楊明亮，田貫三，2，3*，邢紅鵬，周延華

（1.山東建筑大學熱能工程學院，山東濟南250101；2.山東建筑大學可再生能源建筑利用技術省部共建教育部重點實驗室，山東濟南250101；3.山東建筑大學山東省可再生能源建筑應用技術重點實驗室，山東濟南250101；4.華潤燃氣（鄭州）市政設計研究院有限公司，河南鄭州450006）

燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)熱力學性能研究

楊明亮1，田貫三1，2，3*，邢紅鵬4，周延華4

（1.山東建筑大學熱能工程學院，山東濟南250101；2.山東建筑大學可再生能源建筑利用技術省部共建教育部重點實驗室，山東濟南250101；3.山東建筑大學山東省可再生能源建筑應用技術重點實驗室，山東濟南250101；4.華潤燃氣（鄭州）市政設計研究院有限公司，河南鄭州450006）

熱力學性能是評價燃氣分布式能源系統(tǒng)性能的核心和基礎，同時對其他的技術性能指標也會產(chǎn)生影響。文章引進一種新的思路重新定義折合發(fā)電效率，結合相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)組成評價模式從能量“質(zhì)和量”的角度共同評價聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能，闡明了機體散熱和煙氣逸漏、過剩空氣系數(shù)、燃氣不完全燃燒等因素對聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能的影響機理。結果表明：經(jīng)重新定義的折合發(fā)電效率與相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)的組合評價模式用來評價聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能性和熱力學性能更加準確；通過改善機體材料和密封泄漏處來降低機體導熱系數(shù)和系統(tǒng)逸漏系數(shù)，維持機體燃氣燃燒過剩空氣系數(shù)為1.08～1.12，控制燃氣燃燒爐膛溫度在1800℃左右和分解物質(zhì)的分壓力在0.3 MPa以上，這些措施都可以提高系統(tǒng)的熱力學性能。

熱力學性能；相對節(jié)能率；過剩空氣系數(shù)；能級系數(shù)

0 引言

評價熱力學性能時，基于熱力學第一定律的評價指標中，能源利用率以系統(tǒng)輸出電能、熱能和冷能的代數(shù)和與輸入系統(tǒng)的一次能源能量比值作為研究思路［1］；相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)是指相對于分產(chǎn)系統(tǒng)，當聯(lián)供系統(tǒng)也滿足相同的能量需求時聯(lián)供系統(tǒng)比分產(chǎn)系統(tǒng)節(jié)約的一次能源的數(shù)量和比例關系［2］；這兩種評價指標因沒有區(qū)分能量的能級品位而評價不夠全面，不能準確體現(xiàn)能量的梯級利用關系?；跓崃W第二定律的評價指標中，效率從能量的“質(zhì)和量”綜合考慮三種能量的品質(zhì)，但是這種權重系數(shù)的衡量標準不盡相同；折合發(fā)電效率將聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的好處都歸于電這一種好處，往往會脫離實際［3］；廖春暉等和Szklo等介紹了國外對當量供熱效率定義思路，但是定義思路不盡相同，沒有形成統(tǒng)一標準［4－5］。熱力學性能的影響因素也因系統(tǒng)的復雜而變化多端。李壯論述了內(nèi)燃機和燃氣輪機兩種典型的燃氣分布式能源的負荷率、負荷比、補燃量、購買市電量，對內(nèi)燃機和抽氣量、抽氣段數(shù)、蒸汽輪機容量的熱力學性能影響［6］。楊承等分析了負荷比、供熱（冷）系數(shù)、蒸燃比、環(huán)境溫度等通用因素對能源利用率的影響［7］。學者們分析了溫比、壓比、換氣、轉(zhuǎn)速等方面對熱力學性能的影響［8－9］。

在熱力學性能的評價指標中，文章采用重新定義的折合發(fā)電效率結合相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)共同來評價聯(lián)供系統(tǒng)熱力學性能，其中相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)可以彌補系統(tǒng)工藝流程差異、熱力學第二定律評價指標的不足，重新定義的折合發(fā)電效率能夠體現(xiàn)能量的品位差異和梯級利用關系，二者結合可以更全面科學的評價聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能［4－5］。在熱力學性能的影響因素研究中，文章著重于從機體散熱和逸漏熱損失、過?？諝庀禂?shù)、燃氣不完全燃燒等方面對燃氣的熱力學性能影響進行研究分析，旨在為改善熱力學性能提出改進措施。

1 熱力學性能常用評價指標

燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)能量流程示意圖如圖1所示。

圖1 燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)能量流程示意圖

基于圖1的分析，熱力學性能計算綜合表達式（1）［7，10］為

式中：Qp為聯(lián)供系統(tǒng)輸出電量，kW；Qc為聯(lián)供系統(tǒng)輸出冷量，kW；Qh為聯(lián)供系統(tǒng)輸出熱量，kW；BCCHP為聯(lián)供系統(tǒng)燃氣消耗量，N·m3／s；Hu為燃料低位熱值，kJ／（N·m3），α、β分別表示冷和熱的能級系數(shù)。

1.1 能源利用率

能源利用率示意圖如圖2所示，當α和β均為1時，式（1）反映了各種形式能源輸出總量與輸入能源總量的比值稱之為聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源利用率；該指標沒有考慮到能量品位和系統(tǒng)工藝流程的差異，不能體現(xiàn)出能量梯級利用的關系。

圖2 能源利用率示意圖

圖3中，考慮到系統(tǒng)輸出冷和輸出熱的品質(zhì)，當α和β表示輸出冷能和熱能的能級系數(shù)時，α·Qc和β·Qh表示輸出的冷能和熱能的做功能力，則式（1）表示為的效率ηec，該指標雖然體現(xiàn)出能量做功能力的差異，但是能量權衡系數(shù)確定沒有統(tǒng)一的標準。

圖3 聯(lián)系系統(tǒng)效率示意圖

1.3 相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)

選擇通用分產(chǎn)系統(tǒng)作為參照系統(tǒng)，一次能源節(jié)約率示意圖如圖4所示，產(chǎn)生相同冷熱電負荷時燃氣聯(lián)供系統(tǒng)和常規(guī)分產(chǎn)系統(tǒng)在消耗一次能源上的差異可用相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)表示。相對節(jié)能率是以參照系統(tǒng)的輸入能量為基準，節(jié)能系數(shù)是以聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的輸入能量為基準。相對節(jié)能率在反映熱力學性能時，不便于分析系統(tǒng)優(yōu)劣的原因，為此用節(jié)能系數(shù)進行評估。節(jié)能系數(shù)和相對節(jié)能率正相關，增加均表示聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能更有優(yōu)勢。該指標雖然沒有考慮到能量的品位差異，但是其可以解決聯(lián)供系統(tǒng)工藝流程差異、能量需求差異和權衡系數(shù)無法統(tǒng)一等造成評價效果的不足。

圖4 一次能源節(jié)約率示意圖

對于聯(lián)供系統(tǒng)而言，一次能源消耗量由式（2）表示為

式中：QCCHP為聯(lián)供系統(tǒng)中的一次能源消耗量，MJ；ηp（CCHP）為聯(lián)供系統(tǒng)中的發(fā)電效率，%；

對于分供系統(tǒng)而言，一次能源消耗量由式（3）表示為

式中：QFp、QFh、QFc分別表示分供系統(tǒng)提供電能、熱能和冷能所需的一次能源消耗量，MJ；QF為分供系統(tǒng)中的一次能源消耗量，MJ；ηFp為火電廠發(fā)電效率，%；ηFh為鍋爐供熱效率，%；COP為電壓縮式制冷機的性能系數(shù)。

考慮到聯(lián)供系統(tǒng)的設備配置與現(xiàn)實負荷需求的不匹配性，當采用“以電定熱”的方式進行系統(tǒng)設計時，冷熱不足時一般通過補燃方式進行補充熱或冷量。相對節(jié)能率由式（4）［11］表示為

節(jié)能系數(shù)由式（5）［12－13］表示為

1.4 折合性能指標

折合發(fā)電效率示意圖如圖5所示。當能源動力系統(tǒng)存在多種形式的產(chǎn)品輸出時，假定其中幾種產(chǎn)品的能量轉(zhuǎn)換利用性能指標和參照的分產(chǎn)系統(tǒng)相同時，推導出剩下一種產(chǎn)品的能量利用性能指標就稱為聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的折合性能指標［3］。例如，假定聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中冷量和熱量輸出的能耗與參照的分產(chǎn)系統(tǒng)相同時，推算得到的發(fā)電效率就稱為聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的折合發(fā)電效率。指標將聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的好處歸為其中的一種分產(chǎn)系統(tǒng)，其使用條件限制性大。折合發(fā)電效率用式（6）表示為

式中：ηPz（CCHP）為聯(lián)供系統(tǒng)的折合發(fā)電效率；ηFc＝Qp·ηFp為電壓縮式制冷機的制冷效率。

1.5 新定義的折合發(fā)電效率

在CCHP聯(lián)供系統(tǒng)中，綜合考慮能量轉(zhuǎn)換所需的傳熱溫差和經(jīng)濟性，高品位熱能首先用來發(fā)電，中品位熱能用來制冷和供熱，低品位熱能用來供熱（采暖）。電能作為高品質(zhì)、應用廣泛的典型能量，本文以電能為基礎，引進一種新的思路重新定義折合發(fā)電效率，即把聯(lián)供系統(tǒng)提供的熱能和冷能按照一定的比例折合為電能，與實際生產(chǎn)的電能相加，然后與相應的一次能源總能量相比，計算出CCHP系統(tǒng)的折合發(fā)電效率。

圖5 折合發(fā)電效率示意圖

電能、熱能和冷能能級品位的不同，使得同種類同數(shù)量的一次能源轉(zhuǎn)化為三種能量的效率有很大差異，該效率還受到系統(tǒng)工藝流程和設備種類的影響。將需要的熱能和冷能按分產(chǎn)系統(tǒng)供熱和制冷效率求出各自需求的一次能源量，然后用這些能源用來發(fā)電，根據(jù)發(fā)電效率求出應該得到的電能，這樣就把熱能和冷能折合成電能，因此，折合系數(shù)定義為分產(chǎn)系統(tǒng)中，相同條件下的一次能源轉(zhuǎn)化為電能和熱能的效率比，轉(zhuǎn)化為電能和冷能之間的效率比。例如，分產(chǎn)系統(tǒng)中用燃氣直接發(fā)電的平均效率為ηFp，燃氣直接供熱效率為ηFh，先用燃氣用來發(fā)電再用電壓縮式制冷機進行制冷的效率為ηFc＝FFp·COP，折合發(fā)電效率定義用式（7）表示。該指標考慮到能級品位差異和各種能量的做功差異，體現(xiàn)出了能量的梯級利用關系。

式中：ηEEE表示重新定義的折合發(fā)電效率。

2 熱力學性能影響因素

聯(lián)供系統(tǒng)的效率會隨著負荷率的增加而增大，所以應盡量在滿負荷條件下；環(huán)境溫度越高，系統(tǒng)所處的海拔越高，空氣密度就會越小，熱力學性能會降低；由節(jié)能系數(shù)計算公式可知，補燃率和購買市電量越高，聯(lián)供系統(tǒng)熱效率越低。以燃氣內(nèi)燃機為動力系統(tǒng)的的聯(lián)供系統(tǒng)，壓縮比越高，發(fā)動機的效率越高，但是壓縮比過大，壓縮終了溫度過高而損壞氣缸和活塞。對于燃氣輪機驅(qū)動的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，總效率和一次節(jié)能率都隨著抽氣量的增加而降低［6］；在實際循環(huán)中，熱效率會隨著壓比的增大先增大后減小，會隨著壓氣機效率和透平效率的增大而增大［8，14］。文章從散熱損失、過剩空氣系數(shù)、燃氣不完全燃燒等因素對不同動力系統(tǒng)下燃氣聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能影響進行研究。

圖6 某聯(lián)供系統(tǒng)熱力學性能指標隨負荷率、環(huán)境溫度和補燃率的變化圖

2.1 機體的散熱和逸漏

機體熱損失所包含的具體項隨著機體的不同而不同，一般情況下包括：機體的散熱損失和煙氣逸漏的熱量。對于連續(xù)工作的燃氣輪機或者內(nèi)燃機，機體的散熱可以看作穩(wěn)態(tài)傳熱，散熱損失計算式（8）為

式中：Qbr為機體的散熱，k J／h；Fbr為機體的散熱面積，m2；t3為爐子的內(nèi)表面溫度，℃；t0為爐子周圍的空氣溫度，℃；δ1、δ2分別為耐火材料的厚度和絕熱層厚度，m；λ1，λ2分別為耐火材料和絕熱材料的導熱系數(shù)，k W／（m·K）；壁外表面與空氣之間的熱阻（壁外表面與空氣之間的傳熱系數(shù)為118.6W／（m2·K），取值0.054。

煙氣逸漏熱量損失可以根據(jù)煙氣逸漏量和煙氣的比熱進行求得，煙氣逸漏量可以由式（9）表示為

式中：Ldo為縫隙或開口的煙氣逸漏量，N m3／h；H、b分別為逸漏處零壓線以上的高度和寬度，m；t為逸漏處煙氣溫度，K；μ為逸漏系數(shù)，薄墻的逸漏系數(shù)為0.6，而厚墻的逸漏系數(shù)為0.8；ρa，ρt分別為逸漏處外圍空氣密度和逸漏煙氣溫度下的煙氣密度，k g／m3。

逸漏散熱損失式由式（10）表示為

式中：Qdo表示逸漏散熱損失，K J；tdo為逸漏煙氣的溫度，℃；cdo為逸漏煙氣溫度下的定壓比熱，k J／（N m3·K）。

單從熱力學性能而言，改善機體材料，降低機體材料的導熱系數(shù)；增加機體耐火材料和絕熱層材料的厚度；減小機體的體積和散熱面積；對機體進行密封，降低逸漏系數(shù)，會提高聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱力學性能。

2.2 過?？諝庀禂?shù)

過剩空氣系數(shù)是影響燃氣燃燒的重要參數(shù)，是制約聯(lián)供系統(tǒng)熱力學性能的重要影響因素，對燃燒設備的設計制造具有重要意義。從化學動力學的角度而言，當過?？諝庀禂?shù)為1時，燃燒過程進行的速度最快，也最容易使反應進行徹底，過大或過小都不利于燃燒過程的進行，應當采取適當?shù)拇胧┻M行改善。

聯(lián)供系統(tǒng)中動力系統(tǒng)的燃燒室效率可由式（11）表示為

式中：α為過?？諝庀禂?shù)；L0為理論空氣量，k g空氣／k g燃料；htgg、htff、htaa分別為燃氣、煙氣和空氣在各自溫度tg、tf、ta下的比焓值，J／k g；ηb表示動力系統(tǒng)的燃燒室效率。

由式（11）可知，在煙氣比焓大于空氣比焓條件下，燃氣的燃燒效率會隨著過?？諝庀禂?shù)的增大而增大，由此也會使得聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能源利用率增大。

燃氣燃燒的理論燃燒溫度可由式［15］（12）表示為

式中：Hl為燃氣低熱值，k J／N m3干燃氣；Qm為化學不完全燃燒損失的熱量k J；ca、cg、cH2O分別為空氣、燃氣、水蒸氣的定壓容積比熱，k J／（N m3·K）；da為空氣的含濕量，k g／N m3干空氣；tg、ta分別表示燃氣與空氣溫度，℃；dg為燃氣的含濕量，k g／N m3干燃氣；VRO2、VH2O、VN2、VO2分別表示每標準立方米干燃氣完全燃燒后所產(chǎn)生的三原子氣體、水蒸氣、氮、氧的體積，k g／N m3干燃氣；CRO2、CH2O、CN2和C O2分別表示三原子氣體、水蒸汽、氮、氧的平均定壓容積比熱，k J／（N m3·k）；VO表示理論空氣需要量，m3干空氣／m3干燃氣。

由上式可以看出，在過?？諝庀禂?shù)小于1時，燃氣由于不完全燃燒使燃燒溫度降低，隨著過剩空氣系數(shù)的增加燃氣燃燒溫度會增大，但是過剩空氣系數(shù)過大致使生成的煙氣量增加，分母擴大，理論燃燒溫度降低。因此要想使得聯(lián)供系統(tǒng)有較高的效率，要在保證完全燃燒的前提下盡量降低過?？諝庀禂?shù)。過?？諝庀禂?shù)的確定可以根據(jù)煙氣分析的結果確定，并做到及時檢查和調(diào)節(jié)，使其符合燃燒的經(jīng)濟性。

當燃氣完全燃燒時，過?？諝庀禂?shù)的確定可由式（13）表示為

式中：α表示過剩穿氣系數(shù)；N′2、O′2、R O′2分別表示為干煙氣中氮氣、自由氧和三原子氣體（C O2和S O2）的容積成分；N2、C O2、C O、CmHn、H2S分別表示為燃氣中氮氣、二氧化碳、一氧化碳、碳氫化合物和硫化氫的容積成分。

當燃氣不完全燃燒時，過?？諝庀禂?shù)的確定可由式（14）表示為

式中：C O′、C H′4分別表示為干煙氣中一氧化碳和甲烷的容積成分。

利用（14）式，只要測得燃氣和煙氣的成分，就可以計算出不完全燃燒時過?？諝庀禂?shù)。

2.3 燃氣不完全燃燒

燃氣的不完全燃燒損失可以分為化學不完全燃燒損失、物理不完全燃燒損失（表現(xiàn)為燃氣中未被燃燒的碳顆粒）和高溫熱分解損失［12］。任何熱損失都會降低聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能，本模塊重點探討不完全燃燒的原因及改善措施。不完全燃燒的原因可以分為動力系統(tǒng)的設計缺陷和燃燒應用不當，具體表現(xiàn)為燃氣與空氣混合不均勻、空氣量不足、火焰溫度下降、排煙不充足等因素［16］。燃氣的物理化學不完全燃燒主要是助燃劑的不足或與燃氣的混合不均勻產(chǎn)生的，可以通過過?？諝庀禂?shù)的調(diào)節(jié)進行改善。當燃燒溫度為1500℃、煙氣中C O2等于10%時，其分解比例也就0.7%，水蒸氣的分解量更小，所以分解消耗的熱量也就很少；當溫度低于1500℃時，分解影響就可以忽略不計了。當溫度大于1800～2000℃時，分解就明顯增強，其反應式可以表示為

由圖7和理論燃燒溫度公式可得，高溫分解損失會隨著理論溫度的升高而快速增加，降低聯(lián)供系統(tǒng)的熱效率。因此，要想提高聯(lián)供系統(tǒng)的熱效率，考慮到動力系統(tǒng)設備的構件承受能力和高溫分解熱損失，燃燒溫度不能無限的增大，并且應該盡量的將生成的煙氣及時排出做功。

3 工程實例應用

燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能優(yōu)勢主要體現(xiàn)在與分產(chǎn)系統(tǒng)的對比上。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是利用一種形式的一次能源同時生產(chǎn)冷量、熱量和電力三種不同形式的能量來滿足用戶需求的技術，其主要包括驅(qū)動、發(fā)電、供熱、制冷和控制五大系統(tǒng)；分產(chǎn)系統(tǒng)作為現(xiàn)階段傳統(tǒng)的供能方式，主要以火力發(fā)電供電、燃煤燃氣鍋爐供熱、電壓縮式制冷機制冷為主來滿足用戶用能需求的方式。與分產(chǎn)系統(tǒng)相比，聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)直接與終端用戶融合，提高了能源供應的安全性和可靠性，實現(xiàn)能源的梯級利用，具有一定的環(huán)保效益和調(diào)峰性能，有效做到能源優(yōu)勢互補。

圖7 C O2和H2O的分解程度與溫度和分壓力的關系圖

以濟南某單位控制中心大樓為例，其全年基本參數(shù)見表1，三聯(lián)供系統(tǒng)類型為燃氣內(nèi)燃機＋補燃型溴化鋰機組聯(lián)合循環(huán)，其工藝流程如圖8所示，按照“以電定熱”的原則，以電75%作為基本負荷進行機組選型，不足的電能由電網(wǎng)補充，不足的冷和熱經(jīng)溴化鋰機組經(jīng)過補燃的方式進行補充。若采用分供系統(tǒng)達到相同的需求，采用傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電廠進行供電，燃煤鍋爐進行集中供熱，電壓縮式制冷機進行制冷，其參數(shù)如表2所示。

圖8 聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)系統(tǒng)工藝圖

表1 基本負荷信息

表2 聯(lián)供系統(tǒng)和參照的分供系統(tǒng)基本信息

由表1和2可知，全年電負荷總計為11493792MJ，冷負荷總計為8059392 MJ，熱負荷為8414280 MJ；聯(lián)供系統(tǒng)總?cè)細庀牧浚òㄑa燃和購買市電折合后）為1278000 m3，輸入聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)總能量42813000 MJ；分產(chǎn)系統(tǒng)總?cè)細庀牧繛?431761 m3，輸入分產(chǎn)系統(tǒng)的總能量為47963993.5 MJ。根據(jù)式（1）得聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)電效率為26.85%，制冷效率為18.82%，供熱效率為19.65%，能源利用率為65.32%，低于系統(tǒng)廠家提供該機型的能源利用率73.12%，但是高于分產(chǎn)系統(tǒng)下能源總利用率58.31%。與純常規(guī)分產(chǎn)系統(tǒng)供能方式相比，聯(lián)供系統(tǒng)全年節(jié)省燃氣153761 m3，相對節(jié)能率經(jīng)計算為10. 74%，節(jié)能系數(shù)為0.12，低于純聯(lián)供系統(tǒng)供能方式下的相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)，這是因為該系統(tǒng)有補燃和購買市電，相當于該供能系統(tǒng)中是以聯(lián)供系統(tǒng)為主，常規(guī)分產(chǎn)系統(tǒng)為輔的供能方式，降低了聯(lián)供系統(tǒng)熱力學性能參數(shù)。根據(jù)式（6），求得聯(lián)供系統(tǒng)的折合發(fā)電效率為42.29%，要遠大于分產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)電效率35%，但是小于分產(chǎn)系統(tǒng)能源總利用率58.31%，這是由于電的能級品質(zhì)要高于冷和熱。根據(jù)式（7），求得聯(lián)供系統(tǒng)的新定義折合發(fā)電效率為39.63%，要大于聯(lián)供系統(tǒng)的純發(fā)電效率26.85%和分產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)電效率35%，小于折合發(fā)電效率42.29%，這個結果能充分說明連供系統(tǒng)在能源利用效率上更有優(yōu)勢，同時也彌補折合發(fā)電效率將好處全部歸為電的弊端。

4 結論

通過上述研究可知：

（1）文章引進了一種新思路定義的折合發(fā)電效率，將其與相對節(jié)能率和節(jié)能系數(shù)組合共同評價聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能，把熱力學第一定律和第二定律結合共同展開評價，解決了能源利用率忽略能級品位和工藝差異的不足，彌補了折合發(fā)電效率原有定義思路的片面性，體現(xiàn)了聯(lián)供系統(tǒng)的能量梯級利用和節(jié)能優(yōu)勢。

（2）機體散熱和煙氣逸漏會降低聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能，通過改善機體材料保溫性能、表面覆蓋保溫材料、對機體孔隙泄漏處進行密封等方式減少機體散熱和高溫煙氣泄漏。

（3）過?？諝庀禂?shù)影響燃燒溫度和煙氣排放量，過大會增加煙氣排放量帶走更多的能量，過小會使燃氣不充分燃燒使得化學能轉(zhuǎn)化熱能不充分，都會降低系統(tǒng)性能，通過煙氣成分分析和燃燒過程實際需求進行確定、調(diào)節(jié)；燃料物理和化學不完全燃燒可以通過提高過剩空氣系數(shù)和燃料空氣的混合均勻程度進行改善，原則上過剩空氣系數(shù)應當是在保證完全燃燒的前提下盡量降低，文章建議過?？諝庀禂?shù)可以為1.08～1.12；高溫熱分解損失可以通過調(diào)節(jié)爐膛燃燒溫度和分壓力進行抑制，當控制爐膛溫度為1800℃左右，分解物分壓力為0.3 MPa以上時均可以有效提高聯(lián)供系統(tǒng)的熱力學性能。

［1］ 李佩，王健，何石泉，等.天然氣分布式能源系統(tǒng)的能源綜合利用效率計算［J］.暖通空調(diào)，2014，44：13－17.

［2］ 馮志兵.燃氣輪機冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成理論與特性規(guī)律［D］.北京：中國工程院熱物理研究所，2006.

［3］ 林汝謀，郭棟，金紅光，等.分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能量梯級利用率新準則［J］.燃氣輪機技術，2010，23（1）：1－10.

［4］ 廖春暉，趙加寧，王磊.國內(nèi)外熱電聯(lián)產(chǎn)性能評價指標介紹與分析［J］.煤氣與熱力，2012，32（1）：4－9.

［5］ Szklo A.S.，Tolmasquim M.T..Analysis of Brazil's cogeneration legal framework［J］.Energy Conversion and Management，2003，44：369－380.

［6］ 李壯.兩種典型天然氣分布式能源系統(tǒng)的應用研究［D］.濟南：山東建筑大學，2013.

［7］ 楊承，楊澤亮，蔡睿賢.基于全工況性能的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)效率指標比較［J］.中國電機工程學報，2008，28（2）：8－13.

［8］ 同濟大學.燃氣燃燒與應用［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［9］ 陳強.分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)全工況特性與主動調(diào)控機理與方法［D］.北京：中國工程院熱物理研究所，2014.

［10］李先瑞.對天然氣分布式能源系統(tǒng)能源利用評估指標的探討［J］.區(qū)域供熱，2014（1）：6－10.

［11］王衛(wèi)琳，李潔，賴建波，等.天然氣分布式能源系統(tǒng)節(jié)能減排效益分析［J］.煤氣與熱力，2013，33（8）：23－26.

［12］金紅光，鄭丹星，徐建中.分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)裝置及應用［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［13］Horlock J.H..Cogeneration-combined heat and Power（CHP）［M］.Malabar：Krieger Pub Co，1997.

［14］De Biasi V..Air injection restores gas turbine power lost to hot day operation［J］.Gas Turbine World，2013，43（6）：14－19.

［15］任建興，鄧萬里，梁松彬，等.過?？諝庀禂?shù)對多種燃氣燃燒溫度影響的分析［J］.節(jié)能，2011，30（1）：21－24.

［16］王崢.燃氣鍋爐不完全燃燒現(xiàn)象的淺析［J］.區(qū)域供熱，2015（1）：97－98.

（學科責編：吳芹）

The study of thermodynam ic performance of gas CCHP system

Yang Mingliang1，Tian Guansan1，2，3*，Xing Hongpeng4，et al.
（1.School of Thermal Engineering，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.Key Laboratory of Renewable Energy Utilization Technologies in Building，Ministry of Education，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；3.Shandong Provincial Key Laboratory of Renewable Energy Utilization Technologies in Building，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；4.Huarun Gas（Zhengzhou）Municipal Design Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450006，China.）

Thermodynamic performance is the core and foundation to evaluate the gas distributed energy system，which will also affect other technical performance indicators.This paper introduces a kind of new train thought to redefine conversion efficiency combined with relative energy saving rate and coefficient of energy conservation from the perspective of energy“quality and quantity”and verify some indicators，making up for shortcomings of energy efficiency and conversion efficiency intrinsically.The article focuses on researching the body heat and smoke from leakage，excess air coefficient and incomplete combustion gas affecting thermodynamic performance.Results show that the redefined conversion efficiency and relative energy saving rate and coefficient of energy conservation are accurate and scientific.Reducing the coefficient of thermal conductivity and escape and leakage coefficient by improving the bodymaterials and seal leak，keeping the coefficientof excess air as1.08－1.12，controlling combustion temperature under 1800℃and decomposition's partial pressuremeasures as 0.3MPa can make the body has high thermodynamic performance.

thermodynamic performance；primary energy-saving rates；excess air coefficient；coefficient of energy

TU996

A

2015－09－11

國家“十二五”科技支撐計劃項目（NO2012BAJ15B05）

楊明亮（1988－），男，在讀研究生，主要從事動力工程等方面的研究.E-mail：1042146055＠qq.com

*：田貫三（1963－），男，教授，博士，主要從事燃氣輸配及應用等方面的研究.E-mail：tgs4170＠sdjzu.edu.cn

1673－7644（2015）05－0445－07