330MW循環(huán)流化床直接空冷機組凝汽器在冬季低背壓運行防凍分析

摘 要：針對300MW循環(huán)流化床直接空冷機組冬季運行的問題，在安全運行的情況下，進行低背壓節(jié)能運行，制定了相關(guān)的安全運行措施，希望這些經(jīng)驗對大型直接空冷機組冬季安全經(jīng)濟運行有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：300MW循環(huán)流化床直接空冷機組；低背壓運行；冬季防凍

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.174

1 直接空冷系統(tǒng)的構(gòu)成及空冷散熱器凍結(jié)原因分析

1.1 系統(tǒng)的構(gòu)成

以內(nèi)蒙古京泰電廠兩臺直接空冷為例，每臺機組設(shè)30個冷卻單元，共布置6列空冷器，每列為5個冷卻單元。每列共有1個逆流單元和4個順流單元，單臺空冷凝汽器的總散熱面積為803977 m2。每個空冷凝汽器單元下部安裝一臺直徑約為9.144m的軸流風(fēng)機，所有風(fēng)機均采用變頻調(diào)整電機，每臺電動機功率110Kw?？绽涔苁鋮s元件采用單面覆鋁鋼基管、鋁翅片、單排管結(jié)構(gòu)。汽輪機低壓缸排出的乏汽，經(jīng)由一根直徑為DN5500mm的排汽管道引出廠房外，垂直上升到47.93米高度后，分出6根直徑為DN2600mm的蒸汽分配管，將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。當(dāng)乏汽通過配汽聯(lián)箱流經(jīng)空冷凝汽器的翅片管束時，大量的冷空氣被軸流風(fēng)機（直徑9.14m ，電機功率132kw，調(diào)速范圍20～110﹪額定轉(zhuǎn)速）吸入，通過翅片管的外部進行表面換熱，使乏汽凝結(jié)成水。

1.2 空冷凝汽器的凍結(jié)原因分析

凍結(jié)原理：在機組處于空負(fù)荷或低負(fù)荷運行時，進入空冷散熱器的蒸汽流量很小，當(dāng)蒸汽由空冷散熱器進汽聯(lián)箱進入冷卻管束后，在由上而下的流動過程中，冷卻管束中的蒸汽與外界冷空氣進行熱交換后不斷凝結(jié)。由于環(huán)境溫度遠遠低于水的冰點溫度，其凝結(jié)水在自身重力的作用下，沿管壁向下流動的過程中，其過冷度不斷增加，當(dāng)?shù)竭_冷卻管束與凝結(jié)水聯(lián)箱接口處時達到結(jié)冰點產(chǎn)生凍結(jié)現(xiàn)象。通常在運行中來講，空冷散熱器的凍結(jié)原因如下：

（1）當(dāng)環(huán)境溫度低于冰點溫度時，蒸汽流量偏少而冷卻空氣量大。

（2）當(dāng)環(huán)境溫度低于冰點溫度時，蒸汽流量未能滿足空冷系統(tǒng)最小防凍流量。

（3）當(dāng)環(huán)境溫度低于冰點溫度時，各列蒸汽流量分配不均。

（4）當(dāng)環(huán)境溫度低于冰點溫度時，空冷風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制不當(dāng)造成冷卻空氣過?；蚓植窟^冷凝。

（5）當(dāng)環(huán)境溫度低于冰點溫度時，不凝結(jié)氣體集聚。

2 正常運行時空冷島防凍風(fēng)機的一般調(diào)整原則

（1）運行空冷島風(fēng)機應(yīng)盡可能全部投入自動，空冷風(fēng)機的轉(zhuǎn)速盡可能一致，空冷島防凍保護全部投，空冷島的背壓在保證空冷島不凍結(jié)的前提下盡可能降低。

（2）空冷島風(fēng)機的調(diào)整必須樹立整體觀念。對空冷島整體的翅片溫度情況和全部空冷島風(fēng)機轉(zhuǎn)速全面了解后再進行空冷島風(fēng)機的轉(zhuǎn)速調(diào)整，嚴(yán)禁個別或局部風(fēng)機高轉(zhuǎn)速運行而其他風(fēng)機轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)速運行。

（3）空冷島運行時在熱工測點溫度顯示正確的前提下保證各列盤前凝結(jié)水溫不低于38°，抽空氣溫度不低于32°；加強對凝結(jié)水過冷度的監(jiān)視，控制過冷度不超過5℃，過冷度較高時增啟一臺真空泵。

（4）空冷島風(fēng)機的調(diào)整必須堅持就地測溫調(diào)整的原則。因空冷島的熱工測點及TME-8000空冷凝汽器溫度場在線監(jiān)測系統(tǒng)不能全部反應(yīng)空冷島的真實運行情況，嚴(yán)禁只根據(jù)盤前熱工測點顯示數(shù)值盲目對空冷風(fēng)機作出調(diào)整。

（5）空冷風(fēng)機應(yīng)保持連續(xù)健康運行。應(yīng)加強檢查和維護空冷風(fēng)機減速箱及電機軸承，防止頻繁的轉(zhuǎn)速變化使空冷風(fēng)機電機軸承損壞從而損壞電機，從而造成個別空冷風(fēng)機的轉(zhuǎn)速無法調(diào)整?？绽滹L(fēng)機的檢修盡可能安排在白天進行且夜班恢復(fù)。

（6）對因環(huán)境風(fēng)場影響的個別冷卻單元要加強調(diào)整。（各列與擋風(fēng)墻相鄰的風(fēng)機翅片及與相鄰機組相鄰的翅片），特別在有大風(fēng)時更要及時調(diào)整。嚴(yán)禁值班員個人改變設(shè)計風(fēng)場進行人為干預(yù)。對必須做出調(diào)整的情況需請示值長或?qū)I(yè)專管部門領(lǐng)導(dǎo)同意時方可進行。保持各冷卻單元入口小門和空冷島入口小門及時常閉。

（7）密切關(guān)注天氣變化情況。充分考慮天氣變化對空冷島環(huán)境風(fēng)場的影響及對空冷島換熱的影響，及時做出調(diào)整。遇大風(fēng)及暴雪要根據(jù)風(fēng)向風(fēng)速對邊界風(fēng)機翅片進行檢查，及時做出調(diào)整。禁止雪天造成空冷翅片外壁結(jié)冰。

（8）定期做好機組的真空嚴(yán)密性檢查。保證空冷島的嚴(yán)密性，防止空冷翅片管因泄露造成流量不均而使空冷島的凍結(jié)。

（9）加強對排汽裝置補水量的監(jiān)視。加強對排氣裝置水位的校核檢查，確保其可靠投入正確顯示。防止因排汽裝置水位失準(zhǔn)（特別在高加事故疏水打開時）盲目補水造成排氣裝置高水位造成汽輪機排汽受阻使空冷島凍結(jié)。同時除鹽水補水流量意外增大要加強分析，要考慮到空冷島凍結(jié)的可能。

（10）考慮空冷防凍及機組經(jīng)濟運行的需要，按對應(yīng)負(fù)荷下的阻塞背壓曲線設(shè)定背壓?？绽鋶u的防凍維持背壓可根據(jù)實際空冷島的情況做出具體調(diào)整，但偏差不應(yīng)大于3kpa。同時密切關(guān)注背壓報警曲線，防止背壓保護動作。

（11）特殊情況需空冷風(fēng)機全部及大部分手動調(diào)整進行解凍時，應(yīng)密切監(jiān)視背壓及加強就地測溫檢查。

3 結(jié)語

京泰發(fā)電公司通過對直接空冷機組運行工況的分析及進行調(diào)整，明顯起到了節(jié)能降耗、使機組安全過冬的效果。通過不斷科學(xué)地進行試驗，總結(jié)經(jīng)驗，直接空冷技術(shù)將為電廠的節(jié)能降耗和安全穩(wěn)定運行做出更大貢獻。

參考文獻：

[1]馬義偉.空冷器設(shè)計與應(yīng)用[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[2]北京龍源空冷器設(shè)計說明書.

[3]趙曉東.大型直接空冷系統(tǒng)蒸汽流量分配研究及運行策略[D]. 華北電力大學(xué)，2013.

[4]鄭衍娟.火電廠直接空冷系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[D].山東大學(xué)，2012.