直接空冷機組冬季防凍試驗研究

王 進，原樹妮，羅建萍

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001；2.國投晉城熱電有限公司，山西 晉城 048000；3.山西晉能集團有限公司，山西 太原 030001）

直接空冷機組冬季防凍試驗研究

王 進1，原樹妮2，羅建萍3

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001；2.國投晉城熱電有限公司，山西 晉城 048000；3.山西晉能集團有限公司，山西 太原 030001）

以某典型300M W直接空冷機組的三角單元散熱器為試驗對象，測試了直接空冷機組在自然抽吸、風機停運、關(guān)閉蒸汽分配管蝶閥以及風機入口加裝堵風裝置后的散熱器風溫、風速變化規(guī)律，為確定合理的防凍運行方式提供依據(jù)。

直接空冷；防凍；試驗

0 引言

直接空冷機組空冷凝汽器布置在環(huán)境大氣中，其本身的性能和安全受環(huán)境因素的影響比較大，尤其在我國北方寒冷地區(qū)，極易發(fā)生凍結(jié)[1]。加之許多直接空冷機組承擔冬季供熱任務，供熱抽汽量大，直接空冷系統(tǒng)冷卻的蒸汽量減少，空冷系統(tǒng)所面臨的防凍問題就顯得尤其突出[2-3]。

為探討直接空冷機組的合理防凍運行方式，以某典型300MW直接空冷機組的三角單元散熱器為試驗對象，測試了機組在自然抽吸、風機停運下、關(guān)閉蒸汽分配管蝶閥后以及冷風機入口加裝了堵風裝置后的散熱器進出口風溫、風速變化規(guī)律，為直接空冷機組冬季防凍提供可靠運行方法。

1 系統(tǒng)簡介

該機組空冷系統(tǒng)為單排管系統(tǒng)，共有30個空冷冷卻單元，風機直徑8.91m，管束尺寸為10 000 mm×2 220 mm，額定工況設計迎風面風速1.97 m/s。其空冷系統(tǒng)散熱單元布置見表1，在試驗散熱單元選擇8個橫向測量位置、10個縱向測量位置，以平均值作為該單元的測量值。

表1 空冷系統(tǒng)散熱單元布置概況

2 停運空冷風機試驗

2.1 試驗概況

試驗以23號風機單元為研究對象，分別在不同負荷、環(huán)境溫度下進行周圍風機運行與否時的試驗，測取在不同運行方式時空冷散熱器在自然抽吸狀態(tài)下的風速變化規(guī)律及冷卻能力。試驗分別在12號、22號、32號、33號、34號、24號、14號、13號風機全部開啟或全部關(guān)閉下進行。23號空冷風機周圍風機是否投運試驗結(jié)果見表2，23號空冷風機周圍風機不投運空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜見圖1與圖2。

表2 空冷風機停運試驗結(jié)果匯總表

圖1 空冷系統(tǒng)紅外成像圖譜3—6列

圖2 空冷系統(tǒng)紅外成像圖譜1—4列

2.2 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明：在自然抽吸狀態(tài)下，散熱器出口風速保持在0.5～0.7m/s之間，風機出口風速保持在1.5～1.9m/s之間。

在不同環(huán)境溫度下，周圍其余風機是否投運對試驗空冷風機出口風溫、風速變化影響不大，對應散熱單元出口風溫、風速變化不大，因此散熱面的冷卻能力與周圍風機運行與否關(guān)系不大，僅在風機隔斷處因封堵不嚴略受影響。

3 蒸汽分配管碟閥關(guān)閉試驗

3.1 試驗概況

選定中間的第二列蒸汽分配管進行碟閥關(guān)閉前后的試驗，研究停運整列風機及關(guān)閉碟閥對空冷散熱器安全運行的影響。停運整列風機及關(guān)閉碟閥前后的風溫、風速試驗測試結(jié)果匯總見表3，關(guān)閉第二列蝶閥后空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜見圖3與圖4。

圖3 空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜3—6列

表3 停運整列風機及關(guān)閉碟閥前后試驗測試結(jié)果匯總表

圖4 空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜1—4列

3.2 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明：第二列分配管碟閥關(guān)閉后，該列散熱器溫度很快下降，而其他列散熱器因熱負荷相對增大，過冷面積明顯減小。空冷風機出口風速仍維持在1.2m/s以上，散熱器出口風速為0.35 m/s，使散熱器表面溫度逐漸降低至-3℃以下，并與風機出口溫度趨于接近，略高于環(huán)境溫度，表明冷卻風量仍很大，從而使散熱器內(nèi)部存在凍結(jié)的可能，如果氣溫進一步下降，散熱器表面溫度將會更低，當排汽碟閥不嚴使散熱管束內(nèi)有少量蒸汽流動時會造成凍結(jié)，試驗時在投運該列蒸汽時有明顯化凍的聲音。

4 風機入口加堵風裝置試驗

4.1 試驗概況

選擇典型三角單元23號為研究對象，在風機入口加裝堵風裝置，測取不同環(huán)境溫度、背壓下空冷散熱器冷卻情況。試驗分別在周圍風機全部開啟或全部停運下進行。23號空冷風機入口加堵風裝置后各工況下散熱面停運風機前后的風溫、風速測試結(jié)果見表4。加堵風裝置后后空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜見圖5與圖6。

圖5 空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜3—6列

圖6 空冷系統(tǒng)運行紅外成像圖譜1—3列

表4 風機入口加堵風裝置后測試結(jié)果匯總表

4.2 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明：當23號空冷風機入口加堵風裝置后，該散熱單元溫度略有所上升，較13號散熱單元（未加堵風裝置）溫度略高，提高了防凍能力。在不同環(huán)境溫度、不同排汽壓力下，不論該風機周圍其他風機是否運行，該風機出口風速均在0.3m/s以內(nèi)，表明冷卻風量很小，僅約為原冷卻能力的五分之一，風機出口風溫均略高于環(huán)境溫度，而散熱面出口風速也均在0.3m/s以內(nèi)，表明在風機隔斷處因封堵不嚴有部分冷風進入，因此加裝堵風裝置后大大減少了冷卻風量，有效地提高了空冷島的防凍能力。風機入口加堵風裝置前、后測試結(jié)果對比詳見表5。

表5 風機入口加堵風裝置前、后測試結(jié)果對比表

5 結(jié)束語

a）在不同環(huán)境溫度下，周圍其余風機是否投運對空冷風機出口風溫、風速變化影響不大，對應散熱單元出口風溫、風速變化不大。

b）當關(guān)閉分配管碟閥關(guān)閉后，散熱器溫度很快下降，并與風機出口溫度趨于接近，略高于環(huán)境溫度，表明冷卻風量仍很大。

c)空冷風機入口加堵風裝置后，不論該風機周圍其他風機是否運行，該風機出口風速大大降低，有效地提高了空冷島的防凍能力。

［1］ 韓玉霞，張嘉英，李鑫,等.直接空冷供熱機組冬季防凍措施分析［J］.電站系統(tǒng)工程,2011（3）:37-39.

［2］ 衛(wèi)曉峰，郭志強.300MW直接空冷供熱機組的防凍措施［J］.能源與節(jié)能，2013（4）:18-20.

［3］ 張鋒鋒，潘云珍，焦曉峰,等.極度寒冷地區(qū)直接空冷機組空冷島的防凍措施［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù),2011（4）:99-101.

Experimental Research on Anti-freezing of Direct Air Cooling Unit in W inter

WANG Jin1，YUAN Shuni2，LUO Jianping3
（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.Guotou Jincheng Thermal Power Co.，Ltd.，Jincheng，Shanxi 048000，China；3.Shanxi Jinneng Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Takinga typical300MW directair coolingunit triangle radiatorasexperimental object,theair temperature and airspeed variation of the triangle radiator for direct air cooling unit were tested with natural air flow,which provides reference for determining reasonableoperatingmode foranti-freezing.

directair cooling;freezing prevention;experiment

TM311

A

1671-0320（2015）02-0069-04

2014-12-25，

2015-02-10

王 進（1980），男，山西保德人，2007年畢業(yè)于太原理工大學熱能與動力工程專業(yè)，碩士，工程師，從事汽輪機節(jié)能降耗工作；

原樹妮（1985），女，山西澤州人，2009年畢業(yè)于武漢理工大學會計學專業(yè)，從事電廠經(jīng)營指標統(tǒng)計及管理工作；

羅建萍（1984），女，廣西南寧人，2006年畢業(yè)于華北電力大學熱能與動力工程專業(yè)，從事電廠脫硫、超低排放項目管理工作。