330MW火力发电厂直接空冷冬季防冻探讨

330MW火力发电厂直接空冷冬季防冻探讨

顾磊1王超2

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摘要：在北方地区干旱少雨，水资源匮乏，在影响机组容量的情况下，空冷机组以其节水效果明显成为这些地区的首选。然而北方地区冬夏季气温相差很大，空冷系统受气温的影响较大，根据已有的运行可以总结本应注意的几点：凝结水的过冷度和其在运行中的控制，汽轮机冬季运行的最低背压，真空抽汽温度和凝结水温度，空冷凝汽器散热管束表面温差。我们在运行中总结了一些结论，以供同类型空冷机组运行参考。

关键词：空冷系统；空冷凝汽器；防冻措施

1直接空冷系统概述：

本工程#1，2机直接空冷凝汽器采用机械通风直接空冷凝汽器（ACC）系统，由首航艾启威冷却技术（北京）有限公司国内整岛采购。每个ACC系统包括下列主要部分：6列凝汽器，管束采用单排管，每列包括5个冷凝单元，5个冷凝单元中有3个顺流单元和2个混流单元，共设5套通风系统（每个凝汽器单元一套），风机采用变频控制。该系统的抽真空系统，配置了3x100%容量的水环式机械真空泵。整个ACC系统布置在汽轮机房A柱外侧的35米标高的高强钢平台上，四周设置了挡风墙。汽轮机的排汽进入排汽装置经一根DN6000mm的排汽管道引入直接空冷凝汽器中凝结成水，凝结水由冷凝水收集系统回收至排汽装置里内置的凝结水箱。为了保证ACC系统冬季运行的安全在第3，4，5，6列的排汽进汽管道上装设排汽隔离阀，另外每台机还设置了一套高压水清洗设备以保证冷凝单元换热面的清洁。

2运行方式/方法描述

由汽轮机排出需要冷凝的蒸汽通过排气管道进入冷凝器系统，然后通过蒸汽分配管道被提供到冷凝器管束，在那里被部分地冷凝；在冷凝器换热管内，冷凝液与蒸汽同向流，部分没有冷凝的蒸汽经由冷凝液集管，进入分凝器并在那里冷凝。在换热管内，冷凝液的流向与蒸汽的方向相反；不凝气体排进分凝器的上部；它们将在抽气系统抽走并排放到大气中去；产出的冷凝液依靠重力作用，通过冷凝液管道进入排汽装置；排汽装置位于汽轮机排气管道的最低点，收集聚积在管道中的冷凝液；冷凝所需要的冷却空气由轴流风机从周围环境中抽入并供应给翅片管束的冷却表面；冷却空气的流速随变速电机速度的变化而变化；

3在启动过程中的防冻措施

1）冬季启动初期，按空冷防冻措施中规定：空冷开始进汽后，进汽量必须在30分钟内达到其额定汽量的20%（大约132t/h）。

2）在保证安全的前提下，尽量使锅炉在冬季启动时加快升温升压速度；控制好旁路打开的时机与开度，以满足上述要求；机组并网尽快升负荷。

3）适当提高机组的排汽压力，降低风机的转速，保持排汽压力在25—30kpa范围内进行冲转、并网。

4）监视检查空冷风机的冬季保护、回暖等功能正常投运。

5）如机组在短时间内不具备并网加负荷条件时，必须维持锅炉蒸发量在17%bmcr（180t/h）以上，并保持高、低压旁路开启，空冷岛进汽大于20%，否则30分钟后应申请停机处理。

6）随着负荷的升高按照acc自动控制程序依此投入运行空冷凝汽器风机运行。

7）旁路系统投入后，根据排汽缸温度投入汽缸减温水，控制排气缸温度在70—80℃之间。

8）锅炉点火空冷系统投入后，锅炉应保证安全的情况下，尽快增加燃烧率以满足空冷系统的要求，保证空冷凝汽器不发生冻结。

4机组正常运行中防冻措施：

1）当班值长应每天及时关注天气预报的情况，如有汽温突降应对空冷岛的防冻工作做重点布置，在遇到调度下令减负荷时应重点说明我公司为空冷机组，申请调度适当考虑降负荷的幅度，以缓解空冷防冻工作的压力；

2）运行中应保证空冷岛防冻保护正常投入，认真监视空冷岛抽真空温度、凝结水温度、环境温度，发现DCS温度测点异常时及时联系消缺，确保各温度测点的准确性；

3）冬季运行中空冷风机减速箱油加热装置、蒸汽隔离阀电伴热装置、仪表管电加热和恒温装置应投入，运行人员注意监视减速箱油加热装置自动正常（油温≤5℃启动，≥35℃），蒸汽隔离阀电伴热在阀门开启式停止，阀门关闭时投入；

4）一个运行良好的空冷岛其温度场分布应该是均衡的，运行中应参照运行各列的凝结水支管温度，抽真空温度支管和总管温度对比观察，如发现偏差较大时应及时分析原因设法消除；

5）空冷岛冬季防冻期间无论是何种防冻方式，在环境温度低于-7℃且负荷≤200MW时，空冷岛务必24小时不间断测温，并将测温结果及时汇报集控人员，保证冬季运行空冷岛的安全运行，各级人员应高度重视就地测温工作对空冷岛防冻的至关重要性；

6）在冬季运行时，在负荷≥180MW，环境温度≥-10℃，回暖保护时间设置为零，取消自动回暖保护，但要加强就地的测温工作，如某一列抽汽温度低于25℃，可通过设置偏置或手动降低风机转速将温度控制＞25℃，如就地实测温度逆流管束低于0℃，可手动启动逆流风机反转功能进行回暖；空冷系统防冻保护在空冷冬季负荷＜180MW，环境温度＜－10℃时，回暖保护时间设置为300秒，启动回暖保护；

7）在环境温度在≤-10℃且机组负荷≤180MW、在空冷岛整体防冻困难的情况下，可考虑启动备用真空泵，但当环境温度≥-7℃应及时停用备用真空泵；

8）在空冷岛测温的过程中应重点注意检测逆流单元上部，顺流单元下部的温度不应低于0℃，否则应及时联系集控人员降低相应单元风机的转速（自动方式加负偏置或风机切手动），或手动启动逆流风机反转回暖，针对过冷管束进行回暖、溶冰，就地测温人员加强测温，以观察采取措施的效果。同时还要注意检测逆流单元和顺流单元结合出的温差≯10℃，防止产生裂缝；

9）运行中应认真监视每一列凝结水温度和抽真空温度的变化；如某一列凝结水过冷度增大≥3℃说明该列已存在过冷现象，凝结水温度过冷应注意降低顺流风机转速，抽真空温度过冷应注意降低逆流风机转速或启动逆流风机反转功能；如空冷岛回水总管凝结水过冷度≥3℃说明整个空冷岛已存在过冷现象，此时则应及时提高机组背压，降低空冷风机的转速，降低过冷度，以确保经济性；

10）正常运行中当所有风机平均频率≤15Hz时，空冷系统防冻程序会自动切列运行，但考虑到蒸汽隔离阀的严密性和突然切列会对机组背压造成较大影响，所以正常运行中要尽量避免所有风机平均频率≤15Hz，防止突然自动切列；当所有列风机转速≤17Hz时，应该手动按6、5列的顺序逐步切除选择切除列的所有风机运行，为防止蒸汽隔离阀不严泄漏，除机组突然甩负荷外，一般不采用关闭蒸汽隔离阀的方法切列运行；

11）如机组负荷低，空冷岛已采取停用整列风机的方法防冻时，当运行风机的频率≥25HZ时应及时投入停用列的风机，停用列的风机启动后，原运行风机的频率下降此时对减小过冷度和降低空冷电耗是有利的。

12）在冬季空冷岛防冻的过程中一定要注意保持运行各列的风机转速偏差不能太大且运行中空冷系统应投入自动运行，投入自动的风机数量不能太少（一般应保持20台以上），防止投入的各列出现抢汽现象，尤其在自动运行方式时，如果出现抢汽现象有可能造成整个空冷系统温度场分布不均匀，具体现象是转速高的列进汽量越大，转速低的列进汽量越小，但转速高的列和转速低的列都存在严重过冷，此时可将所有运行空冷风机切至手动方式，手动调平投入列的风机转速，以确保整个空冷岛温度场均衡；

13）凝结水过冷是反映顺流风机的转速过高，抽真空温度过低是反映混流单元过冷，混流单元过冷可通过风机反转回暖，凝结水过冷则需要提高机组背压、降低风机转速来控制，所以运行中应尽量避免凝结水过冷，同时应注意每一列的#4风机反转对该列的抽真空温度和凝结水温度影响显著，一般情况下应控制凝结水过冷度≤3℃。

14）背压控制一定要注意整个空冷岛温度场分布均匀，尽量避免各列的风机转速偏差过大，造成相互“抢汽”的现象，如局部过冷可以通过部分风机的偏置进行修正，但切忌风机转速相差过大，同时顺流风机和混流风机的转速差应≯5HZ，否则逆流风机转速过低会造成顺流风机转速升高，易造成凝结水过冷。

15）在启动混流风机回暖时应注意同时反转的风机台数≯3台，以防止机组背压大幅波动。

16）如遇有紧急情况，关闭蒸汽隔离阀切除列运行时，当隔离列隔离后，认真检测隔离阀前后温度，发现异常即使联系检修有关专业对隔离阀校对，保证隔离阀的严密性；若隔离阀漏汽量较大时（根据阀前后温度判别）为防止空冷管束积冰过多损坏设备，执行空冷岛倒列运行方式，确保空冷岛及换热管束的安全；

17）在蒸汽隔离阀关闭的情况下，注意要保持疏水电动阀开启，防止蒸汽隔离阀不严，造成隔离列凝结水积水冻结；

18）当环境温度进一步降低时，必须提高空冷岛进汽量，以确保空冷岛的设备安全运行，任何工况、环境下坚决杜绝空冷岛设备损坏事故发生，各值必须提高空冷岛防冻的安全意识；

19）冬季运行期间，机组阻塞背压参照下表控制：汽轮机在正常运行中，任何情况下运行背压均不能低于该负荷对应的阻塞背压值，为保证在背压波动时低于阻塞背压值对汽轮机造成影响，一般控制运行最低背压高于阻塞值2KPa左右，阻塞背压与负荷的对应关系如下表：

5结束语

通过对公司2×300mw空冷机组冬季工况的分析，对于北方地区低温条见下，上述措施下，没有发生冬季空冷系统冻结现象，机组安全稳定运行。

参考文献：

[1]《Q/QLFD10503-2016集控运行规程（汽机分册）》

[2]《空冷技术论文集》