某電廠間接空冷設(shè)備分析

摘 要：對某電廠間接空冷設(shè)備運行的安全性進行分析，對空冷機組冬、夏季出力進行探討，對冬季間接空冷設(shè)備泄漏的原因進行分析，最后針對防漏所采取的措施進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：間接空冷設(shè)備；安全；優(yōu)點；防漏分析

中圖分類號：TK264.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0036-02

某電廠四期擴建2×200 MW 供熱機組和五期1×200 MW 供熱機組，采用表面式凝結(jié)器間接空冷技術(shù)，是我國較大型的投運空冷機組電廠之一。

1 電廠空冷機組設(shè)備簡介

1.1 四期設(shè)備簡介

四期擴建2×200 MW 機組（廠內(nèi)編號7#和8#機），超高壓一次中間再熱，單軸、三缸兩排汽、空冷、采暖抽汽凝汽式汽輪機。型號為KC200/150-12.7/535/535，由東方汽輪機廠制造。

凝汽器為雙流程表面凝汽器，型號為N11300-1，冷卻面積為11 300 m2，冷卻管材質(zhì)為HSn70-1A黃銅管（空冷區(qū)和外兩排為黃銅管），循環(huán)水量22 000 t/h，設(shè)計端差≤3℃。

空冷散熱器型號為JP-ZH-ET2（1.5×2.346）-FE51，橢圓管規(guī)格是36 mm×14 mm×1.5 mm，翅片管規(guī)格為55 mm×26 mm×0.23 mm，翅片間距是2.5 mm。每個冷卻三角總散熱表面積為4 760 m2，總傳熱系數(shù)是36 W/ m2·℃。每個冷卻三角管束外形成尺寸是2.507 m×0.18 m×15.5 m，設(shè)計初始溫差（ITD）27℃。

空冷塔每機一塔，塔體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔高135 m，進風口高15 m，塔底0 m直徑為Φ118 m，塔頂直徑為Φ67 m。當設(shè)計氣溫為17℃，設(shè)計背壓為10.79 kPa時，散熱量為275 MW。

1.2 五期設(shè)備簡介

五期擴建1×200 MW 機組，超高壓一次中間再熱，單軸、三缸兩排汽、空冷、采暖抽汽凝汽式汽輪機，由東方汽輪機廠制造。型號為CJK200/150-12.74/535/535-1， 空冷散熱器和空冷塔同四期一樣。

2 間接空冷機組運行

2.1 四期空冷機組

2.1.1 四期空冷設(shè)備冬季運行

四期投運初期，冬季時空冷塔散熱器泄漏一般較為嚴重。據(jù)統(tǒng)計，投產(chǎn)至今， 7#和8#空冷塔分別泄漏 2 174 根和4 101根。其中，7#塔泄漏管數(shù)占總管數(shù)的3.94%，8#塔泄漏管數(shù)占總管數(shù)的6.09%；7#塔嚴重變形管（未漏）1 601根，8#塔嚴重變形管（未漏）1 697根。由于散熱器堵管比較嚴重，根據(jù)運行情況，2009年開始對7#和8#空冷塔進行了部分換管，到2010年，7#塔換管536根，8#塔換管2 927根。泄漏與各段所處方位及管材有關(guān)，7#塔的3段、4段基本不漏，因為這兩段均采用進口管材，位于塔中心；8#塔的3段、4段漏點較少，而設(shè)在外環(huán)且處于塔西北位置的1段、2段、5段漏點較多，這與每年冬季多西北風有直接關(guān)系。

2.1.2 四期散熱器泄漏原因分析

運行人員無空冷設(shè)備運行經(jīng)驗，操作上存在問題。

散熱器翅片管采用36 mm×14 mm×1.5 mm的橢圓管，橢圓管材質(zhì)為Q235B替代德國GEA公司原材質(zhì)為RST37.0。金屬元素分析結(jié)果：雜物從形態(tài)分布判斷是硫化物，它對金屬的危害很大，硫化物國產(chǎn)管材符合GBQ-235材料的化學(xué)成分，但國產(chǎn)管材的S和P含量比進口管多，特別是含硫量高得多。國產(chǎn)管材中的硫化物會割裂金屬基體，使金屬基體在環(huán)向不連續(xù)，易造成應(yīng)力集中，常成為金屬破損的策源中心，產(chǎn)生熱脆或冷脆。國產(chǎn)管材表面存在的脫碳層會使鋼管的表面層強度降低，抵抗交變應(yīng)力能力也會降低。

通過空冷塔水平衡試驗發(fā)現(xiàn)，空冷系統(tǒng)設(shè)計存在的問題主要有：

翅片管內(nèi)流速測量結(jié)果：各翅片管內(nèi)流速差大。

排氣管流量測試結(jié)果：正常工況下，各散熱段排氣管至膨脹水箱流量隨塔的進水母管壓力變化而變化，壓力升高，排氣管流量增大；當母管壓力下降發(fā)生虹吸后，排汽管流量減小甚至為零；在正常工況下，8#塔母管壓力為0.22 MPa時，各段排氣管流量是不均勻的，2段流量最大，5段流量最小。

設(shè)備存在的問題主要有：

蝶閥內(nèi)漏。進出口門不嚴，在冬季不能按規(guī)程退段運行；排水閥內(nèi)漏，造成系統(tǒng)水漏入水箱，為維持系統(tǒng)水量就得啟動補水泵或充水泵，若控制不當，易造成系統(tǒng)水壓波動。

原設(shè)計百葉窗在實際應(yīng)用中存在以下問題：①百葉窗出現(xiàn)故障，不能動作，無法調(diào)整進風量；②百葉窗位于散熱器下部，一個執(zhí)行器控制兩組百葉窗，冬季散熱器一旦出現(xiàn)泄漏，水落到一組百葉窗上，并在百葉窗上結(jié)冰，兩組百葉窗便都不能開關(guān)，失去調(diào)節(jié)風量和保護散熱面的作用；③百葉窗距散熱器較近，當關(guān)閉后，關(guān)閉不嚴時散熱器管局部將受到很強的冷卻，造成管內(nèi)凍結(jié)。另外，一個執(zhí)行器控制兩組百葉窗的力矩也不夠。

2.1.3 四期散熱器防漏措施

2.1.3.1 翅片管金屬材料改進

翅片管金屬材料采用與德國St37材料的元素和性能相同的國產(chǎn)金屬材料，控制S和P元素的含量，保證翅片管金屬材料的機械性能，提高翅片管的抗凍能力。

2.1.3.2 百葉窗操縱桿改進

百葉窗操縱桿由原來的扁鐵片改進為T形鋼制操縱桿，一個執(zhí)行器控制一組百葉窗。

2.1.3.3 空冷系統(tǒng)水側(cè)改進

針對原空冷系統(tǒng)設(shè)計存在的問題進行了如下改進：膨脹水箱加裝汽平衡管，進口閥門、出口閥門、旁路閥門和排水閥系統(tǒng)進行了改進，更換了質(zhì)量較好的蝶閥。

2.1.3.4 加強空冷塔的運行管理

在冬季，空冷塔應(yīng)加強運行管理，運行中要精心調(diào)整，確保水工況正常運行。應(yīng)有較完善的運行管理制度，特別是投停段的運行操作。另外，還要加強檢修管理，確保設(shè)備完好，電動門、百葉窗電動可靠。

2.1.3.5 空冷塔氣側(cè)調(diào)整

在空冷塔內(nèi)圈壓形擋風板上，安裝8個可調(diào)的空氣側(cè)短路風道（短路窗），從通過散熱器的風量中分流出一部分，直接進入空冷塔，減少通過散熱器的風量。另外，通過短路風道的冷風與散熱器上部的熱風匯合，這樣就降低了出口的空氣溫度、空冷塔抽力和通過散熱器的風速。在冬季，通過減少空冷塔進風口面積和設(shè)置可調(diào)短路風道，降低散熱器換熱系數(shù)，可有效地防止散熱器的凍漏。

2.1.4 四期空冷設(shè)備的夏季運行

四期空冷散熱器由德國GEA公司設(shè)計，由捷益公司生產(chǎn)。夏季炎熱期，原設(shè)計滿發(fā)氣溫為27 ℃，實際運行為26 ℃。據(jù)運行記載，機組帶140 MW電負荷，當大氣溫度從17 ℃上升到32 ℃時，汽輪機背壓將從13.8 kPa上升到 25.5 kPa，即氣溫變化15 ℃，背壓變化11.7 kPa。全年當氣溫ta≤26 ℃時為滿發(fā)時期，當ta為27～29 ℃時，可發(fā)180～190 MW；當ta為30～33 ℃時，可發(fā)140～150 MW。運行實踐證明，滿發(fā)背壓定為22 kPa有些偏低，夏季機組出力明顯受到限制，機組設(shè)計滿發(fā)背壓不能適應(yīng)當?shù)貧鉁?，?yīng)在今后的空冷機組設(shè)計中提高設(shè)計滿發(fā)背壓。實際運行背壓高于設(shè)計背壓，其原因是空冷設(shè)備環(huán)境較惡劣，造成散熱器表面污染嚴重，影響空冷塔出力。通過沖洗散熱器可以消除表面的污染，但長期對散熱器的沖洗方式不當會使表面沉積較薄的垢，這將影響散熱器表面的換熱系數(shù)。因此，在設(shè)計空冷機組時，應(yīng)根據(jù)空冷設(shè)備周邊環(huán)境的污染情況，考慮到長期運行散熱器會受環(huán)境污染，影響散熱器表面換熱系數(shù)，適當?shù)卦黾由崞鞅砻娣e。

2.2 五期空冷機組

五期1×200 MW 空冷機組，總結(jié)了四期空冷機組設(shè)備及其運行的經(jīng)驗，空冷設(shè)備有以下改進。

2.2.1 五期空冷設(shè)備

五期散熱器翅片管金屬材料采用與德國St37材料的元素和性能相同的國產(chǎn)金屬材料，控制S和P元素的含量，保證了翅片管金屬材料的機械性能，提高翅片管的抗凍能力。

五期空冷塔百葉窗操縱桿由原來的扁鐵片改進為T形鋼制操縱桿，一個執(zhí)行器控制一組百葉窗。

在空氣側(cè)加裝短路窗。

根據(jù)循環(huán)水泵的測試改變循環(huán)水泵參數(shù)，改善系統(tǒng)散熱器的水流速。

根據(jù)四期空冷設(shè)備改進的方法，在膨脹水箱加裝汽平衡管，進口閥門、出口閥門、旁路閥門和排水閥系統(tǒng)按四期改進后進行設(shè)計。

空冷系統(tǒng)閥門采用三偏心金屬密封的閥門，提高閥門的嚴密性。

2.2.2 五期空冷設(shè)備的運行

五期空冷機組投運后，總結(jié)了四期空冷機組設(shè)備和運行的經(jīng)驗，進行了設(shè)備優(yōu)化。空冷機組運行至今，散熱器翅片管無一根泄漏，冬季空冷散熱器運行良好，夏季空冷機組運行出力不再受到限制。

3 結(jié)束語

空冷機組具有顯著節(jié)水的優(yōu)勢，且間接空冷機組夏季實際運行中機組出力基本不受限制，比目前運行的直接空冷機組真空高、煤耗低。大風期間受大風的影響小，機組在大風期間可帶滿負荷，安全可靠。

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作者簡介：趙建剛（1984—），男，工程專業(yè)（本科學(xué)歷），電力工程主管，助理工程師，多年從事鍋爐、汽輪機、發(fā)電機建設(shè)和設(shè)備管理，以鍋爐設(shè)備安裝、調(diào)試和節(jié)能改造為研究對象。

〔編輯：曹月〕

Indirect Analysis of a Power Plant Air Cooling Equipment

Zhao Jiangang

Abstract： The security of a power plant running indirect air cooling equipment for analysis of air cooling unit in winter and summer to discuss contribute， indirectly， the cause of the winter air cooling equipment leaks were analyzed， and finally taken measures against leakage summarized.

Key words： indirect air cooling equipment； safety； advantages； leak analysis