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電力中央空調取代直燃式溴化鋰機的可行性分析

09-03 12:40:16  瀏覽次數:828次  欄目:暖通空調
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  1、溴化鋰吸收式制冷機的基本原理及在我國的發展趨勢

  溴化鋰吸收式制冷機是利用不同溫度下溴化鋰水溶液對水蒸汽的吸收與釋放來實現制冷的,這種循環要利用外來熱源實現制冷,常用熱源為蒸汽、熱水、燃氣、燃油等。其中人們習慣采用熱源為燃氣、燃油的溴化鋰熱水機稱為自燃機。

  溴化鋰吸收式制冷機在我國的飛速發展始于80年代末,起因為“關于消耗臭氧層物資(ODS)的蒙特利爾議定書”(以下簡稱議定書)以及改革開放以來經濟高速增長所引起的電力嚴重短缺。所謂“議定書”的主要內容為鑒于制冷設備用的氯氟烴化合物以及其它耗臭氧層物資對大氣臭氧層的破壞作用加劇,限定各國在2000年前禁止各類氯氟烴化合物的生產和使用,但又規定對于人均消費在0.3公斤以下的發展中國家,還允許這種氟化物產品延緩十年(我國屬于此范圍)。這項約有130個締約國簽訂的“議定書”意味著對以氟利昂為主要制冷劑的傳統電力民用制冷機的一項重大挑戰,同時也為各類溴化鋰空調機的發展應用提供了絕好契機。溴化鋰吸收機制冷機以其可利用低品味的熱能、所需電功率小、制冷劑為水以及溴化鋰溶液對環境不構成破壞等特點在中央空調領域獨樹一幟,為滿足我國嚴重缺電時期的空調用冷需求而受到了政府、電力部門的鼓勵。自八十年代末以來,我國的溴化鋰空調生產廠已超過100家,其產品的制造水平和產量僅次于日本而位居世界前列。具不完全統計,1996年國內溴化鋰冷熱水機組的產量約為4000臺,其中直燃機占30%以上。直燃機是在溴化鋰吸收式制冷機的基礎上開發出來的新機型,除具備吸收式溴化鋰機的優點外,還具有以下特點:

  (1)燃燒效率高

  (2)不用鍋爐房,有利于不宜配置鍋爐房的樓堂館所

  (3)制冷與采暖兼用,可供生活熱水,一機多用

  (4)平衡城市能源供給,一般夏季電力空調耗電量大而燃油(氣)耗量低

  鑒此,直燃機在我國的研究起步雖晚(1992年研制成功),但生產技術水平提高很快,有了可靠的質量保證。這對于過去苦于電力增容手續復雜、批準難、收費高、電費年年漲而又急需配置中央空調的客戶來說,無疑是困頓中的一線曙光。尤其對于湖南用戶,長沙遠大空調公司又以其強大的廣告攻勢、靈活的銷售方式和周到快捷的服務贏得一大批客戶,穩穩地占居了中央空調市場地半壁江山。這既是過去電力短缺的結果,也是市場競爭的必然反映。

  然而,正是通過對溴化鋰機組的深入研究使我們得知,它畢竟是一種嚴重缺電時期的產物,由于它一次性能源浪費大、熱力系數低、綜合能耗高(蒸汽型的一次能耗為電動式的2~3倍,直燃式的約為電動式的1.6~2.1倍)、無法進行4℃以下更低溫層次的制冷及直燃機衰減快、整機壽命短等致命弱點,使其雖省電卻不節能,僅對于用電普遍緊張的亞洲國家、特別是原油和天然氣資源豐富的國家有吸引力;而在西方發達國家,由于普遍重視環保與能源的綜合效益,溴化鋰機組始終無法形成主導市場的產品。例如在空調機產量居世界前列的美國市場上,溴化鋰機組不足整個制冷機產品的十分之一。

  2、電力空調、熱泵、電鍋爐取代溴化鋰直燃機的經濟性比較

  (1)現狀:長期以來,電力商品“賣方市場”的現實使得電力系統疲與應付電力短缺與經濟高速增長的矛盾,疏忽了對電力市場的分析研究,對電力商品轉變為“買方市場”的必然性預見不足,以至于在這種局面到來時茫然不知所措,無法對新的供求關系作出及時的反應。與此相反,溴化鋰空調廠家卻早已胸有成竹,針對電力供應充沛后的市場迅速作出調整,制定了更為有吸引力的營銷策略。有降低售價、加強服務、提高產品質量與售前為用戶提供詳細的經濟比較方案等各個環節狠下功夫。

  (2)經濟分析:表1電力空調與直燃式溴化鋰空調的比較

  電力空調
(地源熱泵帶熱回收)  直燃式溴化鋰空調  能源種類  電  燃油、燃氣,少量電力熱泵  功 能  供冷、供暖、供熱水  供冷、供暖、供熱水  安全性  優  因燃料有特殊的防火防爆要求,不安全  維 護  方便  易泄漏,溴化鋰損耗大、溴化鋰溶液對碳鋼的腐蝕性強,不方便  壽 命  20-30年以上  10年左右(運行3年以上的冷機制冷量衰減速達20%以上)  費用比較  整機投資  整機便宜(國產機可滿足要求,進口機也比直燃機價低)  整機貴(元器件進口率高,廣告費用、利潤高)  運行費用  稍低(當前電價)  稍貴(當前油價)  總投資  大(包括增容、配電設備)  小(配電容量小)  環 保  無污染,但主機運轉有噪聲  有廢氣污染,主機運轉無噪聲 

  如表1所示,電力空調雖有能源清潔、安全衛生、制冷系數高、整機壽命長、整機價格便宜以及維護方便等諸多優點。

  某省直機關大樓,面積約為5萬平方米,需備供冷、暖及生活熱水功能,第一期負荷如下:

  冷負荷300萬大卡/時、熱負荷240萬大卡/時、熱水59萬大卡/時。現有四種方案可供選擇:

  A、150萬大卡/時遠大直燃機2臺;

  B、150萬大卡/時離心式電制冷機2臺,6噸油鍋爐1臺;

  C、30萬大卡/時風冷冷水(熱泵)機組5臺。

  表2 初投資費用比較 單位:萬元

方 案  A  B  C  1、主機購置費  382.2  230  298  2、主機電力增容費  2.65  89.8  83.25  3、末端電力增容費  3.6        4、鍋爐電力增容費           5、鍋爐購置及安裝費     72.6     6、配電設備費  1.8  56.7  40.5  7、冷煤購置費  30        8、合 計  420.25  449.1(其中89.8的電力增容費可減免,實為359.3)  421.75(其中83.25的電力增容費可減免,實為338.5) 

  以上三種方案,除C外,其它二種方案均需配置冷卻水系統。由于溴化鋰機組排熱量大,其冷卻水塔與冷卻水系統容量相應要大(通常超出電制冷機組的30~40%),初投資費用還要高。此外,與電動式制冷機組相比,溴機占地面積大、機房高度高、設備重量大,且由于燃料的特殊防爆、防火要求,其設計復雜系數高,還需要修建專門的油庫等配套設施,加之溴化鋰機氣密性要求很高,如機組的真空度受到損壞,將大幅度影響其性能,故對操作人員要求高。因此,綜合來看,無論是從初投資、還是從年度運行費用來考慮,方案D均更為經濟,特別是在我們南方地區,冷水機組運行時間長,對風冷機組更為有利,初投資回收期更短。但從能效比來考慮,采用地源熱泵帶熱回收技術的社會效益更高。

  表3 年運行費用比較(按維護與其他費用相同計) 單位:萬元/年

  方案  A(燃料費+電費)  B(電費+燃料費)  C(電費)  供冷  (1)、0.503元/kwh  110.67+2.84  91.36  84.5  (2)、0.716元/kwh  110.67+4.04  130.05  120.29  供 熱  (1)、0.503元/kwh  83+2.13  83+2.13  63.38  (2)、0.716元/kwh  83+3.03  83+3.03  90.22  合計  (1)類電價  198.63  176.13  147.88  (2)類電價  200.74  216.08  210.51 

  (3)費用分析:與其它二種方案的初投資相比,方案A的資金需要量最大、用電量最小。方案B的初投資為方案A的85.5%,在(1)類電價方案B的運行費為方案A的88.7%;在(2)類電價中方案B的運行費為方案A的107.6%。

  3、結論:

  (1)由于溴化鋰機組以消耗熱能為代價達到空調目的,所以它的耗電量很小(僅為電動式的2%左右),但它單位制冷量的熱耗較大,即其制冷系數較小,國內目前的最高值也僅為1.2左右,而電動式機組則在3.5以上。故溴化鋰機組只有少用電,并不能節能。所以這種機型的最佳使用條件是有余熱、廢熱的場合或缺電地區(熱水型、蒸汽型而不是直燃式),它決不可能取代電動式制冷。

  (2)我國的能源以煤碳、水力資源為主,石油資源短缺、產量不足,這種能源構成適于發展電力工業,因此,空調機的發展應以電動式為主,而以燃油、燃氣為燃料的直燃機吸收式溴化鋰機組在我國的發展不可取。

  (3)如采用了地源熱泵帶熱回收技術的電力中央空調的年度運行費用低于溴化鋰直燃機組,特別是在使用壽命和維護管理方面,電力空調更具有優越勢。

  (4)溴化鋰直燃機組對大氣污染所造成的危害雖然低于溴化鋰蒸汽型和熱水型,但因其燃燒排放仍然污染環境,所造成的溫室效應均比電動式機組嚴重,其SO2、CO2 的排放量約為電動式機組的1.5倍以上。

  (5)無論是從能源利用率、經濟性或是能源消費對環境的影響來分析,電動式空調(地源熱泵帶熱回收)均優于直燃式溴化鋰吸收式機型。因此,改善了制冷工質的電動空調機組將最終取代(燃油、燃氣)式直燃機。

楊愛明

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