燃气冷热电分布式能源机组调试及主要问题分析处理

黄中柏，周忠涛，黄 辉，陈 涛

(1．国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2．湖北方源东力电力科学研究有限公司，湖北 武汉 430077)

燃气冷热电分布式能源机组调试及主要问题分析处理

黄中柏1，周忠涛1，黄 辉1，陈 涛2

(1．国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077；2．湖北方源东力电力科学研究有限公司，湖北 武汉 430077)

介绍了武汉某燃气冷热电分布式能源站一期工程2台4.04 MW燃气内燃发电机组和2台3.60 MW烟气热水型溴化锂机组的系统构成和运行特点，分析了燃气冷热电分布式能源机组调试过程中内燃机轴承温度偏高、溴化锂机冷却水流量不足和冷热水流量偏差问题，以及内燃机缸套水管道排气不畅等问题，并提出了调试解决方案，可以为同类分布式能源机组调试提供参考。

分布式能源；冷热电联供；以电定热；调试

0 引言

冷热电分布式能源是一种建立在能源梯级利用概念基础上，将制冷、供热及发电集成的供能系统，目的在于提高能源利用效率，相对传统供能方式而言，分布式能源是利用发电的余热进行制热、制冷，一次能源利用率可达70%～90%[1],具有能效高、清洁环保、安全等优点,分布式能源越来越受到广泛的重视。本文基于燃气冷热电分布式能源站机组运行特性，分析此类型机组的调试特点，针对调试中出现的问题，本文提出了解决措施。

1 概述

武汉某分布式能源站工程为某工业园配套冷热电三联供机组，是国家第一批四个天然气分布式能源站示范项目之一，项目一期建设2台4.04 MW燃气内燃发电机组和2台3.60 MW烟气热水型溴化锂热泵机组，另配置1套蓄冷、蓄热装置和1台3.50 MW离心式冷水机组作为能源站供冷、供热及直供生活热水的调峰措施，满足用户对不同供能需求。能源站机组主要设计参数见表1。

表1 机组主要设计参数Tab.1 Main design parameters of the unit

2 燃气冷热电分布式能源站三大主机调试及特点

2.1 系统构成及工作原理

燃气冷热电三联供分布式能源站的主体由天然气内燃机发电机组、烟气热水型溴化锂冷热水机组联合组成，其基本原理是温度对口、阶梯利用[2]，如图1所示。本工程是利用城市管道天然气作为燃料，带动燃气内燃机发电机组运行，产生的电力满足用户用电需求，内燃机发电后的高温排烟和高温缸套水送入烟气热水型溴化锂机组实现夏季制冷，冬季供热，从溴化锂机排出的烟气余热通过烟气换热器将热量存储在蓄能系统或为用户直供生活热水。冷热电联供分布式能源机组供能如图2所示。

图1 能源梯级利用示意图Fig.1 Schematic diagram of energy cascade utilization

图2 冷热电联供分布式能源机组供能示意图Fig.2 Schematic diagram of energy supply of distributed energy generator

2.2 冷热电联供分布式能源站“以电定热”运行模式

能源站实行“以电定热、冷热电三联供”的运行方式，指内燃机燃烧产生的高温烟气充分用于机组发电，以满足用户电负荷需求，冷负荷不足部分通过冷水离心机制冷补充，蓄能装置在冷热负荷高峰时释放能量，同时烟气换热器对外直供生活热水，实现能源站供能经济调度。在调试期间，内燃机尽量维持在75%～100%额定发电工况，采用“以电定热”的运行模式，实行冷热电联供的供冷利润为1.277元/ kW，较其它发电工况单供或联供运行经济收益高。

3 燃气冷热电分布能源机组调试遇到的问题及分析

3.1 燃气内燃机驱动端轴承温度偏高问题

分布式能源站两台燃气内燃机额定负荷运行一段时间后，润滑油温出现高报警现象，驱动端轴承温度很快接近跳机值(90℃)，其中，1号内燃机驱动端轴承温度为82.6℃，2号内燃机驱动端轴承温度为88.4℃，将1、2号机组降负荷至2012 kW，燃机房开空调并增设工业风扇，采用外部降温的方式对燃机轴承进行冷却，但1、2号内燃机轴承温度均无下降趋势，停1、2号内燃机检查内燃机润滑油系统，发现内燃机润滑油在运行期间进回油管道温度均偏低，内燃机自带冷却循环油泵反转，更改油泵接线后重新试运，1、2号内燃机轴承温度控制在60℃左右，满足内燃机长期稳定正常运行要求，两台内燃机驱动端轴承温度偏高的问题得以解决。

3.2 溴化锂机冷却水流量不足问题

溴化锂吸收式机组是以热能为动力，但机组内冷剂蒸汽的冷凝和吸收过程均需冷却水对其冷却。调试期间运行一台冷却水泵，冷却水泵进出口压力为0.53 MPa/0.71 MPa，同时运行两台冷却水泵，冷却水泵出口压力分别为0.45 MPa和0.74 MPa，两种工况下冷却水回水温度较设计值分别高9℃和4℃，冷却水泵进出口差压也未达到设计值65 kPa。检查溴化锂机组冷却水系统，发现两台冷却水泵运行时，冷却水泵入口母管排气阀有大量吸气现象，排入冷却塔的母管排气阀有大量的排气现象，降低冷却水泵工频至35 Hz时，水泵入口母管排气阀吸气现象消失，出口母管排气阀的排气量有变小趋势。

在调试过程中，关闭冷却水泵入口母管排气阀手动门，并在冷却水泵进、出口母管上加装自动排气阀，调平溴化锂机组冷却塔液位，等冷却水管道注满水后，通过手动排气阀和自动排气阀排除管道空气，两台冷却水泵保持40 Hz的频率运行，冷却水泵的进出口差压分别为63 kPa、62 kPa，基本满足溴化锂机组运行要求。

3.3 溴化锂机组冷热水流量偏差问题

溴化锂机组冷热水泵出口的冷热水通过母管制分别进入两台溴化锂机，但由于两台溴化锂机入口冷热水管道布置和管道内部阻力的差异，在两台溴化锂机组同时运行时，其中一台溴化锂机“抢水”导致另一台溴化锂机组冷热水三级流量信号跳变，冷热水流量偏差影响两台溴化锂机组正常运行。调试期间对两台溴化锂机组的冷热水流量进行了调平，冷热水流量调平既要满足两台化锂机组的出力要求，还要确保冷热水泵变频器有一定的调节余量，冷热水流量调平试验表明：将冷热水泵的入口压力由0.4 MPa提升至0.6 MPa，溴化锂机组冷热水流量无明显增加；拆除溴化锂机组入口临时滤网，保持1号冷热水泵30 Hz频率，2号冷热水泵50 Hz频率运行，就地将1号溴化锂机组冷热水进口手动门由100%关至65%，2号溴化锂机组冷热水进口手动门全开。冷热水流量调平后，1号溴化锂机冷热水流量为407.48 m3/h,2号溴化锂机冷热水流量为402.52 m3/h,两台溴化锂机组冷热水进出口差压均为30 kPa，冷热水一、二、三级流量保护开关信号显示正常，满足两台溴化锂机组运行要求。

3.4 内燃机缸套水管道排气不畅问题

缸套水对内燃机部件进行循环冷却，防止内燃机因高温损坏，缸套水冷却系统是保障主机正常稳定运行必不可少的重要辅助系统[3]。在调试期间，1号内燃机维持额定负荷运行，溴化锂机入口缸套水压力在0.32～0.40 MPa之间波动，内燃机出口高温缸套水温度逐步升至100℃，缸套水温度高导致1号内燃机保护跳闸。检查发现缸缸套水系统管道内有较多气泡，缸套水系统管道两个手动排气阀无法自动排气，缸套水冷却效果下降导致内燃机出口缸套水温偏高。为满足内燃机缸套水系统自动排气和提高缸套水的冷却效果，分别在缸套水管道上加装自动排气阀，缸套水管道充分排气后，内燃机组内部缸套水温偏高问题得以解决。

4 结论

本文介绍了燃气冷热电分布式能源机组运行特点，对调试过程中出现的问题进行了分析，解决了在调试过程中燃气内燃机驱动端轴承温度偏高问题、溴化锂机冷却水流量不足问题、溴化锂机组冷热水流量偏差问题、内燃机缸套水管道排气不畅等问题，为分布式能源机组调试积累了经验，可供同类机组调试提供参考。

（References）

[1]舟丹.发展分布式能源的意义[J].中外能源，2015(7): 58.

Zhou Dan.The significance of developing distribut⁃ed energy resources[J].Chinese and Foreign Ener⁃gy,2015(7):58.

[2]王涛，宋巍.冷热电联产技术的探讨[J].应用能源技术，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]张丹汝,沈致和,吴亚平，等.缸套水的余热回收在分布式能源站系统中的应用[J].机电信息，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

黄中柏（1978），男，湖北武汉人，工程师。