北京首都机场T3航站楼冷热电案例

北京首都机场T3航站楼冷热电案例 北京首都国际机场扩建工程 T3航站楼分布式能源站 燃气—蒸汽联合循环热电冷联产系统 综合技术解决方案 年 月 日 目 录 1( 综述。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 2( 项目名称。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 3( 项目依据。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 4( 项目概况。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 5( 原则。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 6( 设计指标。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 7( 需求侧分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 8( 装机方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 9( 系统工艺说明。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 10( 系统能力评估。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。24 11( 燃料消耗量。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。31 12( 环境、资源效益。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。34 13( 经济分析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。35 14( 工期。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 15( 建议。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 16( 结论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。41 1. 综述: 2000年由国家发展委员会、国家经济贸易委员会、建设部和国家环保总局联合下发了计基础[2000]1268号《关于发展热电联产的规定》。这是贯彻《中华人民共和国节能法》第39条:国家鼓励发展“热电冷联产技术”的法律，实施可持续发展战略、落实环保基本国策和提高资源综合利用效率的重要行政规章。 《规定》再次申明了国家鼓励发展热电联产的政策，支持发展以天然气为燃料的燃气蒸汽联合循环热电联产项目，特别强调了国家积极支持发展小型燃气机组组成的热电联冷产全能量系统。 2004年4月8日18时50分，北京孙河变电站至北寺变电站之间的220kVa掉闸，0.5秒后自动恢复。由于掉闸产生电压波动，至少首都机场内部电网掉闸，造成局部断电，致使机场部分系统陷入瘫痪，直到19时18分才恢复正常。但是，断电造成机场17个航班的延误和短暂的“秩序拥挤”。 尽管机场都是各地电力系统重点保证的用户，但是机场发生断电事故在我国也是时有发生。2004年2月21日13时，由于输电线路结冰和大风，使线路短路，导致沈阳市大面积停电，仙桃机场全场停电被迫关闭，直到22日凌晨2时才恢复供电，致使15个航班被取消，40个航班延误，1570名旅客耽误了行程，造成侯机大厅内“乱成一片”。实际上沈阳仙桃机场2001年2月21日5时30分，就因大雾导致电源导线和电磁瓶结冰短路造成机场停电，尽管启动了应急电源，但导航仪器和电脑系统无法正常运行，机场被迫关闭到9时左右，13个航班延误。2001年2月15日，武汉天河机场停电造成管制雷达系统中断，航空管制人员无法在屏幕上找到飞机的位置，致使一些已经起飞的航班不得不在空中盘旋。最后有至少4个航班备降在湖南长沙的黄花机场。机场发生停电危机空中航班安全的问题不仅仅在中国存在，在世界许多国家都是一个安全隐患，美国洛杉矶国际机场4月12日上午9时40分突然发生大面积停电事故，尽管机场当局迅速反应，备用的发电设备在1分钟内开始工作，从而恢复了主要供电。但是仍然导致约100个飞往洛杉矶的航班被延误。 2003年北美地区、澳大利亚、英国和欧洲大陆相继发生的多次大停电事故，均说明大电厂、大电网、超高压的传统金字塔式的供电系统存在难以解决的重大技术隐患，其抵御事故和防范恐怖袭击的能力非常薄弱，对于重要用户难以保证供电系统的高度安全可靠性的要求。美加大停电，使北美东部各主要城市的机场、航管中心不能正常运行，导致数以千计的航班受到影响，纽约地区除装备分布式能源的肯尼迪机场外的另三个主要机场全部关闭。北京正在筹办2008年奥运会，首都国际机场是世界各国友人迎来送往主要门户，担负着极其重要安全责任。2000年澳大利亚悉尼世纪奥运会期间，曾经发生过悉尼机场停电事故，尽管很快启动了备用柴油机，但是由于大量导航通讯系统是高精密度的微电子设备，柴油机的电流品质无法迅速满足要求，致使机场系统10分钟后才恢复正常运行，事故直接危机到空中100多个航班的飞行安全。2002年美国盐湖城奥运会，也曾经发生变电站造破坏的恐怖袭击，导致一些运动场馆断电事故。目前，国际恐怖活动猖獗，通过破坏电力系统瘫痪公共设施的方式也时有发生，我们必须引起警惕，采取必要措施确保奥运会的安全进行。 北京的电力供应主要依赖山西、内蒙和河北等地的远程输送，预计2005年外埠供电将达到66%，2008年将可能超过70%，远远超越了国际公认的外埠供电不应超过1/3的安全警戒线。况且，这些用于保证北京供电的50万超高压输电线路，每路供电达100万千瓦，只要倒一个塔，若处理不及时，就足以对北京电网造成严重后果。这些线路几乎并驾齐驱地跨越了同一组地震断裂带，同一个气候区域，一旦出事，对于北京市内的任何区域或建筑，即使是多路供电，也是难以确保用电安全。 根据北京电力公司提出的问题，2000年数据显示，巴黎、香港、北京的供电可靠性分别是99.997,， 99.999,和99.974,，对应的用户平均停电时间分别是13.7分钟，5.25分钟和136.6分钟。要想把奥 运会办成“人文奥运、绿色奥运、科技奥运”，北京目前在电网安全性、供电质量可靠性等方面的差距 是不小的。尤其是区外受电比例过高，主网的稳定水平和受端电网的电压稳定问题将非常突出。目前 北京电网供电即使是三路供电也不可能超过99.99%，但是按照国际通行的安全标准，一些直接关系到 人身安全的重要公共设施，例如，机场、医院、通讯设施、防务机构等需要保证99.9999%的供电可靠 性。通常的技术即便是三路供电再安装备用发电机组，也只能达到99.999%，达到6个9，只有在采用 大型UPS或者分布式能源，而UPS受到使用时间的制约，而且成本高昂，而采用分布式能源不仅更 加可靠，而且使用成本低廉，较比采用传统的能源供应方式更加高效和节约。因此“9.11”之后，特 别是美加大停电之后，世界各国更加重视分布式能源的建设和普及。 所谓分布式能源，主要指安装在用户端的能源梯级利用设施，能够根据用户对电力、热力、制冷和生 活热水，以及安全保障电源等不同的特定需求进行综合能源补给。 目前，国际流行的观点是将分布式能源设施与电网和天然气管网整合，在信息系统的优化控制下，不 仅提高用户自身的安全性和经济性，也改善和强化电网和天然气管网的安全性和经济性，实现综合协 同优化，是多方均能受益。 在首都国际机场扩建中，采用分布式能源技术，并且在电网的安全构架之下，不仅可以提高供需双侧 的安全性，而且也可以减少双方的配套投资，还能提高能效综合利用率，减少环境污染排放。如果再 能吸收电力系统来参与投资、建设、运营，还可以增加双方的经济收益。建设热电冷联产分布式能源 站系统，无论在供电安全上，还是社会经济效益上，无疑都是最佳选择。 2. 项目名称: 国际上通常将小区域的热电冷联产系统称为:DCHP ( District Combine Heating & Power )。但是目前世界更流行的叫法是将此类项目统称为分布式能源 DE(District Energy)。 DE系统是通过一个能源中心根据用户的需求特性，采用相匹配的技术和设备组合，向周遍供应暖、冷、热水和电力。本项目主要保证T3航站楼的能源需求，同时兼顾附近区域的需求，根据国际和国内的惯例，以及首都机场的位置和建设规划，建议称之为:“首都机场分布式能源站”(以下简称:“能源站” )。该站将包含两个主要部分——动力系统和制冷蓄冷系统。 反主页 3. 项目依据: 根据首都机场的要求和所提供的实测与分析数据，在我们已经掌握的有关首都机场的有限技术资料，以及各种相关设备的技术参数，通过组织有关专家进行详细的分析整理，并进一步收集了外部数据为依据，特研究、编制了如下方案:首都国际机场扩建工程T3航站楼 燃气—蒸汽联合循环热电冷联产系统综合技术解决方案。 方案编制参考北京市电力公司提出的:在北京电网中适度发展分布式能源，“在适当的地点，以适当的容量，采用适当的方式接入电网”，并能够接受电网的安全管理和指令调度的思路和要求。建议项目的实施在电网安全的构架下展开，不论对业主和电网都会更加有利。 4. 项目概况: 首都国际机场是北京，以至中国对外开放的最重要的门户，是中国国内、国际航空运输的中枢，每年担负着国内外大量旅客和货物的周转。随着中国经济的发展和国际地位的提高，首都机场将必然成为亚洲，乃至世界的最重要的航空运输中枢之一。 根据国务院的批示，首都机场扩建工程已于2004年3月28日正式启动。本期扩建工程以满足2015年需求为设计目标，满足年旅客吞吐量6,000万人次，年货运吞吐量180万吨，年飞行架次50万架次的要求。扩建工程主要项目和规模如下: (1) 在距现有东跑道以东1525米，新建第三跑道、滑行道系统、站坪及联络道系统以及助航灯光系统。跑道长度3800m，飞行区技术标准为F类; (2) 现有东跑道和第三跑道之间，新建T3航站楼以及停车楼，T3航站楼建筑面积49万平方米; (3) 在新建航站楼区北侧，新建机场货运区以及中航集团相关业务配套设施。拟建设有T3D服务区30万平 方米、国航办公及其配套设施40万平方米、新华航空办公及其配套设施23万平方米; (4) 在新建航站楼区南侧，新建机场宾馆以及商业服务区。具体有办公建筑17万平方米、宾馆14万平方米、商业建筑14万平方米。 (5) 北京市配套建设直通新航站的三条高速公路和一条高速轨道交通线也将启动前期工程。 扩建工程于2004年3月28日正式启动，于2007年12月31日全部竣工。预计总建筑面积187万平方米(见表4.1)。 表4.1 首都机场现有与扩建建筑面积统计 项目 数值(万M3) 原由建筑面积 110 T3航站楼 49 T3D服务区 30 航站办公区 40 新华航办公区 23 商业服务区 45 合计 297 扩建区域合计 187 对于首都机场这样一个占地大，用能多，标准高的区域确定一个安全可靠、合理可行、节能环保的能源系统，无论对于机场的安全与经济性，还是对于北京市的可持续发展都具有重要的意义 5、设计原则: 分布式能源是在一个相对比较狭小的环境空间内进行系统组织和优化，正确的设计原则的确立是项目成败的关键。经对项目的认真研究，建议根据以下原则进行设计和工程实施。 (1)根据国家四委部局1268号《发展热电联产的规定》文件要求，按照热电联产设计规范实施; (2)采用国家鼓励的世界上最先进的燃气—蒸汽联合循环热电(冷)联产技术，配合高效补燃技术与先进的吸收式制冷、高效电力离心机制冷，以及冰蓄冷技术混合系统集成。并进一步考虑采用超低温供冷(2.2?)和燃气轮机进气预冷(冰电池)系统; (3)在优化自身系统同时，兼顾优化电力和燃气系统。系统采用油—气双燃料设计和系统黑启动设计。此外，系统将具备同时供热、供冷和供应卫生热水的能力。并能够独立保证首都机场关键用电设施的电力供应; (4)电力系统并网不售电; (5)系统将积极采用节能、节水和低排放技术; (6)系统设计满足建筑规范能源需求标准，增加系统弹性能力，适应各种需求特性变化,并具备足够的冗余空间。 6. 设计指标: (1)暖通指标: 本工程的电、热、冷负荷将根据北京市规范的数据指标为极限值，以北京地区的实际运行情况为建议值(见表6.1)，同时增加系统弹性适应能力和安全保证系数: 表6.1 设计与预计应用指标 项目 单位 热 冷 电 建筑面积 M2 490000 设计指标 W/M2 45 125 - 设计负荷 MW 22.05 61.25 60 (2)环境指标: 环境对于所采用的动力技术影响甚大，本方案将采用根据各个月份的实际温度标准进行动态设计研究。 表6.2 北京地区环境温度变化数据表 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均 日间平均温度 1 4 11 21 27 31 31 30 26 20 9 3 17.83 夜间平均温度 -10 -8 -1 7 13 15 21 20 14 6 -2 -8 5.58 日平均温度 -4.5 -2 5 14 20 23 26 25 20 13 3.5 -2.5 11.71 温度变化趋势图 由于没有首都机场场址位置的实际标高，所以本方案将根据北京地区平均标高48米进行计算，相对湿度采用60%。 (3)运行时间: 机场的工作时间较长，平均日工作时间将超过普通办公建筑的平均10小时，扩建后的首都机场将会全日开放，预计有效运行不少于18小时，而且无节假日休息。 表6.3 预计设备利用时间 季节 周期 天数 日利用时 实际利用时 单位 时间 Days hrs hrs 冬季采暖期运行日 10.21-4.5 167 18 3006 夏季制冷期运行日 4.29-10.5 160 18 2880 春秋非采暖制冷期运行日 4.6-4.28 23 18 414 春秋非采暖制冷期运行日 10.6-10.20 15 18 270 年运行日时 - 365 - 6570 (4)电价、热价、冷价与天然气价格的确定: 1)电价: 分布式能源站是以节约购入外部电力取得经济效益的，所以电价主要依据外部购电电价。据北京非居民峰谷差电价规定，高峰为0.842元/kWh，平峰为0.509元/kWh，低谷为0.197元/kWh(已经考虑国家计划增加的0.007元/kWh)。而商业用电的电价更高。预计工作时间为:每天有8小时在高峰时段用电，8小时在平峰时段用电，2小时低谷时段用电。 设计应用电价0.6214元/kWh(见表6.4)。 表6.4 电价计算表 时段 电价 利用时间 单位 元/kWh hrs 高峰 0.842 8 平峰 0.509 8 低谷 0.197 2 平均 0.6214 18 2)热价: 首都机场现采用蒸汽采暖，蒸汽的成本为160元/吨，以T3航站楼的建筑面积估计，年蒸汽用量为221,693 吨。 表6.5 现行热费 项目 单位 数值 蒸汽价格 元/吨 160 年蒸汽用量 吨 221693 采暖费 万元 3547 3)冷价: 由于冷价因素比较复杂，主要比较单位制冷的燃料(天然气、电、蒸汽)的成本。根据比较，选择最低的 一组数值作为三联产系统蒸汽的成本价格。 表6.6 直燃机制冷燃料单位成本 项目 单位 数值 制冷天然气价 元/m3 1.7 热值 大卡 8397.75 制冷COP - 1.3 冷价燃料成本 元/kWh 0.1339 表6.7 电制冷电费单位成本 项目 单位 数值 制冷电价 元/kWh 0.6214 热值 大卡 860 制冷COP - 4.8 冷价燃料成本 元/kWh 0.1295 表6.8 制冷蒸汽单位成本 项目 单位 数值 制冷蒸汽价 元/kg 0.16 热值 大卡 663 制冷COP 1.325 - 冷价燃料成本 元/kWh 0.1566 根据上述计算，建议采用蒸汽价格为130元/吨。蒸汽标准为9公斤饱和蒸汽供应蒸气溴化锂制冷和板式换 热器(见表6.9 )。 表6.9 建议采用的制冷(采暖)蒸汽单位成本 项目 单位 数值 制冷蒸汽价 元/kg 0.13 热值 大卡 663 制冷COP - 1.325 冷价燃料成本 元/kWh 0.1272 5)天然气价格: 热值与单价: 天然气低位发热值:35159.7kJ/Nm3(8397.75 kcal/Nm3 )。 陕甘宁天然气成分及特性具体成分如下(见表6.10): 表6.10 燃气储份分析表 项目 组成 单位 数值 甲烷 CH4 % 95.9494 乙烷 C2H6 % 0.9075 丙烷 C3H8 % 0.1367 硫化氢 H2S % 0.0002 二氧化碳 CO % 3.000 2 水 HO % 0.0062 2 高位热值 HHV MJ/Nm3 39.0051 低位热值 LHV MJ/Nm3 35.1597 密度 - Kg/Nm3 0.7616 比重 - - 0.589 动力粘度 - U×10-4 0.1056 运动粘度 - V×10-4 0.1385 爆炸上限 - % 5.10 爆炸下限 - % 15.36 参照北京市对燃气热电冷联产的优惠价格，在高压管道取气，天然气年消耗达到1亿立方米的大用户，天然气单价为:1.4元/Nm3。首都机场扩建之后，分布式能源站和原用气量结合，再考虑部分建筑还需要自己解决采暖制冷问题，所以总用气量可以达到1亿立方米。 7、需求侧分析: (1)电力负荷分析: 根据首都机场提供的资料，机场现状如下: 1)机场供电现状: 首都机场现有区域的供电主要由110kV总降压站和35kV总降压站提供。 110kV总降压站三路110kV电源进线分别来自孙河110kV变电站、后沙峪220kV变电站、孙河,后沙峪的T接线。目前总变压器安装容量为3台20MVa，计划将改造为3台31.5MVa。35kV总降压站两路35kV进线分别来自天竺和李桥变电站。变压器安装容量为2台10MVa。 从110kV变电站低压侧有两路10kV联络线，接至35kV变电站的10kV母线，所带负荷容量约为5MVa。构成机场地区两个相对独立又相互关联的供电网络，互相补充应急。 2)现有区域用电量: 2001年首都机场总用电量19064万kWh，其中110kV站总用电量17117万kWh，35KV站总用电量1947万 kWh。 根据对现有110kV站的各时段用电统计，峰电时段用电占37,，平电时段用电占36,37,，谷电时段占 26,27,。 3)负荷趋势分析: 根据首都机场提供的典型日数据，绘制的机场用电负荷现状曲线图如下: 表7.1 110变电站2003-7-15负荷 表7.2 110变电站2003-8-2负荷 表7.3 110变电站2003-9-15负荷 表7.4 110变电站2003-10-15负荷 表7.5 110变电站2003-11-9至11-11三日负荷变化 表7.6 110变电站负荷分布 表 7.7 扩建区域用电负荷分布预测 根据以上各表分析，可以的出结论，目前机场的电力基本负荷为15MW，高峰负荷在25MW左右。由于扩建之后的首都机场建筑面积将从现在的110万平方米增加到297万平方米，净增加187万平方米建筑面积，面积增加1.7倍。对应电力负荷关系，预计将增加到25.MW(基本)—45MW(高峰)。机场能源部门预测扩建之后的最高电力负荷为60MW，基本负荷为11MW(见上图)。如果新建建筑不采用蒸汽吸收式制冷而广泛采用电制冷，预计电力高峰负荷增加幅度将高达65-80MW。实际上，在新建系统中将不可避免地采用一些廉价灵活的电力制冷技术，特别是冰蓄冷技术，并以此达到电力系统的综合平衡和优化。 因此，建议考虑采用以下两个系统解决方案: (a)能源站采用总容量30MW的联合循环系统，并保证有25-30MW的电力可以在夏季用电高峰时段输出，接入110kVa变电站外侧，与市网系统连接(项目简称:T130方案)。 (b)能源站采用总容量20MW的联合循环系统，并保证有16-20MW的电力可以在夏季用电高峰时段输出，接入110kVa变电站内侧，与机场内部系统连接，(项目简称:T70方案)。 (2)冷负荷分析: 首都机场提供的资料中，对T3航站楼的供冷负荷分析采用了2号航站楼的实际调研分析为基础。根据2号航站楼的供冷数据来自集中制冷站的运行记录: 最大空调负荷32.6MW，合计125W/m2。冷源总用能量为15.1×104GJ，折合到建筑面积为0.583GJ/m2。2,航站楼空调负荷特征如下图。 表7.8 2号航站楼实际冷负荷曲线 表7.9 2号航站楼实际冷负荷延时曲线 首都机场能源部门认为，T3航站楼承担着繁重的国际航班业务，其运行方式将有别于目前T2航站楼。最终的负荷预计应当根据更为详细的模拟分析结果确定。他们预计T3航站楼的供冷负荷为:最大负荷60MW，合计125W/m2。冷源总用能量为27.9×104GJ，折合到建筑面积为0.583GJ/m2。 表7.10 T3航站楼预计冷负荷分布预测 根据首都机场能源部门的分析和2号航站楼的实际运行数据分析，能源站应采纳上述指标。同时建议采取复合技术多层调节，将余热蒸汽制冷作为基本负荷，冰蓄冷作为中级腰荷，电力制冷作为高段腰荷，余热锅炉补燃作为尖峰负荷，以满足调节弹性能力的特殊要求。特推荐使用5台6980kW蒸汽吸收式制冷机组和5台3868kW电力双工况制冷机组，以及一个座25000冷吨蓄冰槽组成一个混合制冷系统。 (3)热负荷分析: 首都机场能源部门认为:扩建区域的供热，将主要依赖于天然气。大规模的集中供热将会因为输送中的损失导致较高的能耗，因此集中供热仅考察对安全性要求高、并考虑景观影响的T3航站楼和楼前的商服区。 T3航站楼建筑面积为49万平方米，T3航站楼前商服区所包括的17万平方米办公建筑、14万平方米宾馆、14万平方米商业建筑，合计总面积94万平方米。 表7.11 能源站集中供暖面积 项目 数值(万M3) T3航站楼 49 办公建筑 17 商业建筑 14 宾馆 14 合计 94 由于T3航站楼的建筑特殊性，没有成熟的供热负荷可以作为基础;因此，首都机场能源部门提供了T2航站楼的实际调研数据，供分析其供热负荷特性。 对T2航站楼2003年12月8日,12月11日的供热负荷调研结果如下图: 表7.12 2号航站楼实际数据 首都机场能源部门提供的资料表明:T2航站楼的供热负荷需求为，最大采暖负荷14.5MW，合计44.5W/m2。采暖总用能量为12.2×104GJ，折合到建筑面积为0.375GJ/m2。 依据T2航站楼的供热负荷推算T3航站楼的预计需求，如果T3航站楼采暖季节的室内环境温度达到与T2航站楼一致时，最大负荷需求21.8MW。首都机场推算包括T3航站楼和楼前的商服区的总供热负荷为:最大负荷为43MW，合计45.8W/m2。供热总用能量为25.2×104GJ，折合到建筑面积为0.271GJ/m2。分布如下图: 表7.13 T3航站楼采暖负荷预测 为满足机场扩建的采暖需求，分布式能源站的余热锅炉需要采用补燃技术——在余热锅炉490?的烟气中注入天然气再燃，提高炉内温度，增加蒸汽供应量。由于机场能源部门提出的单位采暖指标45.8W/m2，高于建设部第二阶段建筑节能标准对办公建筑和宾馆的要求，所以能源站必须保持比较大的设计弹性。实施上，机场宾馆具有昼夜负荷变化大的特性，完全可以与T3航站楼和办公设施的冷、热负荷进行融错。所以系统实际使用指标必然小于45.8W/m2的标准。 (4)卫生热水负荷分析: T3航站楼的热水负荷主要是洗手间的洗手水，实际用量会非常少，根据有关规范为每建筑平方米3w计算，每小时需求42吨45度的洗手水。 表7.14 卫生热水负荷预测 项目 单位 数值 建筑平米 m2 490000 单位设计热水值 w/m2/h 3 总热水热量 kW/h 1470 折合天然气量 m3 168.57 热水量(45?) t/h 42.14 8. 装机方案: 根据首都机场需求特性研究，建议采用国家鼓励的燃气—蒸汽联合循环(补燃)热电冷联产系统与电制冷/蓄冰系统组合。 将天然气先进入燃气轮机燃烧发电，利用燃气轮机500?的高温烟气通过余热锅炉回收成为中温中压蒸汽，再次推动蒸汽轮机发电，最后将发电后的乏汽抽出供热或制冷，同时，将蒸汽轮机冷凝水余热供应航站楼卫生热水。余热锅炉采用补燃技术，在炉内加入天然气再燃烧，以增加蒸汽供应量，提高系统制冷、供热能力。 方案(a)-T130方案:系统组成将由2套13500kW燃气轮机组成，每套机组带有独立的挡板和三通，各拖带1台安装补燃系统的30t/h 35kg 450?余热/补燃锅炉，余热锅炉产生蒸汽推动1台6000kW单抽蒸汽轮机，蒸汽轮机抽出9kg/cm过热蒸汽驱动蒸汽吸收式溴化锂机组产生7?冷水，同时再由电力离心式双工况制冷机组提供冷水补充，再由电力离心式双工况制冷机组在夜间利用低谷电力蓄冰作为白天的调节手段: 方案(b)——T70方案:系统组成将由2套7500kW燃气轮机组成，每套机组带有独立的挡板和三通，各拖带1台安装补燃系统的30t/h 35kg 450?余热/补燃锅炉，余热锅炉产生蒸汽推动1台6000kW单抽蒸汽轮机，蒸汽轮机抽出9kg/cm过热蒸汽驱动蒸汽吸收式溴化锂机组产生7?冷水，同时再由电力离心式双工况制冷机组提供冷水补充，再由电力离心式双工况制冷机组在夜间利用低谷电力蓄冰作为白天的调节手段。 低谷电力蓄冰还可以作为燃气轮机进气冷却，以提高机组在白天用电高峰时段的顶峰调节手段。预计可以增加22.2%的系统出力。 表8.1 主要设备表 项目 数量 T130 T70 燃气轮机 2 13500kW 7300kW 余热锅炉 2 30t/h 30t/h 蒸汽轮机 1 6000kW 6000kW 燃气压缩机 2 28 kg/cm 26 kg/cm 主变压器 1 110kVa 10.5kVa 电动离心双工况机组 5 3868kW 3868kW 蒸汽吸收式制冷机组 5 6980kW 6980kW 蓄冰槽 1 25000Rt 25000Rt 机力冷却塔 8-12 8-12 (1)发电系统: T130方案:采用2套13500kW燃气轮机，烟气余热温度495?。建议采用美国索拉公司生产的大力神130机组，该机组中国石油等公司已经进口使用了近30台，运行情况良好;T70方案:采用2套7500kW燃气轮机，烟气余热温度489?。建议采用美国索拉公司生产的金牛座70机组。 索拉公司在天津港保税区有备件支援仓库，并备有设备总成。两种设备发电效率33%-35%，氮氧化物排放标准为25ppm，设备大修周期3-4万小时。 系统需要1台300-500千瓦柴油发电机组作为黑启动机组使用，负责在无外部供电条件下启动燃气轮机，并可以作为内系统尖峰调峰负荷使用。 (2)余热锅炉系统: 采用2台安装补燃系统的30t/h余热锅炉，锅炉采用35kg/cm、450?中温中压参数，以便推动蒸汽轮机发电。补燃温度不超过927?，补燃燃料只考虑天然气。锅炉系统应该安装旁路烟道，并配备挡板和消音器。 (3)蒸汽轮机: 采用6000kW中温中压单抽蒸汽轮发电机组，进汽压力35 kg/cm，进汽温度435?，抽汽压力9 kg/cm。建 议采用杭州汽轮发电机公司引进西门子技术的T9002机组。 (4)燃气增压系统: T130燃气轮机燃气进气压力为26 kg/cm，考虑到稳压和管道损失，增压应该达到28 kg/cm，可以采用涡轮增压机或者螺杆增压机，压气容量为9300m3/h。 T70燃气轮机燃气进气压力为26 kg/cm，考虑到稳压和管道损失，增压应该达到28 kg/cm，可以采用涡轮增压机或者螺杆增压机，压气容量为9300m3/h。 (5)电器系统: T130方案考虑到能源站需要与110kV并网，3台发电设备可以考虑共同使用1个或2个110kV升压主变压器;T70方案接入内部系统10kV低压电网，每台机组采用10.5kV独立并网。 (6)制冷系统: 能源站制冷系统按照满足T3航站楼要求设计，需要如下容量的机组组成制冷系统，并配置1座25000冷吨蓄冰设施。该系统可以保持T3航站楼整座建筑全部满负荷，以每平方米125w的冷需求持续供应13小时。如果考虑使用时段的融错因素，该系统可以进一步维持14万平方米宾馆的制冷负荷要求。 表8.2 能源站制冷系统 项目 单位 数值 双工况制冷机组单机容量 kW 3868 双工况制冷机组台数 units 5 双工况制冷机组总容量 kW 19340 蒸汽溴化锂机组单机容量 kW 6980 蒸汽溴化锂机组台数 units 5 蒸汽溴化锂机组总容量 kW 34900 (7)供暖与卫生热水系统: 能源站系统将采用蒸汽供暖，直接将蒸汽送往各个用户，如果必要，该能源站可以支撑全部新建面积的采暖需求。 卫生热水可以利用蒸汽轮机冷凝水和余热锅炉排污水免费供应，由于目前锅炉排烟设计温度比较高，可以在余热锅炉内增加一组换热面增加咿呀一压低压蒸汽的供应量，以满足锅炉除氧和卫生热水供应的需要。能源站有各种余热、废热可以利用，不仅可以满足T3航站楼的卫生热水需要，也可以满足T3航站楼前其他配套建筑的全部卫生热水需要。 主要需求是卫生热水，主要用途为生活热水或洗澡水，基本使用温度为30-42?，主要热源为蒸汽轮机冷凝水余热。 表8.3 卫生热水供应能力 项目 单位 数值 冷凝水 t/h 15 冷凝水温度 ? 40 转换卫生热水量 t/h 40 余热锅炉排污水 t/h 1.224 排污水温度 ? 109 转换卫生热水量 t/h 4 转换卫生热水温度 ? 42 合计 t/h 42 (8)冷却系统: 由于该系统冷凝器最大冷凝量为45吨蒸汽，但是不会出现最大凝汽发电和最大制冷同时发生的状态，在最大制冷状态下，蒸汽轮机只有15吨蒸汽进入冷凝器的低压饱和蒸汽，而且这些余热还要供应生活热水。最大凝汽发电是在春秋季出现，界时可以与制冷机组共用冷却塔。 此外，还有5台蒸汽吸收式制冷机组和5台电制冷机组需要冷却。 表8.4 制冷燃料(电)成本比较 项目 单位 高峰电价 平峰电价 自发电价 天然气 单位 kWh kWh kWh m3 价格 元 0.842 0.509 0.545 1.4 热值 kJ 3600 3600 3600 35160 COP - 5 5 5 1.325 冷价燃料成本 - 0.1684 0.1018 0.1090 0.1030 9、系统工艺说明: 热、电、冷三联产系统在夏季供冷期以冷、电联产+冰蓄冷的方式运行，在冬季供暖期以热、电联产的方式运行。工艺系统可以满足同时供冷、供暖和供应生活热水运行。 在夏季供冷期，余热锅炉利用燃气轮机排出的470~510?的废气来生产蒸汽。中温、中压蒸汽推动蒸汽轮机发电。从蒸汽轮机抽取一部分低压蒸汽做为蒸汽型溴化锂制冷机制冷用的蒸汽。溴化锂制冷机提供整个制冷系统的基本负荷。随着负荷的增加，当溴化锂制冷机的供冷能力不足的时候，蓄冰装置开始工作，通过融化夜间低谷用电时的蓄冰来补充系统的供冷能力。当溴化锂制冷机和蓄冰装置两套装置的供冷能力仍不能满足时，根据电价时段的峰谷价格采用逐台开启双工况电制冷机组(机组在空调工况下运行)补充系统的供冷能力，或者将燃气轮机的余热锅炉开启补燃系统，增加制冷蒸汽的供应量以确保T3航站楼的基本需求。 夜间低谷用电时，也是空调系统的负荷较低的时候，这时五台双工况制冷机组将全部开启(在制冰工况下运行)，利用夜间0.20元/度的低谷电制冰蓄冷。 在冬季供暖期，余热锅炉利用燃气轮机排出的450~510?的废气来生产蒸汽。中温、中压蒸汽推动蒸汽轮机发电。从蒸汽轮机抽取一部分低压蒸汽作为供暖用的蒸汽。热电联产的效率可达62%。如果采暖需求增加，燃气轮机的余热锅炉可以启动补燃系统增加蒸汽轮机的抽汽量，以增加系统供暖能力。 燃气轮机和蒸汽轮机的发电出力可以根据负荷需求变化进行调节，该系统可以从5MW至35MW之间进行调节，如果考虑到制冷机组、水泵和冷却系统需要消耗约5000kW电力，实际有效输出能力在30MW左右。 整个系统有以下几个优点: (1) 实现了能源的梯级利用。天然气先利用燃气轮机发电，然后利用高温废气在余热锅炉中生产中温中压蒸汽，蒸汽又推动蒸汽轮机发电，在总发电效率可达38.52%时，还能大量供应蒸汽。在夏季从蒸汽轮机内抽取0.9kg/cm的低压蒸汽做为蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷用蒸汽，制取空调系统用的冷水，在冬季这部分蒸汽直接用来供热，并可利用蒸汽轮机凝结水余热和余热锅炉排污水余热供应生活热水。这样可以在白天用电高峰期减少从电网的购电量，减少业主的电费支出，而且可以帮助电网减少空调负荷压力，提高电网的安全性。 (2) 采用冰蓄冷装置提高经济效益。冰蓄冷装置一方面可以利用夏季夜间低谷用电时期的低价电(0.20元/度)，增加业主的经济效益，另一方面可以帮助电网解决峰谷差差距过大的问题。采用这种技术可以同时提高发电企业、电网公司和业主三方面的经济收益。冰蓄冷技术可以保证系统一年四季供冷，提高航站楼内区的空调温度调节能力，提高舒适程度。该技术可以作为提高燃气轮机发电出力的一项技术手段，在高峰时段增加系统供电能力，提高经济效益。 (3) 提高了系统的运行灵活性。在过度季节，本系统可以为业主提供灵活的选择。如果完全不需要空调负荷，燃气轮机依然可以凝汽发电运行，发电效率达到45%，并同时供应卫生热水。 (4) 满足环保要求。燃气轮机采用低氮燃烧技术，氮氧化物的排放<25ppm，减少了大气的污染，可满足北京2008绿色奥运会对排放物的严格要求。 (5) 可以利用蒸汽轮机凝汽部分的废热生产生活用45?的卫生热水。进一步提高能源利用率。 (6) 减少机场扩建的电力接入投资，T3航站楼的备用柴油发电机将不用再投资。尽管电力设备的投入减少，但供电系统安全却从根本上得以改变，机场主要设施的电力安全保证系数均可达到6个9。 系统图 10、系统能力评估: 能源站是不能满足整个首都机场区域热、电、冷需求的供应，不足电力，需要从电网购买。不足热、冷和蒸汽，需要通过锅炉补燃和冰蓄冷装置提供。 (1)电力负荷: 扩建后的首都机场地区的总电力负荷为60MW左右，燃气—蒸汽联合循环所能提供其中的1/3~1/2电力，不足部分需要由电网补充。 表10.1 T130联合循环凝汽发电供热效率估算 项目 单位 指标 温度条件 ? - 11.7 - 燃气轮机型号 T130 燃气轮机台数 unit 2 燃气轮机单机功率 kW 13959 燃气轮机燃耗 GJ/hrs 146.10 燃气轮机效率 % 34.40 厂家 - 杭州汽轮电机(集团)有限公司 蒸汽轮机型号 - T9001 方式 - 凝气 单循环 抽汽 抽汽(补燃) 铭牌功率 kW 6000 转速 rpm 3000 额定进汽流量 kg/hrs 28320 - 28320 60000 进汽温度 0C 435 180 435 435 进汽压力 MPa 3.432 0.9 3.432 3.432 进汽焓值 kJ/kg 3300 2777 3300 3300 排汽压力 kPa 8 - 8 8 汽耗 kg/kWh 4.72 - 10 10 热耗 kJ/kWh 15576 - 33000 33000 蒸汽量 kg/hrs 36606 50846 36606 60000 蒸汽轮机发电功率 kW 7756 - 3661 6000 燃气轮机发电功率 kW 27918 27918 27918 27918 全系统发电容量 kW 35674 27918 31579 33918 补燃燃耗量 GJ/hrs 0 - 0 54.46 燃耗总量 GJ/hrs 292.20 292.20 292.20 346.66 联合循环效率发电 % 43.95% 34.40% 38.91% 35.22% 抽汽量 kg/hrs - 50846 21606 45000 抽汽压力 MPa - 0.98 0.98 0.98 抽汽焓值 kJ/kg - 2777.00 2777 2777 抽汽热量 GJ/hrs - 141.20 60.00 124.97 综合效率 43.95% 82.72% 59.44% 71.27% 表10.2 T70联合循环凝汽发电供热效率估算 项目 单位 指标 温度条件 ? 11.7 燃气轮机型号 - T70 燃气轮机台数 unit 2 燃气轮机单机功率 kW 7399 燃气轮机燃耗 GJ/hrs 80.10 燃气轮机效率 % 33.25 厂家 - 杭州汽轮电机(集团)有限公司 蒸汽轮机型号 - T9001 方式 - 凝气 单循环 抽汽 抽汽(补燃) 铭牌功率 kW 6000 转速 rpm 3000 额定进汽流量 kg/hrs 28320 - 28320 60000 进汽温度 0C 435 180 435 435 进汽压力 MPa 3.432 0.9 3.432 3.432 进汽焓值 kJ/kg 3300 2777 3300 3300 排汽压力 kPa 8 - 8 8 汽耗 kg/kWh 4.72 - 10 10 热耗 kJ/kWh 15576 - 33000 33000 蒸汽量 kg/hrs 20250 27188 20250 60000 蒸汽轮机发电功率 kW 4290 2025 6000 燃气轮机发电功率 kW 14798 14798 14798 14798 全系统发电容量 kW 19088 14798 16823 20798 补燃燃耗量 GJ/hrs 0 - 0 99.44 燃耗总量 GJ/hrs 160.20 160.20 160.20 259.64 联合循环效率发电 % 42.89% 33.25% 37.80% 28.84% 抽汽量 kg/hrs - 27188 5250 45000 抽汽压力 MPa - 0.98 0.98 0.98 抽汽焓值 kJ/kg - 2777 2777 2777 抽汽热量 GJ/hrs - 75.50 14.58 124.97 综合效率 - 42.89% 80.38% 46.91% 76.97% (2)夏季供冷负荷: 夏季建筑的冷负荷指标以125w/m2计算，溴化锂机组所能提供的制冷量为45.32 w/m2，还差79.68 w/m2(见表10.3)。通过对余热锅炉进行补燃，可以提高蒸汽抽汽量，进而提高溴化锂机组的制冷量到68.08 w/m2，还有56.92 w/m2的制冷量无法提供(见表10.4)。不足部分--56.92 w/m2由离心式冷水机组和冰蓄冷装置提供，离心式冷水机组可提供37.00 w/m2的制冷量(见表10.5)，冰蓄冷装置可提供其余的不足部分19.92 w/m2 (见表10.6)。各种技术累计制冷量(见表10.7和表10.8)吸收式制冷机和双工况冷水机组的参数(见表10.9)。 表10.3 余热锅炉依靠余热抽汽-蒸汽吸收制冷 项目 单位 T130 T70 建筑平米 m2 490000 490000 单位设计冷量 w/m2 125 125 联合循环抽汽量 (30?) kg/h 29955 5250 蒸汽焓值 kJ/kg 2014 2014 抽汽热量 GJ 60.33 10.57 - kW 16758 数值 制冷COP - 1.325 1.325 制冷量 kW 22205 3892 单位建筑基本冷量(余热) w/m2 45.32 7.94 差额 w/m2 79.68 117.06 表10.4 余热锅炉依靠补燃抽汽-蒸汽吸收制冷 项目 单位 T130 T70 建筑平米 m2 490000 490000 单位设计冷量 w/m2 125 125 联合循环供冷量 w/m2 45.32 7.94 补燃增加抽汽量(30?) kg/h 15045 39750 蒸汽焓值 kJ/kg 2014 2014 抽汽热量 GJ 30.30 80.06 - kW 8417 22238 制冷COP - 1.325 1.325 制冷量 kW 11152 29465 单位建筑基本冷量(补燃) w/m2 22.76 60.13 差额 w/m2 56.92 56.92 表10.5 电力离心机制冷 项目 单位 数值 建筑平米 m2 490000 单位设计冷量 w/m2 125 联合循环提供冷量(含补燃) w/m2 68.08 差额 w/m2 56.92 冷水机组制冷量 w/m2 37.00 冷水机组制冷总量 kW 18131 冷水机组制冷COP - 5.5 冷水机组装耗电量 kW 3296 单位建筑基本冷量(冷水) w/m2 37.00 差额 w/m2 19.92 表10.6 蓄冰制冷 项目 单位 数值 建筑平米 m2 490000 单位设计冷量 w/m2 125 联合循环提供冷量 w/m2 68.08 冷水机组提供冷量 w/m2 37.00 差额 w/m2 19.92 冰蓄冷制冷量 kW/h 9763 融冰时间 H 13 蓄冰时间 H 8 修正系数 - 0.7 蓄冰量 kW 88840 - ,t 25260 双工况制冷机组,,, - 3.575 双工况制冷机组容量 kW 11105 双工况制冷机组耗电量 kW 3106 表10.7 制冷系统综合指标(T130) 项目 制冷量 单位冷量 比例 单位 Kw w/m2 % 联合循环余热制冷 22205 45.32 36% 余热锅炉补燃制冷 11152 22.76 18% 电力冷水机组制冷 18131 37.00 30% 冰蓄冷制冷 9763 19.92 16% 总制冷量 61250 125.00 100% 表10.8 制冷系统综合指标(T70) 项目 制冷量 单位冷量 比例 单位 Kw w/m2 % 联合循环余热制冷 3892 7.94 6% 冰蓄冷制冷 9763 19.92 16% 余热锅炉补燃制冷 29465 60.13 48% 电力冷水机组制冷 18131 37.00 30% 总制冷量 13654 125.00 100% 表10.9 制冷机组配置 项目 单位 数值 双工况制冷机组单机容量 kW 3868 双工况制冷机组台数 units 5 双工况制冷机组总容量 kW 19340 kW 6980 蒸汽溴化锂机组单机容量 蒸汽溴化锂机组台数 units 5 蒸汽溴化锂机组总容量 kW 34900 冰蓄冷总容量 kW 88840 (3)冬季供暖: 冬季供暖指标为45 w/m2(以-9?为设计温度)，对于T3航站楼，蒸汽轮机的抽汽供热能力为38.28 w/m2(见表8.7)。不足部分通过锅炉补燃提高蒸汽产量进而提高蒸汽轮机的抽汽能力，提供不足的供热能力6.72 w/m2(见表10.10和10. 11)。如果考虑T3航站楼前的45万平方米商业建筑，总供暖能力需要满足总共94万平方米的采暖需求(见表8.9)。本系统满负荷抽汽时基本可以满足94万平方米建筑的全部热需求(见表10.12)。 表10.10 蒸汽轮机抽汽供暖能力 项目 单位 T130联合循环 T70单循环 建筑平米 m2 490000 单位设计暖量 w/m2 45 总热量 kW 22050 - GJ 79.38 蒸汽供应量(-9?) kg/h 21978 25744 蒸汽焓值 kJ/kg 2014 抽汽热量 GJ 44.26 51.85 - kW 12295 14402 单位建筑基本热量(不补燃) w/m2 25.09 29.39 满足需求指标 - 56% 65% 表10.11 余热锅炉补燃后抽汽供暖能力 项目 单位 数值 建筑平米 m2 490000 单位设计暖量 w/m2 45 总热量 kW 22050 - GJ 79.38 联合循环抽汽量(-9?) kg/h 39421 蒸汽焓值 kJ/kg 2014 抽汽热量 GJ 79.39 - kW 22054 单位建筑基本热量(补燃) w/m2 45.01 然而，能源站的供暖能力不能仅仅满足T3航站楼的需求，还需要支撑T3航站楼前的商业配套设施的45万 平方米建筑(见下表)，总计94万平方米建筑的采暖需求。 表10.12 能源站集中供暖面积 项目 数值(万M3) T3航站楼 49 办公建筑 17 商业建筑 14 宾馆 14 合计 94 由于这些设施主要是办公大楼、宾馆和商业建筑，其采暖时间与需求变化曲线存在一定的融错互补关系，特别是机场宾馆客人入住时间集中在夜间，使用中央空调采暖的高峰时间与办公室和商业建筑的空调采暖高峰，以及航站楼都没有重叠关系，而航站楼与办公室、商场的采暖负荷曲线也不一样，也就是说，我们没有必要机械地将各个建筑的负荷简单叠加来组织系统，这不仅会造成投资上的浪费，也会在使用中降低能源利用效率，增加能源费用支出。 根据分析，建议上述建筑的负荷融错系数取值为0.8较为适合。这样完全可以满足上述94万平方米建筑的采暖需求。 表10.13 余热锅炉补燃后最大抽汽供暖能力 项目 单位 数值 系统最大抽汽供汽能力 t/h 45 焓值 kJ/kg 2777 最大抽汽供热能力 GJ 124.97 - kW 34712.5 单位供热指标 w/m2/h 45 最大抽汽供热面积 万m2 77.14 融错系数 - 0.80 预计实际供热面积 万m2 96.42 就设计而言，本系统完全可以满足机场能源部门要求的43MW供暖能力的要求，采用的措施为将余热锅炉生产的60 吨/时全部中温中压蒸汽直接减温减压供热，可以获得55 MW的热量，支撑123.6万-150万(按照0.8的需求融错系数考虑)建筑平方米的采暖需求。 当然，系统设计能够满足规范指标要求与实际运行完全不是一个含义，我们设计的系统具备这一能够满足建筑设计部门和验收的要求，但是，未来运营者必须根据实际需求进行合理运行和经济运行。 表10.12 余热锅炉补燃后直接减温减压供暖能力 系统极限供汽能力 t/h 60 焓值 kJ/kg 3300 极限补燃供热能力 GJ 198 - kW 55000 单位供热指标 w/m2/h 45 极限供热面积 万m2 122.22 融错系数 - 0.80 预计实际供热面积 万m2 152.78 (4)卫生热水: 本系统可以通过利用汽轮机的凝汽余热全年提供生活用热水(见表10.13)。 表10.13 能源站卫生热水供应能力 项目 单位 数值 冷凝水 t/h 15 冷凝水温度 ? 65 转换卫生热水量 t/h 65 排污水 t/h 1.224 排污水温度 ? 109 转换卫生热水量 t/h 4 合计 t/h 69 11. 燃料消耗量: 小型燃气轮机机组天然气耗量计算结果列表如下: 使用2台索拉T70或T130燃气轮机的供热和供冷能力均不可以满足T3航站楼和T3航站楼前商业建筑群的实际需求。必须为余热锅炉进行补燃。全年运行时间内燃气轮机的燃料消耗量和燃机效率见后表。 机场地区天然气来自北京市天然气管网，设有超高压站一座，为双路供应: 一路来自华北油田天然气，管径DN300，压力0.6~0.8Mpa，供气能力可达26000m3/h; 另一路来自陕甘宁气田天然气，管径DN500，压力1.0~1.6Mpa，供气能力可达110000m3/h。 超高压站目前出口压力为0.2MPa。 机场地区目前民用用气负荷为5000m3/h，公福用户用气负荷为3000m3/h，高峰月用气量900万m3左右，年用气量4200万m3左右。 集中供热站专线在相对压力0.2MPa的情况下，供气能力可达16000m3/h。集中供热站单台锅炉额定供气量 为5773m3/h，目前集中供热站天然气专线的供气能力可供3台锅炉全负荷运行。 能源站采用T130方案预计年用气量5542.55万立方米/年，平均每小时8527立方米;采用T70方案用气4021万立方米/年，平均小时6750立方米。 表11 .1 天然气负荷分析 项目 单位 原用气量 扩建用气量 合计 平均用气负荷 m3/h - 8527 - 最大用气负荷 m3/h 12500 9311 21811 年用气量 年 m3/a 42,000,000 55,425,500 97,425,500 12. 环境、资源效益: 首都机场是2008年奥运会工程，保护环境至关重要。采用燃气轮机热冷电联产具有极大的环境、资源效益， 能够将各种污染物的排放降至最低点，将资源的综合利用效益提升至最高的水平。 (1)排放: 1)气体:由于天然气含硫极低，燃烧天然气的主要有害气体排放污染物是氮氧化物(NOx)、未能燃尽的一氧化碳和甲烷、以及二氧化碳。燃气轮机采用低氮燃烧技术，氮氧化物排放浓度可以控制在25ppm，远远低于直燃机、燃气锅炉等传统能源设施的排放浓度。燃气轮机对一氧化碳和甲烷气体的燃烧更加充分，就人类目前能够应用的工艺而言，其有害气体排放水平明显低于其他能源转换方式。由于燃气轮机能源利用效率高，二氧化碳的排放相对大大低于传统工艺。 2)污水:燃气轮机自身运行将无须用水，直燃机本身对于水的化学处理要求很低，系统几乎没有什么污水排放问题。 3)噪音:燃气轮机自身的噪音标准为85分贝以下，经过一般的降噪处理可以控制在65分贝以下，如果建设厂房屏蔽噪音，在厂房外1米处可以进一步降低到55分贝。另一个噪音源是厂区的冷却塔产生的噪音，如果通过建设声屏障和采用低噪音的冷却塔可以控制噪音在标准允许的范围内。 4)臭氧层破坏气体:采用溴化锂直燃机，不再使用对臭氧层造成破坏的沸里昂，将使软件园的绿色概念得到进一步延伸。双工况电制冷机使用的是R134a做为致冷剂，也减少了对臭氧层的破坏。 (2)资源综合利用: 1)天然气:采用燃气轮机热电联产燃气资源综合利用效率高达60-85%，在凝汽发电的情况下44.38%的能量转换为高附加值的电能，效率可称极高。通过余热回收锅炉可以回收绝大部分的热量。 2)水:生活用热水、热冷循环系统补充水和直燃机补充水是重要的用水项目，即使不上本系统，这些水在制冷和供热系统中也是需要的。事实上，在全能95%的时间，通过蒸汽轮机冷凝器需求水冷的蒸汽只有15吨，因此，从严格意义上说，燃气轮机热电冷联产所需要增加额外用水量非常有限。 3) 土地:燃气轮机热电联产需要土地使用面积为:长50米、宽30米，合计:1500平方米。如果每侧预留出7米防火间距，占地面积不到3000平方米，绿化率57%以上。 13(经济分析: (1)工程投资估算表:由于本项目是机场配套公用设施，本造价未考虑土地成本。项目同时属于奥运会配套建设工程和环境保护工程，根据有关规定，设备进口可以申请免税，故未考虑进口税收成本。 表13.1 燃气轮机热电联产造价表(人民币万元) 项目 T130 T70 燃气轮机单价 4016 2360 燃气轮机台数 2 2 燃气轮机总价 8032 4720 余热锅炉单价 662.4 600 余热锅炉台数 2 2 余热锅炉总价 1324.8 1200 蒸汽轮机及冷凝、冷却系统 1800 1800 其它电站设备 1400 1500 燃料系统 1200 1000 化水系统 850 800 安装运输 2000 1800 接入系统 1500 1500 前期费 500 480 其他费用 948 800 合计 19554 15600 表 13.2 制冷站造价表 单流量扬程电功率总功率名称 容量 数量 单位 单价(万元) 总价(万元) 位 (m3/h) (m) (KW) (KW) 双工况冷冻1100 RT - - 5 台 707.0 3535.0 322.00 1610.00 机 冷却塔 - - 900 - 5 台 - 0.0 31.50 157.50 冷却水泵 - - 865 32 6 台 - 0.0 15.20 91.20 冷冻水泵 - - 1201 37 6 台 - 0.0 25.80 154.80 乙二醇泵 - - 1057 39 6 台 - 0.0 23.50 141.00 蓄冰盘管 - - - - 25025 RTH - - 0.06 1451.45 储冰槽 - - - - 1877 M3 - - 0.08 150.15 乙二醇 - - - - 87.59 吨 - - 2.60 227.73 板式换热器 5586 Kw - - 5 组 - - 40.83 204.17 吸收式溴化2000 RT - - 5 台 - - 720.00 3600.00 锂 冷却塔 - - 1171 - 5 台 - - 40.90 204.50 冷却水泵 - - 1200 22 6 台 - - 25.80 154.80 冷冻水泵 - - 1260 39 6 台 - - 32.80 196.80 自控系统 - - - - 1 套 - - 650.00 650.00 总计 - - - - - - - 3535.0 - 8994.10 (2)成本分析:与通常方案比较，本方案仅增加了燃气轮机和余热锅炉，因此分析这部分的成本和投资如下: 表13.3 供热成本 方案 单位 T130 T70 采暖周期 天 121 121 采暖负荷 大卡/m2 45 45 年采暖费用 元/m2/年 25.03 26.91 折合热价 元/GJ 45.75 49.18 折合蒸汽价格 元/吨蒸汽 130 140 表13.4 人力成本 平均员工收入 单位 数值 平均年工资 元/年 60000 平均福利比例 % 14% 福利费用 元/年 8400 平均住房补贴 元/年 12000 平均年薪 元/年 80400 员工人数 人 25 工资总支出 元/年 2,010,000 表13.5 燃料费用 方案 单位 T130 T70 小时燃耗 GJ/h 297.50 215.20 年耗燃气 m3 55,426,873 40,212,786 燃料成本 元/m3 1.40 1.40 年燃料费用 元/年 77,597,622 56,297,900 表13.6 发电量 方案 单位 T130 T70 机组装机容量 kW 35552 21000 设备实际运行容量 kW 31835 20182 设备运行小时 h 6500 6570 设备实际利用小时 h 5820 6570 年发电量 kWh 185,292,036 132,597,383 厂用电率 % 4% 2% 年上网电量 kWh 177,880,355 129,945,435 (3)投资回收期: 任何基础设施投资，投资回收周期少于8年都是非常理想的。以上方案的投资回收周期未超过5年，对于 北京首都机场值得认真考虑。 表13.7 收益表(人民币元) 项目 T130 T70 年发电收入 96,979,222.28 75,186,709.84 年财务费用 28,995,969.42 21,942,046.70 年燃料支出 66,705,144.26 55,171,941.73 年运行费用支出 16,285,838.2 11,802,306.7 年折旧 12,710,131.20 10,139,740.00 年税收 9,707,514.94 6,757,720.85 年净利润 11,732,428.80 7,019,820.00 股本金回收周期 5.00 6.67 表13.8 年节约费用 项目 单位 数值 数值 年蒸汽供应量 吨/年 221693 167109 原蒸汽价格 元/吨 160 160 热电系统价格 元/吨 130 140 价格差 元/吨 30 20 年节约蒸汽费用 元/年 6,650,783.75 3,342,180.90 年发电量 万 kWh 17788 12995 原电价 元,kWh 0.6214 0.6214 热电系统价格 元,kWh 0.5497 0.5777 价格差 元,kWh 0.0717 0.0437 年节约电费 元/年 12,754,021.44 5,675,409.99 年节约热水耗天然气量 M3/元 1,972,230.89 1,993,470.30 年节约能源费用 元/年 21,377,036.08 11,011,061.19 14. 工期: 主设备供货周期为:燃气轮机10个月;余热锅炉12个月;蒸汽轮机14个月。 预计工程建设周期为18-20个月。 15、建议: (1)本系统可以超低温供冷。供冷温度为1.1~2.2/13.5?。采用超低温供冷可以减小供冷管道的直径，进而降低管道的造价，效果也更加舒适。同时可以减少建筑物内的空调末端设备造价，与通常的空调系统相比大约可以节省1/3的造价。 (2)建议采用燃气轮机进气预热技术——冰电池技术，利用低谷电力制冰，在高峰利用冰来冷却进气，换取燃气轮机更大的发电出力和发电效率。 进气温度变化对发电出力的影响(大力神130燃气轮机) 项目 单位 单机组 双机组 30?条件下燃气轮机出力 kW 11236 22472 ,?条件下燃气轮机出力 kW 13730 27460 降温增加发电容量 kW 2494 4988 发电增加比率 , 22.2% 16、结论: 首都国际机场T3航站楼采用热、电、冷三联产方案在保证各种能源供应和安全，以及不增加机场经济负担的前提下，能源站每年可以分别节约能源费用2138万元和1465万元，投资者可赢利1101万元和702万元，投资者的股本金预计5-7年可以回收。这是全世界发展分布式能源系统的魅力所在。如果机场独立投资，每年的赢利空间可达到3311万元和1803万元，如若维持能源价格不变，股本金投入2年左右可以回收。 可靠的电力保证、充分地利用能源、进一步改善环境和良好的经济效益，这也是2008年绿色、人文、科技奥运对我们的能源供应系统所提出的更高要求。