直接空冷凝汽器冬季防凍方案

侯欣妍

摘 要：直接空冷凝汽器在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣，尤其是北方富煤缺水地區(qū)。結(jié)合機(jī)組運(yùn)營(yíng)狀況對(duì)直冷系統(tǒng)嚴(yán)寒狀況下的防凍問(wèn)題進(jìn)行處理具有較高重要價(jià)值，并根據(jù)凍結(jié)原因制定防凍措施。該文結(jié)合空冷島結(jié)構(gòu)、運(yùn)營(yíng)、操作等方面在防凍處理中的措施進(jìn)行了探討，旨在為廠區(qū)直冷系統(tǒng)的防凍處理提供一定借鑒價(jià)值，從而維持整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性。

關(guān)鍵詞：直接空冷凝汽器；冬季防凍措施；直冷系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TK264.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

當(dāng)下電廠經(jīng)常采用的空冷機(jī)組包括3種形式：直接空冷、表面凝汽式間接空冷、復(fù)合式間接空冷。其中直冷機(jī)組和常規(guī)濕冷機(jī)組的主要差別在冷端部分，直冷借助外界環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，并非傳統(tǒng)冷卻器中的水介質(zhì)，因此，外界環(huán)境溫度變化即當(dāng)?shù)貧夂驐l件會(huì)對(duì)直冷系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。當(dāng)下國(guó)內(nèi)直冷機(jī)組大部分集中在西北地區(qū)，當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙大易導(dǎo)致嚴(yán)重的設(shè)備積灰問(wèn)題，同時(shí)當(dāng)?shù)囟具^(guò)于寒冷的氣候會(huì)引發(fā)設(shè)備管束凍裂。為此加強(qiáng)整個(gè)直冷機(jī)組冬季防凍問(wèn)題的分析至關(guān)重要。

1 極端低溫條件下防凍要求及原因分析

1.1 防凍要求

在低溫狀態(tài)下，空冷系統(tǒng)的運(yùn)行需要注意3個(gè)問(wèn)題。第一，保證系統(tǒng)的密閉性，按照SPX的標(biāo)準(zhǔn)要求，空冷系統(tǒng)的嚴(yán)密性需要達(dá)到100 Pa/min，而優(yōu)秀值需要達(dá)到50 Pa/min。備齊風(fēng)筒封堵簾，在對(duì)翅片采用覆蓋帆布封堵后，需要保證四周嚴(yán)密，使冷空氣無(wú)法吹透帆布。此外還需要準(zhǔn)備一些厚棉布簾，當(dāng)管束根部出現(xiàn)過(guò)冷的狀況時(shí)，對(duì)翅片以及凝結(jié)水聯(lián)箱根部采用保溫處理。第二，風(fēng)機(jī)各單元之間保證不串風(fēng)，密封門要處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)重點(diǎn)關(guān)注密封門的狀態(tài)，必要時(shí)還可以增加閉門器的數(shù)量對(duì)漏風(fēng)口進(jìn)行及時(shí)的封堵。第三，保證進(jìn)氣蝶閥2～3列嚴(yán)密狀態(tài)，在隔離后不會(huì)有蒸汽進(jìn)入其中，若不是極寒地區(qū)則沒(méi)有具體的指標(biāo)要求。

1.2 過(guò)冷原因

（1）空冷器發(fā)生泄漏或者是蒸汽流量不足會(huì)使得散熱管束內(nèi)進(jìn)入大量的空氣，蒸汽所占有的散熱空間就會(huì)被縮減，在泄漏點(diǎn)附近散熱管束的溫度會(huì)顯著減低，從而產(chǎn)生過(guò)冷狀況。

（2）如果能夠有效地控制排氣壓力，這樣就會(huì)使得排汽壓力始終高于真空泵組的抽氣限值，這樣就可以避免空氣和不可凝氣體的進(jìn)入和貯存，如果排氣壓力控制不得當(dāng)，則會(huì)造成空凝器中凝結(jié)水溫度過(guò)低，在較低的外環(huán)境下則容易出現(xiàn)結(jié)霜狀況。一般情況下，當(dāng)環(huán)境溫度持續(xù)低于2 ℃時(shí)，在空凝器逆流管束的上端容易出現(xiàn)結(jié)霜狀況，出現(xiàn)這種狀況的主要原因是該位置的不可凝物出現(xiàn)過(guò)冷。如果這種狀況持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)，比如一天或者幾天，則容易造成該位置的端口堵塞，使得不可凝氣體抽出較為困難。

（3）如果空凝器運(yùn)行出現(xiàn)異常狀況，象抽真空設(shè)備故障極易引發(fā)不凝氣無(wú)法排出、排汽壓力不穩(wěn)等現(xiàn)象，此時(shí)便容易引發(fā)過(guò)冷問(wèn)題。此時(shí)針對(duì)凝結(jié)水箱中的液體進(jìn)行溫度檢測(cè)便可發(fā)現(xiàn)過(guò)冷問(wèn)題。

（4）散熱面積一定的前提下，汽輪機(jī)排汽量越低、管束溫度越低。如果空冷島的控制為手動(dòng)模式，則逆流管束蒸汽流速低于順流管束，轉(zhuǎn)速發(fā)生改變的狀況下，內(nèi)部汽流量便會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，蒸汽此時(shí)便會(huì)再次進(jìn)行分配，對(duì)應(yīng)蒸汽流量偏低區(qū)域便會(huì)發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)象。同一時(shí)間，考慮到整個(gè)空冷設(shè)備的管束是相互連通的，凝結(jié)水箱內(nèi)部液體溫度不會(huì)發(fā)生較大波動(dòng)，即水箱不存在過(guò)冷現(xiàn)象，控制方面便無(wú)法及時(shí)做出保護(hù)動(dòng)作處理。正常工況下，逆流管束風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)高于順流管束，如果順流管束的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于逆流風(fēng)機(jī)，容易在順流段發(fā)生氣滯現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起管束堵塞。從中可分析出汽輪機(jī)在啟動(dòng)、關(guān)閉環(huán)節(jié)中，汽量低，凝結(jié)水易發(fā)生凍結(jié)問(wèn)題，此時(shí)最需要進(jìn)行防凍處理。

2 防凍措施分析

2.1 啟動(dòng)前準(zhǔn)備工作

空冷島系統(tǒng)啟動(dòng)前，需要核查凝結(jié)水系統(tǒng)，為了避免其發(fā)生凍結(jié)問(wèn)題，可進(jìn)行電伴熱、保溫處理，凍結(jié)后馬上處理至化開(kāi)后方可將凝結(jié)水管路投入運(yùn)營(yíng)，需要引起重視的是該環(huán)節(jié)中需要關(guān)閉疏水氣動(dòng)閥、進(jìn)汽蝶閥。此外，機(jī)組啟動(dòng)前不可提前開(kāi)啟軸封系統(tǒng)，需要啟動(dòng)風(fēng)煙系統(tǒng)后方可進(jìn)行相應(yīng)操作，軸封開(kāi)啟后便可進(jìn)行抽真空處理。

2.2 高、低旁暖管操作

主汽見(jiàn)壓后便可開(kāi)啟高旁調(diào)節(jié)閥門，對(duì)應(yīng)溫度升高后進(jìn)行調(diào)節(jié)門的判定和處理，該閥門開(kāi)度不可超過(guò)5 %。當(dāng)旁路調(diào)節(jié)門出現(xiàn)質(zhì)量缺陷發(fā)生內(nèi)漏問(wèn)題時(shí)，可暫不開(kāi)啟該閥門。高旁調(diào)節(jié)門內(nèi)漏狀況下，對(duì)其進(jìn)行暖管處理環(huán)節(jié)時(shí)需要考慮氧化皮脫落問(wèn)題，盡量提前投入高低旁運(yùn)作模式，結(jié)合當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度進(jìn)行最小進(jìn)汽流量的計(jì)算。

2.3 空冷機(jī)組啟動(dòng)要求

空冷島運(yùn)營(yíng)前需要先進(jìn)行整個(gè)機(jī)組的抽真空處理，背壓低于10 kPa后方可關(guān)閉抽真空體系，在機(jī)組包括在線測(cè)溫裝置的情況下可隨時(shí)觀測(cè)溫度差動(dòng)態(tài)；無(wú)相關(guān)裝置則需要相關(guān)作業(yè)人員對(duì)各個(gè)蒸汽管列進(jìn)行溫度測(cè)量。低溫狀況下，翅片的回暖速度低，首先要檢測(cè)管道的溫度，待溫度增加便可聽(tīng)到管束內(nèi)部冰片融化的聲音。對(duì)應(yīng)管束翅片上部溫度較高，且高溫區(qū)域會(huì)逐漸下移，當(dāng)整個(gè)管束的85 %均達(dá)到高30 ℃條件下、凝結(jié)水和抽真空系統(tǒng)高于40 ℃，便可打開(kāi)機(jī)組下部風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。再者，風(fēng)機(jī)需要先逆流、后順流啟動(dòng)，提高鍋爐燃燒程度，避免蒸汽量不足引發(fā)的危害。若翅片過(guò)冷則需要增加鍋爐的燃料，提高空冷進(jìn)汽量，避免列方向風(fēng)機(jī)頻率過(guò)高等引發(fā)的危害。保證風(fēng)機(jī)頻率高于30 Hz，背壓高于20 kPa后方可投入下一列。

2.4 開(kāi)啟蝶閥

機(jī)組運(yùn)營(yíng)中，如果列方向蝶閥關(guān)閉不嚴(yán)，需要及時(shí)關(guān)閉閥門進(jìn)行處理，避免因蝶閥問(wèn)題導(dǎo)致低進(jìn)汽量引發(fā)凍結(jié)問(wèn)題，降低管束被凍結(jié)概率。

2.5 停機(jī)環(huán)節(jié)

機(jī)組進(jìn)汽量下降，對(duì)應(yīng)熱負(fù)荷降低，先進(jìn)行進(jìn)汽蝶閥較嚴(yán)列的關(guān)閉，最后關(guān)閉不嚴(yán)列。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的鍋爐氧化皮問(wèn)題時(shí)，需要加強(qiáng)高低旁配合處理，從而降低再熱氣溫大幅變化現(xiàn)象。

3 運(yùn)行方面

3.1 采取隔離列

一般北方地區(qū)11月份便進(jìn)入冬季，環(huán)境溫度下降，機(jī)組風(fēng)機(jī)停運(yùn)，此時(shí)需要維持逆流段風(fēng)機(jī)正常運(yùn)作?？紤]到北方地區(qū)晝夜溫差大，為了降低空冷機(jī)組凍結(jié)概率，需要在當(dāng)?shù)販囟鹊陀谝欢囟认卤氵M(jìn)行列隔離。一般先隔離兩端進(jìn)汽列，原因在于兩端進(jìn)汽管會(huì)直接受到冷空氣作用，從而降低中間管段直接接觸冷風(fēng)的負(fù)面影響，一定程度上緩解了防凍壓力。

3.2 列封堵處理

考慮到大部分地區(qū)晝夜溫差較高，部分地區(qū)溫差高達(dá)20 ℃，同時(shí)夜間調(diào)峰低負(fù)荷運(yùn)行，風(fēng)機(jī)已經(jīng)全部停運(yùn)，無(wú)法進(jìn)行背壓控制。此時(shí)隔離列翅片仍易過(guò)冷，背壓降低難度大會(huì)引發(fā)煤耗率增加的危害。這一條件下可進(jìn)行裂封堵處理，封堵后可避免白日風(fēng)機(jī)頻率高、夜間風(fēng)機(jī)停運(yùn)引發(fā)的背壓無(wú)法控制現(xiàn)象。但需引起重視的是這一操作的危害不容忽視：封堵列之后便不會(huì)存在熱風(fēng)作用，抽真空系統(tǒng)的溫度便會(huì)明顯下降，逆流風(fēng)機(jī)此時(shí)需要進(jìn)行降頻、停風(fēng)處理方可維持抽真空系統(tǒng)的穩(wěn)定。

其次，拆除列風(fēng)筒，封堵單元，可降低無(wú)熱風(fēng)現(xiàn)象，這對(duì)低背壓控制較為有利?？绽鋶u不易發(fā)生凍結(jié)危害。極端低溫條件下可在翅片管頂部覆蓋帆布也可初步解決相關(guān)問(wèn)題。

再者，啟動(dòng)2臺(tái)真空泵，冬季2泵同時(shí)運(yùn)行，可快速抽出不凝氣。防凍環(huán)節(jié)中抽真空能力不足還可增設(shè)第3臺(tái)泵，逆流段不發(fā)生堵塞，順流單元便可正常運(yùn)行。

該文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)空冷機(jī)組低溫防凍問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在為電廠機(jī)組的安全運(yùn)營(yíng)提供一定參考價(jià)值。

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