摘要：现阶段，随着社会的发展，现代化建设的发展也越来越完善。目前，我国电力事业已经发展壮大，取得了举世瞩目的成绩。尽管北方缺水的自然条件对电站的建设及投产有一定的制约，但随着直接空冷技术的日趋成熟，北方富煤缺水的地区电站建设及运行也都取得了长足的发展，使该地区的电力发展突破窘境，电力供应源源不断。研究表明，直接空冷机组能比同类型湿冷机组节水约50%～70%。但直接空冷机组受外界气象条件影响大，夏季高背压运行影响机组负荷和安全，空冷凝汽器在冬季启停、低负荷运行时段的防冻问题尤为突出，这些都需要在生产运行中采取有效、合理的措施予以控制。
关键词：350MW空冷岛；冲洗；经济型分析
引言
在我国工业农业不断发展的大前提下，社会对电力的需求越来越大，使得我国的电力事业不断扩展壮大起来，并取得了不错的成就。然而发电站的建设和运行在很大程度上受制于环境和气候的影响，我国北方冬季干冷的气候条件给电站的建设和运行带来了一定的挑战和困难，对此，我们研究了相关的案例并进行了有效的调查，提出了满足空冷机组防冻要求下的最优运行方式，来最大程度的提高电厂的效益。
1直接空冷机组汽水系统简介
以北方某350MW直接空冷机组为例，机组采用哈空调生产的机械通风直接空冷系统（ACC）冷却系统，其机组空冷凝汽器分为6列冷却单元，每列有5组空冷凝汽器，其中3组为顺流凝汽器，2组为逆流凝汽器。汽轮机低压缸排汽经排汽装置进入蒸汽分配管，由蒸汽分配管分配至30组空冷凝汽器，在每组空冷凝汽器下方均布置有轴流变频调速冷却风机，空气流过散热器管束外表面将排汽凝结成水，流回到排汽装置。此外，为了保证冬季工况下空冷凝汽器的最小进汽量，在空冷凝汽器第1列、第2列、第5列、第6列分别设有进汽蝶阀、凝结水回水蝶阀和抽真空阀，用以隔离对应的空冷凝汽器。汽轮机排汽→空冷凝汽器配汽管→顺流段空冷凝汽器散热管束→空冷凝汽器凝结水汇流集箱(部分乏汽和不凝结气体)→逆流段空冷凝汽器散热管束→逆流段凝汽器顶部真空抽气(极少部分乏汽和不凝结气体)→水环真空泵(汽水分离)→排至大气。通过实际的运行经验发现，机组往往在启动、停止以及低负荷运行时容易发生空冷凝汽器结冻现象。并且在监视、控制以及操作过程中稍有不当甚至会出现大面积结冰现象。下面就将机组实际启动及运行过程中容易结冻及如何防冻、解冻的措施做进一步分析。
2直接空冷机组冬季运行中防冻监视的
主要参数北方冬季极寒天气下，环境温度往往能够降到－20℃以下。各排空冷凝汽器在逆流段翅片管及凝结水下联箱部位很有可能发生局部冻结现象。另外，目前直接空冷系统设计的温度监测点数量较少。单纯采用DCS画面测点监视不能及时发现空冷凝汽器散热管束结冻情况。还需要就地实测空冷凝汽器各散热翅片的表面温度，从而判断实际的结冻状况。就空冷系统目前的运行状况，为保证其冬季能够安全可靠地运行，需要重点监视以下几个参数，针对其变化采取相应措施。
2.1机组的运行背压
机组的背压是其安全经济运行的有效指标。但在冬季往往受防冻压力的影响。一般来说，冬季环境温度越低，其对应的空冷凝汽器管束防冻要求进入的最小蒸汽量越大，所需最小热量也越高，相对于机组所带的负荷也越高，导致运行背压高，相对应的排汽温度越高、排汽量越大，其排汽热量也越大，有利于防冻。但是，这样会降低机组经济性。机组在提高背压运行期间，应注意控制背压值与背压保护曲线间留出相应的裕量，防止大风造成背压突变引起跳机事故。
2.2逆流段的抽气温度
逆流段各个冷却单元的抽气温度是各排空冷凝汽器是否正常运行的综合反映，但在冬季极寒天气中即使抽气温度较高，也不能完全确保所有逆流区空冷翅片都不结冰。机组在冬季实际运行中就曾发现，在环境温度低于－10℃、逆流段真空抽气温度高于20℃的情况下，部分逆流段空冷翅片仍然出现过局部结冰的现象。
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2.3各排空冷凝汽器凝结水联箱实测温度
空冷凝汽器在运行过程中绝大部分的蒸汽在顺流凝汽器中凝结成水。而逆流式凝汽器仅仅凝结少量的蒸汽，大部分为不凝结气体。实测凝结水回水联箱内温度可以直观地反映出顺流凝汽器的散热效果，可作为空冷岛是否结冻的有效监视指标。启动过程中不仅需要就地实测所有通汽的散热器管束表面温度，确保其实际温度高于50℃，且各排无较大偏差(允许偏差小于等于10℃)，并且各排散热器凝下联箱凝结水所有位置的连续实测温度均≥50℃，各排逆流散热器抽空气口温度均≥40℃，有异常时应增加检查和测量次数。保证空冷凝汽器各个死角均无结冻。
3冬季真空优化运行
夏天由于气温高，导致机组背压高和带负荷能力有限，而冬季气温较低煤耗低，是空冷机组经济运行的最好时间。为了尽可能的提高机组运行的经济性，我们应该使机组保持满负荷高效率运行，并在机组处接近最小允许背压的条件下进行。由于冬季温度低，而机组要在低背压下运转，所以很容易出现空冷系统结冰的现象，这一隐患处理不好的话极易导致空冷管束变形损坏，给机组的安全作业带来一定的隐患。我们立足于实践出发，分析了大量的实验数据，提出了下列空冷机组真空运行的优化方案，在防冻工作有效开展的同时保持机组的高真空运行。
3.1根据大气压的变化及时调整机组的真空，参考负荷的情况，大致保持机组背压在7-8kpa的范围内运转。
3.2冬季气温低，适合机组在高真空度的条件下经济的运行，因此在这样的条件下应该积极与该地的电网调配有效沟通，尽量保持冬季满负荷运行，并将机组的检修周期安排在温度比较高的夏季进行，这样的话能够有效的利用资源，避免浪费的同时还能最大程度上提高公司的效益。
3.3在冬季机组负荷较低的条件下，可以停运部分列空冷风机，但要参满足空冷岛在该环境温度下的最小进汽量。在停运时，关闭进汽隔离阀开启停运单元的抽空气门，保持随时可以投入带负荷运转的状态（如果进汽阀门不严，更容易结冻）。在运行列风机频率升到一定值时，要迅速投运隔离的空冷单元。
3.4在机组正常运转的过程中，要严密监控各种空冷参数，根据实验来看，为达到最佳的运转状态要保持温度在四十至四十一摄氏度之间，排汽温度与凝结水母管温差应小于3℃，各列凝结水温不低于37℃。若凝结水母温度管与排汽温度温差过大，说明部分凝结水的温度过低，这时应该立即启动备用的真空泵，保证温差小于3℃后，停止备用真空泵的运行。
3.5在机组运行时要最大程度上保证各列风机的转速一致和各列空冷单元热负荷均等。如果出现某列凝结水温或抽气温度定于标准值，说明热负荷不均匀，这个时候应该及时提高机组的背压，降低风机的风速，或者可以增加启动备用的真空泵，最终达到热负荷一致的结果，保证机组的正常运行。
结语
总之，空冷系统的防冻问题，特别是在机组处于“三低”(低气温、低负荷、低排汽压力)的工况下或者是冬季正在启动时的防冻问题，需要引起足够的重视，在机组的整个运行期间需要对各管束的温度进行定期的检查，及早发现问题，及早采取措施，尽量将损失减到最小。本文以350MW机组为例，分析总结得出了直接空冷系统凝汽器在北方冬季启停及运行时的防冻措施及解冻的一些方法，在运行中随着外界环境温度、排汽热负荷的变化，也摸索出了一些对应的策略，并且也取得了不错的效果。同时为同类机组直接空冷系统的设计和运行提供了重要的参考价值。
参考文献:
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[2]王金平,安连锁.直接空冷机组夏季度夏措施及发展趋势[J].山东电力技术,2010.
[3]武爱霞.高压水清洗空冷散热翅片的应用分析[J].电力安全技术,2013.
论文作者:白智勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：凝汽器论文; 机组论文; 温度论文; 冬季论文; 逆流论文; 负荷论文; 凝结水论文; 《电力设备》2019年第6期论文;