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案例:Citigen三代热电联产项目

(2019-12-10 12:49:16)
分类: 技术及案例

Citigen三代热电联产系统为伦敦市的许多著名建筑提供供热和制冷,是英国最早开发的此类系统之一

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Citigen CHP系统于1993年在伦敦市开始运行,包括一个位于Smithfield附近的CHP中央能源中心和位于城市西北部的11公里区域能源网络,为公共和私人物业提供供暖和制冷。

该系统为市政公司的物业提供供热,包括市政厅,史密斯菲尔德市场和巴比肯中心。还提供私人客户,包括办公室和住宅。通过单独的平行管网向公司物业和私人客户提供冷却(如用于空调的冷水)。产生的电力被出口到当地的配电网,并通过花旗银行的母公司出售。

该工厂每天24小时提供高效,经济高效的低碳加热和冷却系统,每年可节省11,500吨二氧碳。


历史

能源网络连接伦敦金融城公司的几栋建筑物以由中央能源厂提供服务的想法最初是由伦敦金融城公司在1980年代后期提出的。在商业上,该概念被认为是CHP开发人员的诱人主张,因为:

  • 城市地区提供了高负荷密度,并且新旧建筑很好地融合在一起
  • 城市公司自己的建筑物可以提供初始的供暖,制冷和电力负荷
  • 随着系统的发展,未来的负担将来自私营部门和其他公共当局
  • 能源中心有可用的地点
  • 现有的地铁和地下室可用于管道和电缆路线,并且
  • 该系统将受益于City Corporation本身的强大支持

经过阿特金斯(Atkins)的详细研究,寻求有关方面的兴趣,并选择了英国天然气公司(British Gas)和Utilicom Ltd组建合资企业Citigen,以承担“ ESCO”(能源服务公司)的角色来开发和运营该系统。多年来,花旗银行经历了几项所有权变更,但自2002年以来,它已成为E.on UK plc的全资子公司,现在成为E.on City Energy Solutions部门的核心。

https://www.theade.co.uk/assets/made/assets/images/case-studies/Farringdon_retrofit_400_328_int.png

合伙

花旗银行(ESCO)与伦敦金融城公司(地方政府)之间建立合作伙伴关系的基础是一项为期30年的长期“合作协议”,该协议约束双方共同开发和扩展该系统。根据协议,花旗银行负责该计划的设计,开发,融资和运营,并承担商业风险;城市公司提供了“锚”货物,提供了支持和规划建议,并鼓励私人客户购买物资。

双方之间的其他协议包括对单个建筑物的供热和制冷供应协议以及管道和电缆许可。纽约市还为系统备份目的在两个地点租赁了原始锅炉厂,并为能源中心租赁了建筑物。

早期挑战

为史密斯菲尔德市场附近的能源工厂确定的地点位于热闹的Farringdon地区的心脏地带,带来了许多挑战。它位于以前必须保留的冷藏库的立面后面,只能通过前立面进入非常有限的通道,并且直接位于铁路隧道上方。建筑物的某些区域被拆除,而铁路上的这些部分则被保留。

最初选择的CHP工厂包括两台350吨V18船用柴油发动机,适用于高压气体运行。它们能够产生30MW的电能和32MW的热量。

调试这些装置证明是一个极其漫长和困难的过程。两台发动机的尺寸过大,无法承受热负荷,因此必须从10个安装在屋顶的冷却塔中散热。

纽约市的街道上充斥着其他公用事业服务,这使埋地管道的铺设变得困难。大多数管道和电缆都能够利用现有的地铁,地下室和停车场,以便于安装和访问,但仍有大约30%的管道必须直接埋在道路下。

 

不幸的是,仅仅几年后,工厂的调试和管道许可的延误导致合同困难,但是这些困难得到了成功解决,并且从那时起就一直保持良好的工作关系。随后,该电厂的维护费用不可靠且昂贵,随着电力市场的改革和天然气价格上涨,其运行变得越来越不经济。

更换新工厂

2013年,花旗银行决定用更多现代化的设备替换原有的热电联产工厂,并更好地适应可用的热负荷。这代表了超过2500万英镑的投资。经过广泛的招标过程,花旗银行与热电联产专家Edina Group签订了拆除现有工厂的合同,并提供,安装和维护了两台新的燃气燃料MWM TCG 2032 V16高效热电联产装置。它们各自产生4.3MW的电能和4.1MW的热量。当热量需求证明其合理性时,可以在以后再放置两套空间。

热量从发动机排气,涡轮增压器,冷却套和润滑油中回收,并通过热交换器传递到区域供热网络。多余的热量存储在330立方米的热量存储器中,以便在发动机不运行时通宵排出。能源中心和其他两个地点的备用锅炉总计25MW,可根据需要为网络提供回弹力和补充热量。

在整个期间,由于需要维持给客户的供暖和制冷供应,工程变得复杂。在拆除旧发动机的情况下,提前进行了准备工作。一块新的平板被铸造在街面以下8米处,并支撑在混凝土柱上,以承载新的发动机及其隔音罩和服务。

现场物流是一项重大挑战。内部拆除工作,改建和施工与Edina的设备安装同时进行。详细的协调和阶段性工作对于满足计划以及健康和安全要求至关重要。由于到达现场的设备数量众多,因此不可避免地要封路。这套53吨的热电联产装置中的每套都分三部分(床名,发动机和交流发电机)交付,并在现场重新组装。发动机室的构造,管道系统,电缆布线以及设备的交付,卸载和安装极大地依赖了脚手架和起重设备。

直到2013年,冷却水主要由两台5.6MW的Trane吸收式冷水机生产,但这些水已经退役,并根据重建计划被新的3.3MW高效电冷水机代替。目前总制冷量为6.3MW。尽管目前所有冷水都是由电制冷机产生的,但是明年可能会增加一个新的吸收式制冷机,并且正在积极研究新的能源(可再生,废物,额外的存储),以提高网络的碳节约能力。 

分销渠道

供热和制冷分配网络的主要部分于1998年完工,当时服务于13个场所。城市的这一区域很幸运,因为有许多可用于管道工程的地铁,地下室和停车场,比埋葬在公路下更容易,更便宜。纽约市已授予Citigen许可证,其中列出了安装以及后续使用和维护的条件。这些许可不收取任何费用。

管道主要是预先绝缘的焊接钢,带有HDPE或镀锌外壳,直径最大为350mm。提供了泄漏检测功能,但当前未使用。关键位置处的隔离阀允许隔离管道部分以进行维护。

可变流量区域供热系统的最高工作温度为105°C,并通过能源中心的加压单元加压至4 bar。在Barbican中心安装了备用加压装置,以提高弹性。在极端情况下,必要时可以在Guildhall和Bastion House的备用锅炉中运行系统而无需能源中心。

变流量冷冻水系统在6C的温度下运行,回流约9-12C,并且还加压至约4 bar。由于所有冷却设备都位于能源中心,因此没有为此系统提供备用增压。

客户关系

在每个客户现场,进入的Citigen供热源都通过紧凑的板式热交换器连接到建筑物的主加热回路。这样可以节省空间,运行时保持安静,并避免了供气,锅炉,烟道和通风的需要。热量计记录可计算出费用的能源使用量。如果需要,可以保留现有锅炉以备后用。类似的连接装置用于冷却供应,避免了需要现场冷却器和冷却塔。

未来发展

距能源网络最远100-150米的新连接将继续添加。如果是新开发项目,则主要是由计划义务来连接系统,以及遵守GLA空间发展战略的需要。Citigen通常会提供有竞争力的报价,与工厂内的锅炉和冷水机组相比,在整个使用寿命期间都可以节省成本。

尽管自1998年以来就没有进行过网络扩展的战略,但人们一直期待着将网络进一步扩展到周围地区,并且正在制定计划来实现这一目标。在现有系统的南部和东部地区已经发现了机会。预计第一步将进行HNDU可行性研究。

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