燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉礄C(jī)組調(diào)試及主要問題分析處理

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?xì)饫錈犭姺植际侥茉礄C(jī)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?xì)饫錈犭姺植际侥茉凑疽黄诠こ?臺4.04 MW燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組和2臺3.60 MW煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組的系統(tǒng)構(gòu)成和運(yùn)行特點，分析了燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉礄C(jī)組調(diào)試過程中內(nèi)燃機(jī)軸承溫度偏高、溴化鋰機(jī)冷卻水流量不足和冷熱水流量偏差問題，以及內(nèi)燃機(jī)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(jī)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(jìn)行制熱、制冷，一次能源利用率可達(dá)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?xì)饫錈犭姺植际侥茉凑緳C(jī)組運(yùn)行特性，分析此類型機(jī)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(jī)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?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組和2臺3.60 MW煙氣熱水型溴化鋰熱泵機(jī)組，另配置1套蓄冷、蓄熱裝置和1臺3.50 MW離心式冷水機(jī)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(jī)組主要設(shè)計參數(shù)見表1。

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

2 燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉凑救笾鳈C(jī)調(diào)試及特點

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

燃?xì)饫錈犭娙?lián)供分布式能源站的主體由天然氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、煙氣熱水型溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)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?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行，產(chǎn)生的電力滿足用戶用電需求，內(nèi)燃機(jī)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(jī)組實現(xiàn)夏季制冷，冬季供熱，從溴化鋰機(jī)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(jī)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(jī)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(yùn)行模式

能源站實行“以電定熱、冷熱電三聯(lián)供”的運(yùn)行方式，指內(nèi)燃機(jī)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獬浞钟糜跈C(jī)組發(fā)電，以滿足用戶電負(fù)荷需求，冷負(fù)荷不足部分通過冷水離心機(jī)制冷補(bǔ)充，蓄能裝置在冷熱負(fù)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(jì)調(diào)度。在調(diào)試期間，內(nèi)燃機(jī)盡量維持在75%～100%額定發(fā)電工況，采用“以電定熱”的運(yùn)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(yùn)行經(jīng)濟(jì)收益高。

3 燃?xì)饫錈犭姺植寄茉礄C(jī)組調(diào)試遇到的問題及分析

3.1 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動端軸承溫度偏高問題

分布式能源站兩臺燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)額定負(fù)荷運(yùn)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(jī)值(90℃)，其中，1號內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動端軸承溫度為82.6℃，2號內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動端軸承溫度為88.4℃，將1、2號機(jī)組降負(fù)荷至2012 kW，燃機(jī)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(jī)軸承進(jìn)行冷卻，但1、2號內(nèi)燃機(jī)軸承溫度均無下降趨勢，停1、2號內(nèi)燃機(jī)檢查內(nèi)燃機(jī)潤滑油系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)潤滑油在運(yùn)行期間進(jìn)回油管道溫度均偏低，內(nèi)燃機(jī)自帶冷卻循環(huán)油泵反轉(zhuǎn)，更改油泵接線后重新試運(yùn)，1、2號內(nèi)燃機(jī)軸承溫度控制在60℃左右，滿足內(nèi)燃機(jī)長期穩(wěn)定正常運(yùn)行要求，兩臺內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動端軸承溫度偏高的問題得以解決。

3.2 溴化鋰機(jī)冷卻水流量不足問題

溴化鋰吸收式機(jī)組是以熱能為動力，但機(jī)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(yùn)行一臺冷卻水泵，冷卻水泵進(jìn)出口壓力為0.53 MPa/0.71 MPa，同時運(yùn)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(jìn)出口差壓也未達(dá)到設(shè)計值65 kPa。檢查溴化鋰機(jī)組冷卻水系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)兩臺冷卻水泵運(yùn)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(jìn)、出口母管上加裝自動排氣閥，調(diào)平溴化鋰機(jī)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(yùn)行，冷卻水泵的進(jìn)出口差壓分別為63 kPa、62 kPa，基本滿足溴化鋰機(jī)組運(yùn)行要求。

3.3 溴化鋰機(jī)組冷熱水流量偏差問題

溴化鋰機(jī)組冷熱水泵出口的冷熱水通過母管制分別進(jìn)入兩臺溴化鋰機(jī)，但由于兩臺溴化鋰機(jī)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(jī)組同時運(yùn)行時，其中一臺溴化鋰機(jī)“搶水”導(dǎo)致另一臺溴化鋰機(jī)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(jī)組正常運(yùn)行。調(diào)試期間對兩臺溴化鋰機(jī)組的冷熱水流量進(jìn)行了調(diào)平，冷熱水流量調(diào)平既要滿足兩臺化鋰機(jī)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(jī)組冷熱水流量無明顯增加；拆除溴化鋰機(jī)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(yùn)行，就地將1號溴化鋰機(jī)組冷熱水進(jìn)口手動門由100%關(guān)至65%，2號溴化鋰機(jī)組冷熱水進(jìn)口手動門全開。冷熱水流量調(diào)平后，1號溴化鋰機(jī)冷熱水流量為407.48 m3/h,2號溴化鋰機(jī)冷熱水流量為402.52 m3/h,兩臺溴化鋰機(jī)組冷熱水進(jìn)出口差壓均為30 kPa，冷熱水一、二、三級流量保護(hù)開關(guān)信號顯示正常，滿足兩臺溴化鋰機(jī)組運(yùn)行要求。

3.4 內(nèi)燃機(jī)缸套水管道排氣不暢問題

缸套水對內(nèi)燃機(jī)部件進(jìn)行循環(huán)冷卻，防止內(nèi)燃機(jī)因高溫?fù)p壞，缸套水冷卻系統(tǒng)是保障主機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)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(jī)維持額定負(fù)荷運(yùn)行，溴化鋰機(jī)入口缸套水壓力在0.32～0.40 MPa之間波動，內(nèi)燃機(jī)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(jī)保護(hù)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(jī)出口缸套水溫偏高。為滿足內(nèi)燃機(jī)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(jī)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?xì)饫錈犭姺植际侥茉礄C(jī)組運(yùn)行特點，對調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，解決了在調(diào)試過程中燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動端軸承溫度偏高問題、溴化鋰機(jī)冷卻水流量不足問題、溴化鋰機(jī)組冷熱水流量偏差問題、內(nèi)燃機(jī)缸套水管道排氣不暢等問題，為分布式能源機(jī)組調(diào)試積累了經(jīng)驗，可供同類機(jī)組調(diào)試提供參考。

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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。