟气回收式溴化锂冷水机组和一台卡特彼勒发电量2486KW燃气发电机组，三联供工艺流程如下：

        二、工艺流程介绍
        燃气发电机GG-01以天然气为能源，将天然气转化为2489KW电力输出至电网，发电机烟气（385℃）通过消声和烟尘处理（脱硝）经烟气三通阀进入烟气热水型吸收式机组AB-01。
        （一）采暖
        烟气经吸收式机组转换后（100℃）排空，同时加热蒸发器侧空调热源水（V8→V8-1）；另一路发电机缸套高温冷却水经板换PHX-01→V12→VR7（旁通）→V11→板换PHX-06→V11-1→VR6（直通）→V12-1→板换PHX-01，用于空调热源水加热（V10）。
        （二）制冷
        烟气经吸收式机组转换后（100℃）排空，蒸发器侧产生12℃/7℃空调冷媒水（V8→V8-1）；
        另一路电机缸套高温冷却水经板换PHX-01→V12→V9→低发，在蒸发器侧产生空调冷媒水，经V9-1→VR7（直通）→VR6（旁通）→V12-1→板换PHX-01返回。
        （三）自控流程
        冷热电三联系统设计原则一般是要保证机组高效率长时间运行，本项目以峰谷电价及平峰时段新机场用电负荷最低量为条件，以电定冷的原则进行设备选型，所以总体负荷比较平稳，但是季节转换期间的负荷波动难以避免，需要在自动控制流程设计上要重点考虑，确保设备运行安全。
        1、发电机和吸收机组启动阶段，由吸收机组自动控制烟气三通阀直接对外排空，直至发电机组正常带负荷运行平稳，吸收机组开机准备完成，逐渐控制烟气三通阀向吸收机组供烟气量，VR7的高温水供给量，直至供需平衡，运行平稳。
        2、采暖期间若缸套冷却水温度过低，燃气发电机通过控制三通阀VR6使部分高温水旁通混合，调节发电机缸套冷却温度需求（一般不低于85℃）。
        3、制冷期间，缸套水温度偏高，发电机组控制V31、V32、缸套水散热水箱，进行散热，同时控制VR6直通旁通的混水比例，使缸套水温度恢复至额定范围内。
        4、中冷水用于冷却发电机的润滑油系统，散热系统由发电机自动控制。
        二、三联供系统的选型
        选型原则：发电并网不上网，自发自用，以电定热（冷）。
        由于分布式能源系统的并网上网会对市政电力系统造成冲击，同时天然气发电成本较火力、水利发电成本要高，上网售电并不经济，但是发电自用较购市电便宜（峰谷电价的平和峰阶段），经测算0.7817元/Kwh（气价3.257元/Nm³）,同时获得2300KWh的冷量，经济效益较好。
        青岛新机场在设备容量选型时，根据新机场的总体用电负荷的时态分布分析，在基础负荷内确定发电容量，保证发电设备最大运行效率；采用结合市电的峰谷电价时段，在峰谷电价平峰段三联供投入运行，降低市电的使用比率，低谷段完全采用市电的策略，最大限度利用低电价优势，降低运行成本。由于按基础负荷作为确定发电机容量，总体发电和供冷供暖量不能满足新机场空调系统能源需求，因此青岛新机场的冷热源采用电制冷、水蓄冷和三联供、市政热源联合供能的方式，以峰谷电价时段为控制点，以冷热需求为目标，单一、两种、三种供能方式组合的运行模式，达到最佳节能和经济效果。
        三、设计时注意事项
        1、设备容量选型有以电定热，和以热定电两种方式，要求根据区域电力、热量、冷量需求的情况综合分析，以提高设备运行效率为原则，以电冷热受限制的一项作为限定条件，结合当地资源、政策优势制定方案，同时考虑其他能源的补充。如本案用电量受限，就要以基础电负荷量确定发电机容量，配套选型烟气吸收型溴化锂冷水机组容量，同时要有市电、冷水机组和水蓄冷做补充和调峰。若用热、冷量受限制，就要以热（冷）定电，确定烟气吸收机组的容量，配套选定相应排热量的燃气发电机组。发电是否上网，需要看当地资源价格和电力部门的上网政策综合评估确定。
        2、注意控制逻辑的设计。尽管冷热电三联供技术比较成熟，但要作到两套设备协调运行，运行控制程序除了清晰的设备间的正常联动流程外，还需要设计人员仔细分析各设备的负荷调整、负荷变化、设备及供气异常等情况下的系统必要的设施设备设置，及程序控制，确保小偏差自行调节，大偏差安全停机。
        对于燃气发电机和溴化锂机组烟气和热水联络管道上的控制阀门，设计人员要在招标前明确其各自供货及控制范围和要求，在供货和施工前要召集双方技术对接，分析研究透彻各自对控制阀门的控制逻辑及异常应急控制程序，做到无断点，无死点。
        3、三联供的设计还要考虑南方和北方的气温差异问题，北方冬季室外散热水箱的要有防冻措施。
        四、运行保养注意要点
        燃气发电机作为高速运行设备，除严格按照设备保养手册进行设备保养和运行外，沿海地区还要注意燃气发电机在不能长期停放，否则易造成盐雾对气缸的腐蚀，润滑油变质等，再启动造成设备更大损伤。