冬季空冷機(jī)組的真空優(yōu)化運(yùn)行

丁福明

摘 要： 北方冬季溫度低，影響發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，因此對空冷機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化至關(guān)重要。本文以北方某公司的350MW（600MW）直接空冷機(jī)組冬季運(yùn)行狀況為參考，提出了實(shí)現(xiàn)冬季機(jī)組最佳真空運(yùn)行的操作方案，并對發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)停止和運(yùn)行時(shí)對應(yīng)的運(yùn)行監(jiān)視調(diào)整和解凍措施進(jìn)行了優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：空冷機(jī)組 真空 優(yōu)化運(yùn)行 防凍

中圖分類號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）03-0310-01

一、前言

在我國工業(yè)農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的大前提下，社會(huì)對電力的需求越來越大，使得我國的電力事業(yè)不斷擴(kuò)展壯大起來，并取得了不錯(cuò)的成就。然而發(fā)電站的建設(shè)和運(yùn)行在很大程度上受制于環(huán)境和氣候的影響，我國北方冬季干冷的氣候條件給電站的建設(shè)和運(yùn)行帶來了一定的挑戰(zhàn)和困難，對此，我們研究了相關(guān)的案例并進(jìn)行了有效的調(diào)查，提出了滿足空冷機(jī)組防凍要求下的最優(yōu)運(yùn)行方式，來最大程度的提高電廠的效益。

二、直接空冷機(jī)組系統(tǒng)介紹

以北方某公司的350MW（600MW）直接空冷機(jī)組為例，該機(jī)組空冷凝汽器共有6（8）列冷卻單元，每列冷卻單元有5（7）組空冷凝汽器，其中2組為逆流凝汽器其余的為順流凝汽器。蒸汽分配管將汽輪機(jī)低壓缸所排出的氣流分配到三十（五十六）組空冷凝汽器中，由于空冷凝汽器下方安置有軸流變頻調(diào)速冷卻風(fēng)機(jī)，使得排氣在空氣流過散熱器管束外表面時(shí)冷卻成水滴，從而流回到排汽裝置中去。為了保證機(jī)組能夠在冬季的溫度下能夠正常運(yùn)行，需要滿足在該條件下的空冷凝器的最小進(jìn)氣量，因此在空冷凝器的第一、二、五、六列（8列都有）分別設(shè)置進(jìn)汽蝶閥、凝結(jié)水回水蝶閥和抽真空閥，來隔離對應(yīng)的空冷凝汽器。[1]

汽輪機(jī)排汽的簡要流程可以概括如下，首先汽輪機(jī)排出的濕氣經(jīng)過空冷凝汽器配汽管，再流經(jīng)順流段空冷凝汽器散熱管束，然后在空冷凝汽器中凝結(jié)成水滴匯流到收集箱中，一些未冷凝的氣體經(jīng)過逆流段空冷凝汽器散熱管束，在逆流凝汽器頂部真空抽氣凝結(jié)，然后再到水環(huán)真空泵經(jīng)過汽水分離，最后將不凝結(jié)的氣體排入大氣中。

經(jīng)過實(shí)際操作來看，機(jī)組很容易發(fā)生空冷凝汽器結(jié)凍現(xiàn)象在啟動(dòng)停止和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，而且如果在操作過程中稍有偏差就會(huì)引起機(jī)組結(jié)凍現(xiàn)象發(fā)生，下面對冬季機(jī)組易結(jié)凍的現(xiàn)象和如何防止這一現(xiàn)象發(fā)生做出進(jìn)一步的分析，并就冬季空冷機(jī)組的真空優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

三、冬季真空優(yōu)化運(yùn)行

夏天由于氣溫高，導(dǎo)致機(jī)組背壓高和帶負(fù)荷能力有限，而冬季氣溫較低煤耗低，是空冷機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最好時(shí)間。為了盡可能的提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，我們應(yīng)該使機(jī)組保持滿負(fù)荷高效率運(yùn)行，并在機(jī)組處接近最小允許背壓的條件下進(jìn)行。[2]由于冬季溫度低，而機(jī)組要在低背壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，所以很容易出現(xiàn)空冷系統(tǒng)結(jié)冰的現(xiàn)象，這一隱患處理不好的話極易導(dǎo)致空冷管束變形損壞，給機(jī)組的安全作業(yè)帶來一定的隱患。我們立足于實(shí)踐出發(fā)，分析了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出了下列空冷機(jī)組真空運(yùn)行的優(yōu)化方案，在防凍工作有效開展的同時(shí)保持機(jī)組的高真空運(yùn)行。

1.根據(jù)大氣壓的變化及時(shí)調(diào)整機(jī)組的真空，參考負(fù)荷的情況，大致保持機(jī)組背壓在7-8kpa的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。[3]

2.冬季氣溫低，適合機(jī)組在高真空度的條件下經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，因此在這樣的條件下應(yīng)該積極與該地的電網(wǎng)調(diào)配有效溝通，盡量保持冬季滿負(fù)荷運(yùn)行，并將機(jī)組的檢修周期安排在溫度比較高的夏季進(jìn)行，這樣的話能夠有效的利用資源，避免浪費(fèi)的同時(shí)還能最大程度上提高公司的效益。

3.在冬季機(jī)組負(fù)荷較低的條件下，可以停運(yùn)部分列空冷風(fēng)機(jī)，但要參滿足空冷島在該環(huán)境溫度下的最小進(jìn)汽量。在停運(yùn)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)汽隔離閥開啟停運(yùn)單元的抽空氣門，保持隨時(shí)可以投入帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)（如果進(jìn)汽閥門不嚴(yán)，更容易結(jié)凍）。[4]在運(yùn)行列風(fēng)機(jī)頻率升到一定值時(shí)，要迅速投運(yùn)隔離的空冷單元。

4.在機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，要嚴(yán)密監(jiān)控各種空冷參數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)來看，為達(dá)到最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)要保持溫度在四十至四十一攝氏度之間，排汽溫度與凝結(jié)水母管溫差應(yīng)小于3℃，各列凝結(jié)水溫不低于37℃。若凝結(jié)水母溫度管與排汽溫度溫差過大，說明部分凝結(jié)水的溫度過低，這時(shí)應(yīng)該立即啟動(dòng)備用的真空泵，保證溫差小于3℃后，停止備用真空泵的運(yùn)行。[5]

5.在機(jī)組運(yùn)行時(shí)要最大程度上保證各列風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一致和各列空冷單元熱負(fù)荷均等。如果出現(xiàn)某列凝結(jié)水溫或抽氣溫度定于標(biāo)準(zhǔn)值，說明熱負(fù)荷不均勻，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該及時(shí)提高機(jī)組的背壓，降低風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，或者可以增加啟動(dòng)備用的真空泵，最終達(dá)到熱負(fù)荷一致的結(jié)果，保證機(jī)組的正常運(yùn)行。

6.由于北方冬季的風(fēng)俗（風(fēng)速）比較大，而直接空冷機(jī)組對風(fēng)速和風(fēng)向很敏感，所以不利風(fēng)的環(huán)境會(huì)使得機(jī)組背壓發(fā)生很大的變化，所以在機(jī)組運(yùn)行的過程中需要時(shí)刻監(jiān)控環(huán)境風(fēng)速。一般情況下當(dāng)風(fēng)速過高時(shí)，機(jī)組的空冷單元很容易發(fā)生凝結(jié)水過冷和熱負(fù)荷不均的現(xiàn)象，在這個(gè)時(shí)候工作人員要進(jìn)行及時(shí)的處理，防止部分冷卻單元出現(xiàn)不凝氣體的區(qū)域，造成空冷管中流體凝固而凍結(jié)，使得機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障。

7.冬季容易出現(xiàn)晝夜溫差相差比較大的情況，這就需要對機(jī)組空冷島加強(qiáng)檢查，防止因?yàn)闅鉁剡^低造成的機(jī)器故障，在溫度過低時(shí)，應(yīng)該及時(shí)關(guān)閉各個(gè)冷卻單元之間的隔離門，防止冷風(fēng)竄流，在運(yùn)行過程中一旦發(fā)現(xiàn)空冷管束翅片溫度低時(shí)要及時(shí)聯(lián)系專業(yè)人員進(jìn)行修復(fù)調(diào)整，防止事故的擴(kuò)大。

8.冬季機(jī)械停車時(shí)，應(yīng)該及時(shí)開啟高低旁調(diào)整，配合啟?？绽滹L(fēng)機(jī)，保證空冷島的最小進(jìn)汽量，防止空冷管束凍結(jié)造成的安全隱患。

四、空冷機(jī)組的最佳真空

根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)可知空冷機(jī)組的空冷風(fēng)機(jī)電耗約占機(jī)組發(fā)電量的千分之十五，而真空度的數(shù)值對機(jī)組運(yùn)行的損耗有很大的影響。最佳最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式是要達(dá)到機(jī)組功率和風(fēng)機(jī)耗能的最佳匹配。機(jī)組真空的提高需要風(fēng)機(jī)功率提高，而這增加了機(jī)組的能耗，真空的提高將會(huì)提高機(jī)組運(yùn)行的功率降低了熱耗。[6]最佳運(yùn)行模式就是要在機(jī)組功率和風(fēng)機(jī)能耗之間尋找一個(gè)最優(yōu)解，這個(gè)最優(yōu)解即為因提高真空所增加的電量和所增加的空冷風(fēng)機(jī)電耗之間的差的最大值所對應(yīng)的真空值，在這個(gè)真空值下運(yùn)行的機(jī)組，耗能最低，產(chǎn)能最大。為了是機(jī)組能夠在最佳真空值的條件下順利運(yùn)轉(zhuǎn)，需要及時(shí)根據(jù)負(fù)荷的大小，溫度的高低，風(fēng)機(jī)電耗的數(shù)值來確定不同的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和機(jī)組背壓。

五、空冷系統(tǒng)的維護(hù)

要實(shí)現(xiàn)空冷機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要工作人員在操作時(shí)定期進(jìn)行檢查。首要要按時(shí)做真空嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)真空系統(tǒng)的查漏，并利用停機(jī)檢修機(jī)對空冷系統(tǒng)隔離進(jìn)行風(fēng)壓檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。其次要加強(qiáng)對空冷系統(tǒng)管束散熱片的清洗和維護(hù)，北方地區(qū)冬天風(fēng)大霧霾大，很容易造成空冷管束內(nèi)部積灰，定期沖洗散熱片，有利于提高空冷島的工作效率，減少故障的發(fā)生。最后就是要對機(jī)組的疏水系統(tǒng)進(jìn)行定期的查漏工作，防止因閥門和系統(tǒng)內(nèi)漏帶來的機(jī)組損失。

六、結(jié)束語

電廠的建設(shè)和使用對我國經(jīng)濟(jì)有著重要的影響，關(guān)系到社會(huì)生活的方方面面，而電廠機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)在很大程度是上關(guān)系到電廠的效益。本文以北方某電廠350mw空冷機(jī)組為例分析了冬季空冷機(jī)組的最佳優(yōu)化運(yùn)行方案，在簡要介紹了機(jī)組運(yùn)行原理的同時(shí)，提出了相關(guān)的問題和解決辦法，為同類機(jī)組空冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供了有效的參考。

參考文獻(xiàn)

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