某医院热电冷三联供+集中供热技术方案研究
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Ke yw or ds combi ne d heati ng cooli ng a nd p owe r , dist rict heati ng , economic a nalysis
★ Beijing District He ating Project Design Comp any , Beijing , China
医院的供冷面积为 12 万 m2 ,冷负荷指标取 100 W/ m2 ,则总冷负荷为 12 MW 。医院病房楼采用集中制冷 ,设 有 2 台 2. 3 MW (200 万 kcal/ h) 的蒸汽溴化锂制冷机组 ,总 功率4. 6 MW ,主要为病房楼供冷 ,病房楼的面积为 3 万 m2 (实际负荷为 3 MW) 。其余部分采用分散式电制冷 ,冷负
①
1 工程概况 某医院是一座大型综合性现代化医院 ,建成于 1984
年 ,占地面积 9. 7 hm2 ,共有建筑面积 16 万 m2 ,其中 12 万 m2 为医院区 (办公用房和病房) ,4 万 m2 为住宅区 。
医院热 、电 、冷的供应现状如下 。 供热 :医院自设锅炉房 ,共有 4 台 10 t/ h 燃气蒸汽锅 炉 ,总生产能力为 40 t/ h 蒸汽 ,主要为医院的冬季供暖 、生 活热水 、卫生消毒 、蒸煮提供蒸汽 。 制冷 :有电制冷和蒸汽制冷两种方式 。其中病房楼采 用蒸汽制冷 ,由锅炉房提供蒸汽 ;其余部分采用窗机分散式 电制冷 。 用电 :医院设有 2 台变压器 ,单台负荷为 3 000 kW ,共 计 6 000 kW ,为医院提供所有生活及医疗设备用电 。 2 医院热 、电 、冷负荷及天然气 、蒸汽消耗量调查 2. 1 热负荷 医院的供暖面积为 16 万 m2 ,其中医院区 12 万 m2 ,住 宅区 4 万 m2 。医院设有床位 1 315 张 。医院区热指标按 80 W/ m2 计算 ,住宅区热指标按 60 W/ m2 计算 ,则供暖热 负荷共计 12 MW ,生活热水热负荷为 2. 5 MW (按 50 t/ h 生活热水用量计算) ,合计 14. 5 MW 。
荷为 9 MW。以上冷负荷均按冷负荷指标和供冷面积计算 得出 (医院负荷相对于其他建筑一般都偏大) 。 2. 4 天然气用量
图 3 是医院 2004 —2006 年的月天然气用量曲线 。从 图中可以看出 ,医院的用气高峰期是 1～3 ,11 ,12 月 ,其中 以 1 ,12 月天然气用量最大 ,最高可达 979 522 m3 ; 4～10 月天然气用量基本保持平稳 ,每月为 30 万 m3 左右 。这主 要是因为医院采用自备天然气锅炉供暖 ,故在供暖期天然 气用量大 ;而在非供暖期 ,天然气锅炉只提供生活热水 、卫 生消毒及蒸煮用汽 ,所以天然气用量相对平稳 。
①☆ 张书臣 ,男 ,1972 年 3 月生 ,硕士 ,工程师 100027 北京市朝阳区幸福二村 37 号楼 (0) 13161106106 E2mail : zsc1991 @163. co m
收稿日期 :2008 01 03 修回日期 :2008 03 10
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
根据以上负荷 ,如果单纯用热电冷三联供模式 ,对于医 院来说 ,一是缺乏安全性 ,二是三种负荷很难做到匹配 ,而 且 ,即使能在设备选型上做到合理地匹配 ,但由于冬夏热电 负荷差别较大 ,制定一个合理的运行方案也很困难 。鉴于
图 4 工艺流程总图
3. 3 运行方案 热电冷三联 供 方 案 的 经 济 性 主 要 取 决 于 机 组 怎 样 运
图 3 医院 2004 —2006 年的月天然气用量
2. 5 蒸汽负荷 医院蒸汽主要用于供暖 、制冷 、卫生消毒 、蒸煮和生活
热水 。按院方提供的数据 ,蒸汽主要在白天使用 ,晚上几乎 不用 。根据年度分阶段蒸汽用量统计 ,制冷期蒸汽最大用 量为 14 t/ h 左右 ,其中制冷用汽 3 t/ h 左右 、生活热水用汽 3 t/ h 、卫生消毒及蒸煮用汽 8～9 t/ h ;供暖期和过渡期生活 热水 、卫生消毒及蒸煮用汽 11 t/ h 左右 。 3 热电冷三联供 + 集中供热技术方案
辅助设备 ,如余热锅炉 、换热器等 ,而采用烟气溴化锂吸收 式冷热水机组不需要其他大型的辅助设备 。总体来讲 ,采 用蒸汽溴化锂吸收式制冷机组的热电联产初投资略高于采
用烟气溴化锂吸收式冷热水机组的热电联产 。
考虑到过渡期生活热水用量小 ,蒸汽消耗量不大 ,而此 时若制备蒸汽 ,可供给医院使用 ,从而减小燃气锅炉的产汽 量 ;而且 ,由于原有设备能满足现有制冷需要 ,为了节省投 资 ,减少改造费用 ,决定采用原有的蒸汽溴化锂吸收式制冷 机组 ,不再重新选型 。 4. 3 其他设备
过渡期 (4 月 1 日～5 月 31 日 、9 月 12 日～ 10 月 31 日) :运行方式同供暖期 ,只不过晚上产生的蒸汽通过蓄热 水箱蓄热 ,白天制取医院生活热水 。
图 6 是制冷期机组运行方案 ,图 7 是供暖期和过渡期 机组运行方案 。
4 设备选型 4. 1 燃气轮机发电机组 (见表 1)
A bs t r a ct A nalyses t he heati ng , cooli ng a nd p owe r loads a nd t he gas a nd stea m consump ti on of t he h ospit al duri ng t he years f r om 2004 t o 2006 . Puts f orwa r d t he e ne rgy eff icie ncy ret r of it sc he me of combi ned heati ng , cooli ng , p ower a nd dist rict heati ng syste m . A nalysis result i ndicates t hat t he sc he me is saf et y , economic and p racticable .
某医院热电冷三联供 + 集中供热技术方案研究
北京市热力工程设计公司 张书臣 ☆
摘要 分析了某医院 2004 —2006 年的热 、电 、冷负荷和天然气 、蒸汽消耗情况 ,提出了热 电冷三联供 + 集中供热的节能改造方案 。分析结果表明 ,热电冷三联供 + 集中供热技术方案 的安全性及经济效益较好 ,是一种合理可行的改造方案 。 关键词 热电冷三联供 集中供热 经济分析
S c h e m e st u d y of c o m bi n e d h e a ti n g , c o oli n g , p o w e r a n d distri c t h e a ti n g s yst e m f or a h os p it a l
By Zhang Shuchen ★
表 1 燃气轮机发电机组参数
平均负荷机组 尖峰 (基本) 负荷机组
数量/ 台
GPC06D
发电量 (15 ℃时) / kW
1 000
610
产生蒸汽/ (t/ h)
3. 58
2. 48
天然气消耗量/ ( m3/ h)
396
280
注 :燃气轮机发电机组自带余热锅炉 。
4. 2 蒸汽溴化锂吸收式制冷机组
制冷期 (6 月 1 日～9 月 11 日) :由于制冷期用电量大 , 白天 2 台机组全部运行 ,发电量为 1 600 kW ,电力不足部 分由城市电网补充 ;机组产生蒸汽 6 t/ h ,其中蒸汽溴化锂 制冷机组消耗 3 t/ h ,富余 3 t/ h 可用于卫生消毒及蒸煮 。 卫生消毒及蒸煮蒸汽缺口 5～6 t/ h ,可由燃气锅炉补充 。 晚上运行平均负荷机组 ,发电量 1 000 kW ,产生蒸汽 3. 58
2. 2 电负荷 该医院用电大致分为以下几个部分 :正常生活及生产
用电 、制冷用电 、锅炉房用电 。供暖期 (1～3 ,11 ,12 月) :电 负荷平均为 1 100 kW ,其中单台锅炉电负荷为 21 kW ,配 2 台循环水泵 , 单 台 功 率 15 kW , 一 用 一 备 ; 制 冷 期 ( 6 ～ 9 月) :6 月份电负荷为 1 620 kW ,7 ,8 月份电负荷均为 1 880 kW ,9 月份电负荷为 1 250 kW ;过渡期 (4 ,5 ,10 月) :电负 荷为 930～960 kW 。医院 2004 —2006 年的用电情况见图 1 和图 2 。 2. 3 冷负荷
行 ,合理的运行方案可减少能源损失 ,降低能耗 ,创造最大 效益 。
运行方案由医院每天各时段的热 、电 、冷负荷决定 。根 据本方案的设计原则 ,电负荷决定了机组的运行时段及台 数 ,蒸汽需要量决定了燃气锅炉的运行时间 ,热和电的缺口 可随时由城市热网及电网补充 。医院每天分时段的用电负 荷情况如图 5 所示 。
方案设计范围是 :医院全年用电 、冬季供暖 、夏季病房 楼制冷 。医院其他区域的夏季制冷沿用原有的电制冷方式 及设备 ,不作改动 。
根据以上设计范围 ,本方案拟选用 2 台燃气轮机发电 机组 ,1 台为平均负荷机组 ,1 台为基本负荷机组 。2 台机 组根据电负荷需要分时段运行 ,为整个医院提供基本负荷 , 不足部分由城市电网补充 ;产生的蒸汽一部分用于供暖及 制取生活热水 ,一部分用于制冷 ,一部分用于卫生消毒及蒸 煮 。供暖不足部分由城市热网补充 ,蒸汽不足部分由燃气 锅炉产生的蒸汽补充 。多余的部分热量可送入城市热网 , 这里城市热网还起到蓄热的作用 。图 4 是本方案的工艺流 程总图 。
另一种方式是燃气轮机的排烟直接进入烟气溴化锂吸
收式冷热水机组 。夏季 ,烟气溴化锂吸收式冷热水机组用 于制冷 ,向用户提供冷水 ,冷量不足时进行补燃 ,产生更多 的烟气用于制冷 ;冬季 ,烟气溴化锂吸收式冷热水机组用于 制热 ,向用户提供热水 ,不足热量由城市热网补充 。
★ Beijing District He ating Project Design Comp any , Beijing , China
医院的供冷面积为 12 万 m2 ,冷负荷指标取 100 W/ m2 ,则总冷负荷为 12 MW 。医院病房楼采用集中制冷 ,设 有 2 台 2. 3 MW (200 万 kcal/ h) 的蒸汽溴化锂制冷机组 ,总 功率4. 6 MW ,主要为病房楼供冷 ,病房楼的面积为 3 万 m2 (实际负荷为 3 MW) 。其余部分采用分散式电制冷 ,冷负
①
1 工程概况 某医院是一座大型综合性现代化医院 ,建成于 1984
年 ,占地面积 9. 7 hm2 ,共有建筑面积 16 万 m2 ,其中 12 万 m2 为医院区 (办公用房和病房) ,4 万 m2 为住宅区 。
医院热 、电 、冷的供应现状如下 。 供热 :医院自设锅炉房 ,共有 4 台 10 t/ h 燃气蒸汽锅 炉 ,总生产能力为 40 t/ h 蒸汽 ,主要为医院的冬季供暖 、生 活热水 、卫生消毒 、蒸煮提供蒸汽 。 制冷 :有电制冷和蒸汽制冷两种方式 。其中病房楼采 用蒸汽制冷 ,由锅炉房提供蒸汽 ;其余部分采用窗机分散式 电制冷 。 用电 :医院设有 2 台变压器 ,单台负荷为 3 000 kW ,共 计 6 000 kW ,为医院提供所有生活及医疗设备用电 。 2 医院热 、电 、冷负荷及天然气 、蒸汽消耗量调查 2. 1 热负荷 医院的供暖面积为 16 万 m2 ,其中医院区 12 万 m2 ,住 宅区 4 万 m2 。医院设有床位 1 315 张 。医院区热指标按 80 W/ m2 计算 ,住宅区热指标按 60 W/ m2 计算 ,则供暖热 负荷共计 12 MW ,生活热水热负荷为 2. 5 MW (按 50 t/ h 生活热水用量计算) ,合计 14. 5 MW 。
荷为 9 MW。以上冷负荷均按冷负荷指标和供冷面积计算 得出 (医院负荷相对于其他建筑一般都偏大) 。 2. 4 天然气用量
图 3 是医院 2004 —2006 年的月天然气用量曲线 。从 图中可以看出 ,医院的用气高峰期是 1～3 ,11 ,12 月 ,其中 以 1 ,12 月天然气用量最大 ,最高可达 979 522 m3 ; 4～10 月天然气用量基本保持平稳 ,每月为 30 万 m3 左右 。这主 要是因为医院采用自备天然气锅炉供暖 ,故在供暖期天然 气用量大 ;而在非供暖期 ,天然气锅炉只提供生活热水 、卫 生消毒及蒸煮用汽 ,所以天然气用量相对平稳 。
①☆ 张书臣 ,男 ,1972 年 3 月生 ,硕士 ,工程师 100027 北京市朝阳区幸福二村 37 号楼 (0) 13161106106 E2mail : zsc1991 @163. co m
收稿日期 :2008 01 03 修回日期 :2008 03 10
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
根据以上负荷 ,如果单纯用热电冷三联供模式 ,对于医 院来说 ,一是缺乏安全性 ,二是三种负荷很难做到匹配 ,而 且 ,即使能在设备选型上做到合理地匹配 ,但由于冬夏热电 负荷差别较大 ,制定一个合理的运行方案也很困难 。鉴于
图 4 工艺流程总图
3. 3 运行方案 热电冷三联 供 方 案 的 经 济 性 主 要 取 决 于 机 组 怎 样 运
图 3 医院 2004 —2006 年的月天然气用量
2. 5 蒸汽负荷 医院蒸汽主要用于供暖 、制冷 、卫生消毒 、蒸煮和生活
热水 。按院方提供的数据 ,蒸汽主要在白天使用 ,晚上几乎 不用 。根据年度分阶段蒸汽用量统计 ,制冷期蒸汽最大用 量为 14 t/ h 左右 ,其中制冷用汽 3 t/ h 左右 、生活热水用汽 3 t/ h 、卫生消毒及蒸煮用汽 8～9 t/ h ;供暖期和过渡期生活 热水 、卫生消毒及蒸煮用汽 11 t/ h 左右 。 3 热电冷三联供 + 集中供热技术方案
辅助设备 ,如余热锅炉 、换热器等 ,而采用烟气溴化锂吸收 式冷热水机组不需要其他大型的辅助设备 。总体来讲 ,采 用蒸汽溴化锂吸收式制冷机组的热电联产初投资略高于采
用烟气溴化锂吸收式冷热水机组的热电联产 。
考虑到过渡期生活热水用量小 ,蒸汽消耗量不大 ,而此 时若制备蒸汽 ,可供给医院使用 ,从而减小燃气锅炉的产汽 量 ;而且 ,由于原有设备能满足现有制冷需要 ,为了节省投 资 ,减少改造费用 ,决定采用原有的蒸汽溴化锂吸收式制冷 机组 ,不再重新选型 。 4. 3 其他设备
过渡期 (4 月 1 日～5 月 31 日 、9 月 12 日～ 10 月 31 日) :运行方式同供暖期 ,只不过晚上产生的蒸汽通过蓄热 水箱蓄热 ,白天制取医院生活热水 。
图 6 是制冷期机组运行方案 ,图 7 是供暖期和过渡期 机组运行方案 。
4 设备选型 4. 1 燃气轮机发电机组 (见表 1)
A bs t r a ct A nalyses t he heati ng , cooli ng a nd p owe r loads a nd t he gas a nd stea m consump ti on of t he h ospit al duri ng t he years f r om 2004 t o 2006 . Puts f orwa r d t he e ne rgy eff icie ncy ret r of it sc he me of combi ned heati ng , cooli ng , p ower a nd dist rict heati ng syste m . A nalysis result i ndicates t hat t he sc he me is saf et y , economic and p racticable .
某医院热电冷三联供 + 集中供热技术方案研究
北京市热力工程设计公司 张书臣 ☆
摘要 分析了某医院 2004 —2006 年的热 、电 、冷负荷和天然气 、蒸汽消耗情况 ,提出了热 电冷三联供 + 集中供热的节能改造方案 。分析结果表明 ,热电冷三联供 + 集中供热技术方案 的安全性及经济效益较好 ,是一种合理可行的改造方案 。 关键词 热电冷三联供 集中供热 经济分析
S c h e m e st u d y of c o m bi n e d h e a ti n g , c o oli n g , p o w e r a n d distri c t h e a ti n g s yst e m f or a h os p it a l
By Zhang Shuchen ★
表 1 燃气轮机发电机组参数
平均负荷机组 尖峰 (基本) 负荷机组
数量/ 台
GPC06D
发电量 (15 ℃时) / kW
1 000
610
产生蒸汽/ (t/ h)
3. 58
2. 48
天然气消耗量/ ( m3/ h)
396
280
注 :燃气轮机发电机组自带余热锅炉 。
4. 2 蒸汽溴化锂吸收式制冷机组
制冷期 (6 月 1 日～9 月 11 日) :由于制冷期用电量大 , 白天 2 台机组全部运行 ,发电量为 1 600 kW ,电力不足部 分由城市电网补充 ;机组产生蒸汽 6 t/ h ,其中蒸汽溴化锂 制冷机组消耗 3 t/ h ,富余 3 t/ h 可用于卫生消毒及蒸煮 。 卫生消毒及蒸煮蒸汽缺口 5～6 t/ h ,可由燃气锅炉补充 。 晚上运行平均负荷机组 ,发电量 1 000 kW ,产生蒸汽 3. 58
2. 2 电负荷 该医院用电大致分为以下几个部分 :正常生活及生产
用电 、制冷用电 、锅炉房用电 。供暖期 (1～3 ,11 ,12 月) :电 负荷平均为 1 100 kW ,其中单台锅炉电负荷为 21 kW ,配 2 台循环水泵 , 单 台 功 率 15 kW , 一 用 一 备 ; 制 冷 期 ( 6 ～ 9 月) :6 月份电负荷为 1 620 kW ,7 ,8 月份电负荷均为 1 880 kW ,9 月份电负荷为 1 250 kW ;过渡期 (4 ,5 ,10 月) :电负 荷为 930～960 kW 。医院 2004 —2006 年的用电情况见图 1 和图 2 。 2. 3 冷负荷
行 ,合理的运行方案可减少能源损失 ,降低能耗 ,创造最大 效益 。
运行方案由医院每天各时段的热 、电 、冷负荷决定 。根 据本方案的设计原则 ,电负荷决定了机组的运行时段及台 数 ,蒸汽需要量决定了燃气锅炉的运行时间 ,热和电的缺口 可随时由城市热网及电网补充 。医院每天分时段的用电负 荷情况如图 5 所示 。
方案设计范围是 :医院全年用电 、冬季供暖 、夏季病房 楼制冷 。医院其他区域的夏季制冷沿用原有的电制冷方式 及设备 ,不作改动 。
根据以上设计范围 ,本方案拟选用 2 台燃气轮机发电 机组 ,1 台为平均负荷机组 ,1 台为基本负荷机组 。2 台机 组根据电负荷需要分时段运行 ,为整个医院提供基本负荷 , 不足部分由城市电网补充 ;产生的蒸汽一部分用于供暖及 制取生活热水 ,一部分用于制冷 ,一部分用于卫生消毒及蒸 煮 。供暖不足部分由城市热网补充 ,蒸汽不足部分由燃气 锅炉产生的蒸汽补充 。多余的部分热量可送入城市热网 , 这里城市热网还起到蓄热的作用 。图 4 是本方案的工艺流 程总图 。
另一种方式是燃气轮机的排烟直接进入烟气溴化锂吸
收式冷热水机组 。夏季 ,烟气溴化锂吸收式冷热水机组用 于制冷 ,向用户提供冷水 ,冷量不足时进行补燃 ,产生更多 的烟气用于制冷 ;冬季 ,烟气溴化锂吸收式冷热水机组用于 制热 ,向用户提供热水 ,不足热量由城市热网补充 。
