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燃气直燃型吸收式制冷技术的发展


第2卷  5期   第   冷与空调 制   Vol. 2 ,No. 5                 2 0 0 2 年 10 月       REFRIGERA TION AND A IR - CONDITION IN G    October 2002

燃气直燃型吸收式制冷技术的发展
王长庆
( 同济大学   楼宇设备工程与管理系

)
摘    要 吸收式制冷技术已在我国得到了广泛的应用 , 尤其作为空调系统的冷热源 , 已广泛用于宾馆 、 饭 店、 车站 、 工厂 、 办公楼等场所 。吸收式制冷机有它固有的优点和缺点 ,近年来 ,它的发展趋于平缓 。燃气 直燃型吸收式制冷机使用燃气作为驱动能源 ,随着我国西气东输工程的启动 ,为燃气直燃型吸收式制冷技 术带来发展机遇 。本文对燃气直燃型吸收式制冷技术的未来发展进行了展望 。 关键词   发展   燃气直燃   吸收式技术   中国

D EVELOPMENT OF GAS D IRECT FIRED ABSORPTION REFRIGERATION TECHNOLOGY
WAN G Changqing ABSTRACT   Absorption ref rigeration technology has widely applied in China , which has used as cold and heat sources in hotel , restaurant , station , factory and office building etc. The ab2 velop ment of t he gas direct fired absorption technology in China. In t he paper , t he sit uation of t he gas direct fired absorption technology in t he f ut ure in China is described. KEY WORDS   develop ment , gas fired , absorption technology , China sorption chiller has it s own merit s and shortcomings. In t hese years , it s develop ment nearly be2 t he west to east gas t ransmission project has started in China , it brings great chances for t he de2

came to stagnate. The gas is used as t he driven power of t he gas direct absorption chiller. As

1  前言

加以发展 。随着我国西气东输工程的启动 ,这给燃 气溴化锂直燃机的发展带来了新的机遇 。抓住这 个机遇 ,溴化锂燃气直燃机的发展会上一个新的台 阶。 本文分析了燃气型溴化锂吸收式制冷机的特

溴化锂吸收式制冷机在我国已得到了广泛应 用 ,而且发展很快 。它已广泛用于宾馆 、 饭店 、 车 站、 办公楼等空调系统中 。在 1997 年 ,它的年产量

已达到 3500 台 。在国内 , 溴化锂吸收式制冷机的 年生产能力已超过一万台 。目前国内能够生产的 溴化锂机组的机型主要有蒸汽单 、 双效机组 、 热水

点 ,结合我国的能源发展战略及环境保护的要求 , 分析了燃气吸收式制冷技术的发展前景 。
2  燃气直燃型溴化锂吸收式机组的特点

单效机组 、 燃油直燃型机组 、 燃气直燃型机组等 。 蒸汽型机组由于一次能耗高 , 运行费用高 , 它的产 升 。由于种种原因 , 这两年来 , 溴化锂吸收式机组 很难与电动制冷机组竞争市场 。 量呈逐年减少趋势 , 直燃型机组的比例在逐年上

燃气直燃型溴化锂吸收式机组的特点 : (1) 燃气直燃型溴化锂吸收式机组采用燃气

如城市煤气 、 天然气 、 液化石油气等驱动 。因此它 比较适合燃气资源较丰富的地区 。在气源缺少的 地区 ,应根据具体情况加以分析是否选用燃气直燃 型机组 。在气源比较丰富的地区 ,应积极鼓励采用 燃气直燃型机组作为空调系统的冷热源 。 (2) 燃气直燃型溴化锂吸收式机组具有很好

的年产量基本维持在 2700 ~ 2800 台左右的水平 , 将来溴化锂吸收式制冷机的市场究竟如何发 展 ? 笔者认为 ,对于热水与蒸汽型的机组应主要运 用于余热回收 、 热电冷联产等场合 。直燃机应重点

                                                  2 卷   制 冷 与 空 调 第 ?2 ?

的一次能源效率 ( PER 为单位一次能源所制得的 冷量) ( 比较的基准为煤 、 、 油 燃气等一次能源 ) , 表 1 示出了各种冷源的一次能源效率 。
表1  各种冷源的一次能源效率
冷    源 水冷离心式冷水机组 Ⅰ 水冷离心式冷水机组 Ⅱ 水冷螺杆式冷水机组 往复式风冷热泵机组 螺杆式风冷热泵机组 涡旋式风冷热泵机组 燃气直燃型溴化锂吸收式机组 Ⅰ 燃气直燃型溴化锂吸收式机组 Ⅱ 蒸汽双效溴化锂吸收式机组
PER kW/ kW 1135 1125 1119 0168 0167 0183 1118 1106 0178 PER’ s

比电动水冷冷水机组低但比电动风冷机组的要高 。 (3) 驱动燃气直燃型吸收式制冷机的燃气属 清洁能源 。广泛使用燃气直燃机对保护大气环境 有好处 ,因为燃气燃烧排放的污染物较少 , 图 1 示 出了不同燃料燃烧污染物的排放情况 。

对比
% 100 9217 8814 5015 4919 6111 8717 7813 5718

图1  各种燃料燃烧后污染物排放情况

单效溴化锂吸收式制冷机的热力系数约为 016~017 ,双效机组的热力系数约为 019 ~ 1 14 , 三 效机组的约为 116 ~ 1175 。与电动压缩式制冷机 的制冷系数相比 ,显然吸收式要低 。但电是二次能 源 ,是经过一次能源燃烧以后生产的 , 一次能源转 换成电有损失 。因此 , 统一用一次能源作为标准 , 用一次能源效率来比较才合理 。从表 1 中我们可 以看出 ,直燃型溴化锂吸收式机组的一次能源效率
机组类型 离心式冷水机组 Ⅰ 离心式冷水机组 Ⅱ 螺杆式冷水机组 往复式风冷热泵机组 螺杆式风冷热泵机组 涡旋式风冷热泵机组 燃气直燃型吸收式机组 Ⅰ 燃油直燃型吸收式机组 Ⅰ 燃气直燃型吸收式机组 Ⅱ 燃油直燃型机组 Ⅱ
1104 1111 1116 1185 1148 1117 1127 118

从图中可知 ,在煤 、 油和燃气燃烧后 ,燃气污染 物的排放最少 。表 2 比较了不同的冷热源机组运 行时的污染物的排放情况 。从表中可知 ,燃气直燃 型吸收式机组污染物的排放在所有能源中是最低 的 ,甚至比电动制冷机运行消耗能源所产生的污染 物排放还要低 。这些数据说明 ,推广和使用燃气直 燃型溴化锂吸收式制冷机对减少污染物的排放保 护大气环境有好处 ,有利于环保事业的发展 。   
NO x g/ kW? h 01802 01836 01312 01309 0137 0134 1130 1133 1107 0175 TSP g/ kW? h 01129 01137 01143 01223 01229 01182 01139 01048 0115 0105 CO 2 g/ kW? h 89197 14516 14917 11915 6819 8611 7318 9219 9318 8415

表2  不同冷源的污染物排放情况
SO x g/ kW? h

灰渣
g/ kW? h 15122 15188 2416 2513 2012 3199 3199 3195 3195 1413

  ( 4) 燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机组使城 市的年用气量 、 用电量保持平衡 , 缩小夏季用电的 峰谷差 。一般 , 城市燃气冬季是用气高峰 , 夏季为 用气低谷 ; 而用电正好相反 ,夏季为用电高峰 ,冬季 为用电低谷 。象上海 ,在 1995 年 ,冬季用气高峰日

用气量 794 万 m3 / 天 , 同年夏季的最大用气量为 378 万 m3 / 天 , 仅 为 冬 季 高 峰 用 气 量 的 4716 % 。 2000 年 , 据估计 上海冬季高峰用气量为 1360 万 m3 / 天 ,夏季日用气量约为 750 万 m3 / 天 。在北京 ,

01295 01291

冬季约有 50 %的燃气用于建筑和住宅的供暖 , 而 夏天很少有燃气用于空调 ,因此冬天的燃气消耗量 几乎是夏季的五倍 。而随着经济的发展 ,人们的生 活越来越好 , 建筑和家庭使用空调的比例越来越 高 ,城市每年夏天的用电量在逐年上升 , 用电峰谷 差逐年加大 ,图 2 示出了上海逐年用电负荷的变化 情况 。2000 年 ,上海用电峰谷已达到 400 万千瓦 , 而其中 40 %以上是由使用空调引起的 。

  5 期                  第 王长庆   燃气直燃型吸收式制冷技术的发展               ?3 ?

图2  上海用电负荷及峰谷差逐年变化情况

   如果能大力发展燃气空调 ,充分利用夏季多余 的燃气资源 ,一方面可充分利用夏季多余的燃气 , 另一方面可有效降低夏季用电的峰谷差 ,同时提高 燃气公司的效益 , 也可提高电厂的发电效率 , 节约 能源 ,减少污染 ,提高企业的经济效益 。 (5) 燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机有其本 身固有的特点 , 既有优点 , 也有缺点 。它的优点是 能一机多用 ,不仅可以产生空调所需的冷 、 热水 ,而 且可以提供卫生热水等 ,对于业主来说使用非常方 便 。但也有不足之处 ,比如投资大 、 冷却负荷大 、 使 用维护管理复杂 、 冷量可能衰减等 。
3  我国的能源结构及环境现状 311   我国的能源结构
能源的种类

对于一个国家来说 ,能源无论是对经济发展还

是对国家安全都是至关重要的 。我国能源资源相 对于人口总量来说是比较贫乏的 。据统计 ,我国预 测能源资源的总量为 40017 亿吨标准煤 , 煤炭占
90 % 。1990 年煤炭 、 石油 、 天然气和水能的探明储

量为 7919 亿吨标准煤 , 煤炭比重高达 88 % 。我国 人均能源资源的占有量是比较少的 。表 3 为中国 能源状况与世界平均水平的比较 。
表3  中国能源情况与世界水平的比较
煤 石油
40 48 17164 22

天然气 水电及核电
23 68 211 95 1195 10

了大多数 ,而天然气的比例远低于世界的平均水平 仅为 211 % 。 中国的电力事业发展非常迅速 , 到 2000 年 4

月 ,全国电力装机容量突破了 3 亿千瓦 , 但是人均

世界平均水平 ( %) 27 世界能开采的年限 ( 年) 230 中国的比例 ( %) 78113 能开采的年限 ( 年) 90

从表中可知 , 中国总能源分布中 , 煤的比例占

装机容量仅为 0122 千瓦 , 这大大低于世界的平均 水平 。从 1998 年统计的数据看 , 由煤产生的电力 超过了 80 % ,见图 3 。图 4 为发电用煤占总煤消费 量的比例 。从 1985 年至 1998 年 ,每年用于发电的 煤的比例呈逐年上升的趋势 。
图3  1998 年不同电力的比例 图4  发电耗煤占总煤消耗量的比例

  根据我国能源的 “十五” 规划 , 从 2000 年至 2005 年 ,能源结构要进行较大的调整 , 在总能源消

耗中 ,煤的比例要进一步下降 , 天然气及可再生能 源的比例要升高 , 同时要提高水电 、 核电在电力中 所占比例 。2005 年与 2000 年相比 , 煤炭在一次能 源消费中的比例将下降 3188 个百分点 ,天然气 、 水 电等清洁能源所占的比例提高 516 个百分比 。煤

炭方面 ,原煤入选率 2005 年将达到 50 % , 比 2000 年提高 20 % 。石油 、 天然气方面 , 力争石油储采比 稳中有升 ,天然气市场开发取得显著进展 。上游生 产和输送能力基本上得到发挥 ,城乡电网的建设与 改造基本完成 , 电网互联与跨区送电取得明显进

                                                  2 卷   制 冷 与 空 调 第 ?4 ?

展 ,发输配比例趋于合理 , 清洁电力在总装机容量 中的比重将提高 5 个百分点 。能源利用效率 、 效益 方面 ,2005 年比 1997 年提高 4 个百分点 , 单位产 值能耗下降 15 % — % 。节约能量 3 亿至 316 亿 17 吨标准煤 ,相当于减排二氧化碳 115 亿吨 。能源体 制改革方面 “十五” , 期间将完成电力行业的重组 , 初步建成竞争开放的区域电力市场 , 基本形成 “厂 网分开 、 竞价上网 、 政府监管” 的格局 。煤炭 、 石油 天然气企业也将完成向以 “自主经营 、 自负盈亏 、 自 我发展 、 自我约束” 为主要特征的现代企业制度的 过渡 。 312   我国环境状况 在中国环境问题已成为人们普遍关注的一个 社会问题 ,政府投入巨大的人力 、 财力和物力来解 决环境问题 。我们要发展经济 ,同时也要保护好我 们赖以生存的环境 , 我们要实现经济的可持续发 展 。中国有近十三亿人口 ,一旦环境遭到毁灭性的 破坏 ,我们将无法生存 。但是中国的环境现状并不 乐观 。中国是继美国之后的第二大能源消费国 ,而 且使用的能源中 , 煤占了大多数 , 因此污染物的排
4  我国天然气资源

道。 2000 年中国启动了西气东输工程 ,2001 年底 , 西气东输工程开工建设 。西气东输工程建成一条
4200 公里的管线 , 将西部丰富的天然气资源输送

到我国东部沿海经济发达地区 。 未来我国天然气的发展为 。 (1) 四川盆地的天然气除满足四川盆地和重

庆市的需要外 , 多余的气体通过管道输送至武汉 , 预计年供气 20~30 亿立方米 。 ( 2) 陕甘宁整装气田的天然气通过北京 、 西安 和银川三条管线外送 , 估计年输气量为 41 ~ 43 亿 立方米 (3) 塔里木盆地和青海的天然气资源十分丰 富 ,开采前景好 , 全盆地天然气地质储量 814 万亿 立方米 ,该气源将主要通过管道经兰州 、 西安东送 , 主要市场为长江三角洲地区 。 ( 4 ) 南海天然气资源蕴藏丰富 、 品质佳 , 气田 储量集中 ,现在每年通过海底管道向香港输气 29

放比例更高 。1995 年 , 世界排放的二氧化碳的总 量为 220 亿吨 ,中国的排放量为 30 亿吨 ,约占总排 放量的 1316 % , 仅次于美国的 52129 亿吨 。我国 二氧化硫的排放量为 2370 万吨 , 主要由二氧化硫 形成的酸雨相当严重 ,酸雨地区主要分布在长江以 据 1994 年完成的全国第二次油气资源评价和 预测 ,我国常规天然气资源总量约 38 万亿立方米 , 其中陆上约 30 万亿立方米 ,海域约 8 万亿立方米 , 此外还有煤层气 30~35 万亿立方米 。目前探明天 然气的气田和油气田有 260 多个 ,其中气田 140 多 个 。最主要的气田 , 陆上有四川盆地 、 鄂尔多斯盆 地、 准噶尔盆地 、 吐哈盆地 、 松辽盆地等 , 海上有南 海的莺歌海和琼东南海域 、 东海长江口海域 、 渤海 湾西部和珠江口大陆架等 。2000 年天然气探明储

亿立方米 。 ( 5) 东海平湖气田资源储藏量看好 , 现在部分 天然气已供应上海 , 主要满足城市居民的生活用 气。 ( 6) 在我国周边的俄罗斯东西伯利亚地区 、 库 页岛和土库曼斯坦 、 哈萨克斯坦等地也有极为丰富 的天然气蕴藏 。计划建设一条直径 1420 mm 、 全 长 3364km 管线 ,从气源至外蒙 ( 或中国东北) 经北 京、 天津到山东日照下海东渡至日本 、 韩国 。但这 一方案受到专家的质疑 。 随着这些输气工程的完工 ,巨大的天然气资源 需要寻找市场 ,给大力发展燃气直燃型吸收式机组 带来了很好的机遇 。抓住这个机遇 ,吸收式制冷机 的发展会上一个新的台阶 。 5  我国燃气直燃型溴化锂吸收式机组的发展现状 我国第一台蒸汽单效溴化锂机组于 1978 年在 上海诞生 。第一台燃油直燃型溴化锂吸收式机组 于 1993 年在长沙诞生 。第一台燃气直燃型机组于 1995 年在上海诞生 。我国现在各种溴化锂吸收式 制冷机组的年产生能力约为 10000 台 ,近几年每年 的实际产量约为 2800 台 , 生产能力严重过剩 。每 年的产量见图 5 。近几年来 ,吸收式制冷机的产量 维持较稳定水平 。但直燃型机组的比例在逐年上

南 ,青藏高原及四川盆地 , 约占国土面积的 30 % 。 1995 年总 TSP 的排放量为 1744 万吨 。1999 年 , 总二氧化硫的排放量为 1857 万吨 ,总 TSP 排放量 为 1159 万吨 。我国的大气环境不容乐观 , 政府将 下大力改善环境状况 。

量累计达到 3~315 万亿立方米 。但目前天然气在 我国使用占总能源结构的比例较低 ,3 %都不到 。 到 1996 年 , 约 108 个 气 田 被 开 发 , 生 产 了

20113 亿立方米天然气 。其中的 70 % 用作能源 ,

30 %用作化工原料 。共建了约 3700 公里的输气管

  5 期                  第 王长庆   燃气直燃型吸收式制冷技术的发展               ?5 ?

升 。1995 年 ,溴化锂机组的总产量为 2500 台 , 其 中直燃型机组的产量为 765 台 ,占 31 % 。1996 年 , 吸收式机组的总产量为 3000 台 , 直燃型机组为 1200 台 ,占 40 % 。表 4 为上海近几年安装直燃型 机组的情况 。

  ( 1) 从环境保护 、 能源利用等方面来说 , 燃气 型吸收式机组均有明显优势 。政府应从政策层面 上积极鼓励和推广这种技术的广泛使用 。好的政 策能推动技术迅速发展和应用 。 ( 2) 政府可为生产企业和业主减免税收 、 提供 低息贷款等途径来减少和降低机组的投资和运行 费用 ,使燃气型机组在市场上具有较强的竞争力 。 ( 3 ) 从燃气公司来说 , 要制定合理的价格 、 提 供优质服务 ,吸引更多燃气空调客户 , 扩大燃气使 用市场 ,提高企业的经济效益 。象日本的一些燃气

图4  吸收式制冷机组的年产量 表4  上海近几年安装的燃气直燃型 溴化锂吸收式机组情况
年份 燃气种类
1997 1998 1999 2000

数量 燃气消耗量 ( 台) ( 万立方米)
16 77 98 52 101 71 1224 2170 2789 667 3384 1187

占城市总耗气 量的比例 ( %)
0107 1130 1162 5149 512 119

公司如东京煤气 、 东邦煤气等对燃气空调用户实行 特别的价格优惠 , 不同的季节采用不同的价格 , 不 同的用气量采用不同的价格优惠 ,用气越多优惠越 多 ,这样可使业主获得更多的经济实惠 , 人们更愿 意使用燃气吸收式制冷技术 。目前 ,国内的燃气价 格相对于电来说价格还偏高 ,见表 5 。燃气公司的 优质服务则更能令业主用得舒心 、 用得放心 。
表5  燃气与电的价格比 ( 产生相同热量)
工业用 上海 美国 发达国家
1192 :1 3188 :1 4190 :1

城市煤气 城市煤气 城市煤气 天然气 城市煤气 天然气

商用
2105 :1 3198 :1

生活用
2199 :1 3167 :1 3110 :1

从表 4 中可知 ,上海每年使用的燃气直燃型机 组在增多 ,耗气量也逐年增加 , 但燃气机组耗气量 占城市总耗气的比例还很低 。 目前国内直燃型机组的技术水平已达到国际 水平 , 部分指标甚至超过国际水平 。毫无疑问 , 只 要有市场需求 ,国内生产厂家完全有能力满足 。关 键是如何培育和扩大这个市场 ,使燃气直燃型机组 的发展上一个新台阶 。 6  在我国进一步发展燃气直燃型吸收式机组的对策 为了在我国更进一步发展燃气直燃型吸收式 技术 ,要做好以下几方面的工作 。

  ( 4) 燃气直燃型吸收式机组的生产厂家要进 一步提高产品的技术含量 、 提高产品的稳定性 。通 过各种手段 ,降低直燃型机组的生产成本 , 使业主 降低使用该机组的初投资 。同时提高机组的性能 , 降低机组的运行费用 。初投资降低了 、 运行费用少 了、 可靠性高了 , 相信会有越来越多的业主选择使 用该机组 。 相信随着我国西气东输工程的竣工供气 ,燃气 直燃型溴化锂吸收式技术会有新的发展 。

参考文献

1  黄其励 1 提供 “绿色电力”加快西部开发 1 中国能源信息网 ,2001 ,121 , 2  张跃 1 燃气空调 : 中国空调的发展方向 1 燃气空调 : 厂长经理报 1 3  陈和平 1 我国 “十五” 节能规划思路 1 中国能源网 ,2001 ,31 6  燃气空调能否彻底解决 “峰谷差”解放日报 ,2001 ,91141 , 111 5  姜绍俊 1 电力工业发展形势与 “十五” 展望 1 中国能源网 ,2001 ,31

4  陈尊理 ,马文辉 1 提高能源效率是我国能源政策的首要选择 1 节能技术 12001 , ( 19) 5.

7  张永刚 ,姚斌 ,顾保钟 1 西气东输与上海燃气空调的发展 12001 中国中央空调设备与技术展览会技术交流专辑 ,2001 ,


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