黃中柏，周忠濤，黃 輝，陳 濤

(1．國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077；2．湖北方源東力電力科學(xué)研究有限公司，湖北 武漢 430077)

燃氣冷熱電分布式能源機組調(diào)試及主要問題分析處理

黃中柏1，周忠濤1，黃 輝1，陳 濤2

(1．國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430077；2．湖北方源東力電力科學(xué)研究有限公司，湖北 武漢 430077)

介紹了武漢某燃氣冷熱電分布式能源站一期工程2臺4.04 MW燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組和2臺3.60 MW煙氣熱水型溴化鋰機組的系統(tǒng)構(gòu)成和運行特點，分析了燃氣冷熱電分布式能源機組調(diào)試過程中內(nèi)燃機軸承溫度偏高、溴化鋰機冷卻水流量不足和冷熱水流量偏差問題，以及內(nèi)燃機缸套水管道排氣不暢等問題，并提出了調(diào)試解決方案，可以為同類分布式能源機組調(diào)試提供參考。

分布式能源；冷熱電聯(lián)供；以電定熱；調(diào)試

0 引言

冷熱電分布式能源是一種建立在能源梯級利用概念基礎(chǔ)上，將制冷、供熱及發(fā)電集成的供能系統(tǒng)，目的在于提高能源利用效率，相對傳統(tǒng)供能方式而言，分布式能源是利用發(fā)電的余熱進行制熱、制冷，一次能源利用率可達70%～90%[1],具有能效高、清潔環(huán)保、安全等優(yōu)點,分布式能源越來越受到廣泛的重視。本文基于燃氣冷熱電分布式能源站機組運行特性，分析此類型機組的調(diào)試特點，針對調(diào)試中出現(xiàn)的問題，本文提出了解決措施。

1 概述

武漢某分布式能源站工程為某工業(yè)園配套冷熱電三聯(lián)供機組，是國家第一批四個天然氣分布式能源站示范項目之一，項目一期建設(shè)2臺4.04 MW燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組和2臺3.60 MW煙氣熱水型溴化鋰熱泵機組，另配置1套蓄冷、蓄熱裝置和1臺3.50 MW離心式冷水機組作為能源站供冷、供熱及直供生活熱水的調(diào)峰措施，滿足用戶對不同供能需求。能源站機組主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 機組主要設(shè)計參數(shù)Tab.1 Main design parameters of the unit

2 燃氣冷熱電分布式能源站三大主機調(diào)試及特點

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

燃氣冷熱電三聯(lián)供分布式能源站的主體由天然氣內(nèi)燃機發(fā)電機組、煙氣熱水型溴化鋰冷熱水機組聯(lián)合組成，其基本原理是溫度對口、階梯利用[2]，如圖1所示。本工程是利用城市管道天然氣作為燃料，帶動燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組運行，產(chǎn)生的電力滿足用戶用電需求，內(nèi)燃機發(fā)電后的高溫排煙和高溫缸套水送入煙氣熱水型溴化鋰機組實現(xiàn)夏季制冷，冬季供熱，從溴化鋰機排出的煙氣余熱通過煙氣換熱器將熱量存儲在蓄能系統(tǒng)或為用戶直供生活熱水。冷熱電聯(lián)供分布式能源機組供能如圖2所示。

圖1 能源梯級利用示意圖Fig.1 Schematic diagram of energy cascade utilization

圖2 冷熱電聯(lián)供分布式能源機組供能示意圖Fig.2 Schematic diagram of energy supply of distributed energy generator

2.2 冷熱電聯(lián)供分布式能源站“以電定熱”運行模式

能源站實行“以電定熱、冷熱電三聯(lián)供”的運行方式，指內(nèi)燃機燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獬浞钟糜跈C組發(fā)電，以滿足用戶電負荷需求，冷負荷不足部分通過冷水離心機制冷補充，蓄能裝置在冷熱負荷高峰時釋放能量，同時煙氣換熱器對外直供生活熱水，實現(xiàn)能源站供能經(jīng)濟調(diào)度。在調(diào)試期間，內(nèi)燃機盡量維持在75%～100%額定發(fā)電工況，采用“以電定熱”的運行模式，實行冷熱電聯(lián)供的供冷利潤為1.277元/ kW，較其它發(fā)電工況單供或聯(lián)供運行經(jīng)濟收益高。

3 燃氣冷熱電分布能源機組調(diào)試遇到的問題及分析

3.1 燃氣內(nèi)燃機驅(qū)動端軸承溫度偏高問題

分布式能源站兩臺燃氣內(nèi)燃機額定負荷運行一段時間后，潤滑油溫出現(xiàn)高報警現(xiàn)象，驅(qū)動端軸承溫度很快接近跳機值(90℃)，其中，1號內(nèi)燃機驅(qū)動端軸承溫度為82.6℃，2號內(nèi)燃機驅(qū)動端軸承溫度為88.4℃，將1、2號機組降負荷至2012 kW，燃機房開空調(diào)并增設(shè)工業(yè)風(fēng)扇，采用外部降溫的方式對燃機軸承進行冷卻，但1、2號內(nèi)燃機軸承溫度均無下降趨勢，停1、2號內(nèi)燃機檢查內(nèi)燃機潤滑油系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機潤滑油在運行期間進回油管道溫度均偏低，內(nèi)燃機自帶冷卻循環(huán)油泵反轉(zhuǎn)，更改油泵接線后重新試運，1、2號內(nèi)燃機軸承溫度控制在60℃左右，滿足內(nèi)燃機長期穩(wěn)定正常運行要求，兩臺內(nèi)燃機驅(qū)動端軸承溫度偏高的問題得以解決。

3.2 溴化鋰機冷卻水流量不足問題

溴化鋰吸收式機組是以熱能為動力，但機組內(nèi)冷劑蒸汽的冷凝和吸收過程均需冷卻水對其冷卻。調(diào)試期間運行一臺冷卻水泵，冷卻水泵進出口壓力為0.53 MPa/0.71 MPa，同時運行兩臺冷卻水泵，冷卻水泵出口壓力分別為0.45 MPa和0.74 MPa，兩種工況下冷卻水回水溫度較設(shè)計值分別高9℃和4℃，冷卻水泵進出口差壓也未達到設(shè)計值65 kPa。檢查溴化鋰機組冷卻水系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)兩臺冷卻水泵運行時，冷卻水泵入口母管排氣閥有大量吸氣現(xiàn)象，排入冷卻塔的母管排氣閥有大量的排氣現(xiàn)象，降低冷卻水泵工頻至35 Hz時，水泵入口母管排氣閥吸氣現(xiàn)象消失，出口母管排氣閥的排氣量有變小趨勢。

在調(diào)試過程中，關(guān)閉冷卻水泵入口母管排氣閥手動門，并在冷卻水泵進、出口母管上加裝自動排氣閥，調(diào)平溴化鋰機組冷卻塔液位，等冷卻水管道注滿水后，通過手動排氣閥和自動排氣閥排除管道空氣，兩臺冷卻水泵保持40 Hz的頻率運行，冷卻水泵的進出口差壓分別為63 kPa、62 kPa，基本滿足溴化鋰機組運行要求。

3.3 溴化鋰機組冷熱水流量偏差問題

溴化鋰機組冷熱水泵出口的冷熱水通過母管制分別進入兩臺溴化鋰機，但由于兩臺溴化鋰機入口冷熱水管道布置和管道內(nèi)部阻力的差異，在兩臺溴化鋰機組同時運行時，其中一臺溴化鋰機“搶水”導(dǎo)致另一臺溴化鋰機組冷熱水三級流量信號跳變，冷熱水流量偏差影響兩臺溴化鋰機組正常運行。調(diào)試期間對兩臺溴化鋰機組的冷熱水流量進行了調(diào)平，冷熱水流量調(diào)平既要滿足兩臺化鋰機組的出力要求，還要確保冷熱水泵變頻器有一定的調(diào)節(jié)余量，冷熱水流量調(diào)平試驗表明：將冷熱水泵的入口壓力由0.4 MPa提升至0.6 MPa，溴化鋰機組冷熱水流量無明顯增加；拆除溴化鋰機組入口臨時濾網(wǎng)，保持1號冷熱水泵30 Hz頻率，2號冷熱水泵50 Hz頻率運行，就地將1號溴化鋰機組冷熱水進口手動門由100%關(guān)至65%，2號溴化鋰機組冷熱水進口手動門全開。冷熱水流量調(diào)平后，1號溴化鋰機冷熱水流量為407.48 m3/h,2號溴化鋰機冷熱水流量為402.52 m3/h,兩臺溴化鋰機組冷熱水進出口差壓均為30 kPa，冷熱水一、二、三級流量保護開關(guān)信號顯示正常，滿足兩臺溴化鋰機組運行要求。

3.4 內(nèi)燃機缸套水管道排氣不暢問題

缸套水對內(nèi)燃機部件進行循環(huán)冷卻，防止內(nèi)燃機因高溫損壞，缸套水冷卻系統(tǒng)是保障主機正常穩(wěn)定運行必不可少的重要輔助系統(tǒng)[3]。在調(diào)試期間，1號內(nèi)燃機維持額定負荷運行，溴化鋰機入口缸套水壓力在0.32～0.40 MPa之間波動，內(nèi)燃機出口高溫缸套水溫度逐步升至100℃，缸套水溫度高導(dǎo)致1號內(nèi)燃機保護跳閘。檢查發(fā)現(xiàn)缸缸套水系統(tǒng)管道內(nèi)有較多氣泡，缸套水系統(tǒng)管道兩個手動排氣閥無法自動排氣，缸套水冷卻效果下降導(dǎo)致內(nèi)燃機出口缸套水溫偏高。為滿足內(nèi)燃機缸套水系統(tǒng)自動排氣和提高缸套水的冷卻效果，分別在缸套水管道上加裝自動排氣閥，缸套水管道充分排氣后，內(nèi)燃機組內(nèi)部缸套水溫偏高問題得以解決。

4 結(jié)論

本文介紹了燃氣冷熱電分布式能源機組運行特點，對調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進行了分析，解決了在調(diào)試過程中燃氣內(nèi)燃機驅(qū)動端軸承溫度偏高問題、溴化鋰機冷卻水流量不足問題、溴化鋰機組冷熱水流量偏差問題、內(nèi)燃機缸套水管道排氣不暢等問題，為分布式能源機組調(diào)試積累了經(jīng)驗，可供同類機組調(diào)試提供參考。

（References）

[1]舟丹.發(fā)展分布式能源的意義[J].中外能源，2015(7): 58.

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[2]王濤，宋巍.冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的探討[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2010(3):35-38.

Wang Tao,Shong Wei.Discussion on the technolo?gy of cold heat and power cogeneration[J].Applied Energy Technology,2010(3):35-38.

[3]張丹汝,沈致和,吳亞平，等.缸套水的余熱回收在分布式能源站系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機電信息，2013(16)：79-81.

Zhang Danru,Shen Zhihe,Wu Yaping,et al.Applica?tion of waste heat recovery of cylinder liner water in distributed energy station system[J].Mechanical and Electrical Information,2013(16)：79-81.

Commissioning the Combined Cold Heat and Power Generation and Distributed Energy System Unit with Natural Gas as Fuel as Well as Analysis and Treatment of Main Problems

HUANG Zhongbai,ZHOU Zhongtao,HUANG Hui,CHEN Tao
(1.State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China；2.Hubei Fangyuan Dongli Eleectric Test and Research Ltd,Wuhan Hubei 430077,China)

The article introduces the system composition and operation characteristics on the com?bined cold heat and power Generation and distributed energy system in the first phase project in Wuhan,which includes 2 sets of 4.04 MW gas engine generator and 2 sets of 3.60 MW flue gas hot water type lithium bromide unit.The problems of high temperature of the internal combustion engine bearing,insufficient cooling water flow and flow deviation of cold and hot water in the lithi?um bromide machine,poor exhaust of the internal combustion engine cylinder liner water pipe are analyzed.The solution for the problems are suggested,which can provide references for similar units commissioning.

distributed energy station;combined cold heat and power generation; determining heat load by power;commissioning

TM314；TM611

B

1006-3986(2016)04-0047-03

10.19308/j.hep.2016.04.011

2016-03-09

黃中柏（1978），男，湖北武漢人，工程師。