直接空冷機(jī)組冬季運行調(diào)整操作優(yōu)化分析

張 超 劉學(xué)偉 李煬文 黃靜波

（內(nèi)蒙古岱海發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布013700）

0 引言

凝汽器的背壓直接影響到機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，凝汽器內(nèi)背壓越低（不低于阻塞背壓），汽輪機(jī)的可用焓降就越高，汽輪機(jī)的效率就越高，從而使鍋爐煤耗率下降，因此在冬季有利于提高空冷機(jī)組效益、降低廠用電率的季節(jié)，我們應(yīng)該合理降低背壓來提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。然而在冬季同樣是空冷防凍的重點季節(jié)，如何在做好防凍工作的同時提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性就是本文要探討的問題。

1 發(fā)生問題的原因

（1）空冷島面積較大，但溫度檢測點較少。當(dāng)環(huán)境溫度降到0℃以下，各排空冷凝汽器逆流段管束內(nèi)就有可能發(fā)生局部凍結(jié)現(xiàn)象。另外，目前直接空冷系統(tǒng)設(shè)計的溫度監(jiān)測點數(shù)量少（本廠空冷每列逆流段抽真空測點共8個，每列凝結(jié)水聯(lián)箱水溫測點2個），僅用分散控制系統(tǒng)（DCS）表計監(jiān)視不能及時發(fā)現(xiàn)空冷凝汽器散熱管束的受凍情況。

（2）提高機(jī)組的運行背壓是解決空冷凝汽器防凍問題的有效手段，但同時也會影響機(jī)組在冬季有利環(huán)境條件下的經(jīng)濟(jì)運行。在實際運行中，在能保證空冷凝汽器安全的條件下，應(yīng)盡可能降低機(jī)組背壓，并保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運行。從本廠的實際運行經(jīng)驗來看，這點是可以實現(xiàn)的，但同時也具有一定的風(fēng)險性，所以運行中必須加強(qiáng)監(jiān)視、調(diào)整和就地檢查工作，防止空冷換熱管束出現(xiàn)大面積受凍。

2 空冷機(jī)組冬季運行調(diào)整操作優(yōu)化方案

2.1 負(fù)荷低（300MW左右）、環(huán)境溫度低（－20℃以下）時的調(diào)整方法

（1）將逆流凝汽器單元空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速解自動，手動設(shè)定在最低頻率15Hz。因進(jìn)入直接空冷凝汽器的絕大多數(shù)蒸汽是在順流散熱管束中凝結(jié)的，汽輪機(jī)的背壓主要是依靠順流散熱器中蒸汽凝結(jié)來維持，因此，應(yīng)盡量降低逆流凝汽器單元空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，防止其過冷。同時，當(dāng)某列真空抽氣溫度低于對應(yīng)列凝結(jié)水回水溫度15℃以上或就地檢查發(fā)現(xiàn)空冷凝汽器管束有結(jié)霜現(xiàn)象時，首先應(yīng)考慮停止逆流散熱器對應(yīng)的冷卻風(fēng)機(jī)。這樣可防止逆流段散熱器中凝結(jié)水過冷而結(jié)冰，同時可充分利用逆流段的乏汽熱量來融化部分積冰。另外，如果該列真空抽氣溫度繼續(xù)降低，可使逆流冷卻單元的空冷風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)（回暖功能）。這樣可以抑制自然通風(fēng)對逆流段換熱管束的冷卻，同時可通過逆流單元冷卻風(fēng)機(jī)的反轉(zhuǎn)使空冷島上部的熱空氣被逆流風(fēng)機(jī)抽回，加熱逆流段的換熱管束，以利于逆流散熱管束的防凍、解凍，在此期間監(jiān)視凝結(jié)水溫不低于30℃。

（2）多組風(fēng)機(jī)低頻運行。當(dāng)環(huán)境溫度很低、負(fù)荷也低時，空冷運行風(fēng)機(jī)數(shù)量少，這會導(dǎo)致當(dāng)背壓波動時運行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大幅提升，造成空冷凝汽器部分換熱管束局部過冷，同時降低背壓效果，但并不明顯。從防凍角度考慮，多組風(fēng)機(jī)低頻運行，更有利于防凍，也更有利于機(jī)組背壓控制和對大風(fēng)等氣候的適應(yīng)能力。從本廠運行情況來看，運行風(fēng)機(jī)頻率最好不超過20Hz，這樣既不會因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高造成局部過冷，也能很好地控制機(jī)組背壓。

（3）合理設(shè)定機(jī)組背壓?，F(xiàn)2期機(jī)組已將阻塞背壓設(shè)定值（表1）作為自動設(shè)定值加入空冷調(diào)節(jié)中，正常情況只需通過改變偏置來調(diào)節(jié)。機(jī)組設(shè)定背壓應(yīng)控制在高于阻塞背壓2.0kPa運行，在確保空冷島安全運行的 前提下，提高機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性。如4號機(jī)DCS畫面背壓測點不準(zhǔn)，可通過調(diào)節(jié)排汽溫度控制，一般控制排汽溫度在38℃左右，空冷凝結(jié)水溫度35℃左右，即可保證空冷不凍。

表1 不同負(fù)荷段機(jī)組阻塞背壓值

（4）關(guān)隔離閥，退出部分散熱面積。當(dāng)機(jī)組的負(fù)荷和環(huán)境溫度都很低，所有冷卻風(fēng)機(jī)全部停運也不能滿足空冷防凍的要求時，應(yīng)退出部分散熱器，減少冷卻面積或增加機(jī)組的負(fù)荷水平。為了使直接空冷系統(tǒng)具有抵御大風(fēng)的能力，保證部分空冷風(fēng)機(jī)在運行狀態(tài)是必要的。但是，帶有隔離閥的散熱器，有可能因隔離閥泄漏而造成空冷凝汽器受凍，因此建議其退出運行的時間不宜過長，滿足當(dāng)時防凍必需即可。因3號機(jī)第1列和4號機(jī)第8列蓋有帆布，在退出部分散熱器時，要優(yōu)先考慮這2列，這樣既提高了其他列的進(jìn)汽量，也能保證退出列更加安全。在隔離其他列時也應(yīng)在隔離后檢查閥后溫度，防止閥門不嚴(yán)。此外，為了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)行，3號機(jī)第1列和4號機(jī)第8列蓋有帆布應(yīng)選擇在日最低氣溫低于－20℃時進(jìn)行。

（5）在機(jī)組低背壓運行時，周期性提高機(jī)組背壓。要保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，就應(yīng)低背壓運行，加之夜間負(fù)荷低，這樣蒸汽流量小、排汽溫度低，雖然我們加強(qiáng)了調(diào)整和監(jiān)視，但仍難保證所有空冷換熱管束不出現(xiàn)局部過冷現(xiàn)象。所以，在機(jī)組低背壓運行一段時間后，我們適當(dāng)提高機(jī)組背壓，這樣就能使蒸汽流量增大，排汽溫度升高，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，凝結(jié)水溫度提高，逆流段真空抽氣溫度提高，從而使部分可能局部過冷的管束及時回暖，不僅保證了安全，同時也保證了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)本廠2期2臺機(jī)組的調(diào)整經(jīng)驗，當(dāng)大面積凝結(jié)水溫較低或抽真空測點溫度較低時采取此措施，基本上能在一定程度上防止空冷換熱管束因局部過冷結(jié)冰而堵塞。

（6）根據(jù)需要啟動備用真空泵。有時在機(jī)組運行調(diào)整中，當(dāng)全部空冷風(fēng)機(jī)停運后，部分空冷換熱管束和真空抽氣管束溫度仍然過低，我們也可以采用啟動備用真空泵的方法，通過增加逆流段換熱管束的乏汽和不凝結(jié)氣體流速，緩解部分管束的過冷、結(jié)霜甚至結(jié)冰現(xiàn)象。實踐證明，這也是一個行之有效的調(diào)整手段。

（7）停運全部空冷風(fēng)機(jī)運行時，需注意空冷步序，當(dāng)空冷步序到第8步后，再?？绽滹L(fēng)機(jī)要通過解自動手停，而不是讓步序自動到0（因步序到0后，機(jī)組加負(fù)荷時，啟風(fēng)機(jī)會非常慢）。此外停運全部空冷風(fēng)機(jī)運行后，空冷機(jī)反轉(zhuǎn)后吸入的風(fēng)也為冷風(fēng)，反轉(zhuǎn)空冷風(fēng)機(jī)的效果反而會適得其反。

2.2 負(fù)荷高（500MW以上）、環(huán)境溫度低（－20℃以下）時的調(diào)整方法

（1）多組風(fēng)機(jī)運行。多組風(fēng)機(jī)運行，更有利于防凍，也更有利于機(jī)組背壓控制和對大風(fēng)等氣候的適應(yīng)能力。同時多組風(fēng)機(jī)低頻運行有利于降低廠用電率，從本廠運行情況來看，運行風(fēng)機(jī)頻率最好不超過20Hz，這樣既不會因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高造成局部過冷，也很好地控制了機(jī)組背壓。

（2）合理設(shè)定機(jī)組背壓?，F(xiàn)2期機(jī)組已將阻塞背壓設(shè)定值作為自動設(shè)定值加入空冷調(diào)節(jié)中，正常情況下只需通過改變偏置來調(diào)節(jié)。機(jī)組設(shè)定背壓應(yīng)控制在高于阻塞背壓0～0.5kPa運行。

（3）手動降低逆流凝汽器單元空冷風(fēng)機(jī)頻率，這樣既可保證逆流段不過冷，同時又能滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。

3 直接空冷機(jī)組冬季運行調(diào)整建議

（1）空冷島面積較大，但溫度檢測點較少。根據(jù)直接空冷系統(tǒng)散熱管束結(jié)構(gòu)的特點和實際運行情況，單排管散熱管束的熱力分配是不可能均勻的，所以我們在監(jiān)視調(diào)整的時候，必須注意到每列的排汽溫度、凝結(jié)水聯(lián)箱內(nèi)凝結(jié)水溫度和抽真空管束的溫度，同時要加強(qiáng)就地檢查和對就地管束溫度的實際測量值。實際運行中空冷島低溫區(qū)域主要集中在逆流管束的中上部，在氣溫極低時應(yīng)加強(qiáng)熱成像儀對其的測溫，防止發(fā)生大面積低溫區(qū)域。

（2）機(jī)組正常運行時，逆流排風(fēng)機(jī)不應(yīng)長時間停運或反轉(zhuǎn)，在逆流排風(fēng)機(jī)停運或反轉(zhuǎn)期間，應(yīng)加強(qiáng)對該列凝結(jié)水溫度的監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)任一凝結(jié)水溫度有明顯下降趨勢時應(yīng)立即啟動或停止反轉(zhuǎn)，以確保蒸汽、凝結(jié)水自然流動暢通，防止形成氣阻。