陕西北元化工集团股份有限公司 陕西神木锦界 719319
摘要：空冷系统，即汽轮机排汽直接进入空冷凝汽器（Air Cooled Condenser，简称ACC），其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。直接空冷系统在国内起步较晚，在设计和运行上均缺乏更多经验，企业关注的不仅是空冷系统的经济性，更关心的是空冷系统的安全性，所谓安全性主要包括两个方面：一是夏季高温能否保证设计考核点的满发，二是在冬季低温条件下能否有效防冻。为此，在直接空冷系统设计和运行过程中有必要研究和总结冬季安全运行的措施。
关键词：空冷；冬季；防冻
一、空冷凝汽器冻结原理
1.蒸汽负荷过小或启动工况
蒸汽在顺流管束上部凝结，凝结水顺管壁流动。蒸汽未到达底部已基本凝结，底部不凝性气体组分较多，蒸汽分压很低，温度很低。凝结水在流动过程中与管外空气换热，水中热量不断散失，在靠近管束下部某处冻结。随着进入凝汽器蒸汽量的增加，能够对部分已冻结处的冰消融，而当蒸汽的推进速度不足以加热融化冻结区的冰冻，则造成传热管堵塞，蒸汽失去推进动力，冰冻逐渐增加，传热管或被冰冻损坏。
总的来说，造成凝汽器冻结有以下几个因素：
⑴热负荷太小，低于凝汽器最低防冻要求
⑵不凝性气体在凝汽器内部积聚，不仅会造成空冷系统启动时凝汽器的冻结，同时发生正常运行工况时凝结水在管束内冻结现象
不凝性气体存在并积聚的原因主要有：
⑴系统严密性差，空气泄漏率太大，超过真空泵的抽气能力，系统内不凝性气体排不出来
⑵各列抽真空管路阻力差异大，造成有部分列不凝性气体不能及时排出
⑶蒸汽在各单元分配不均匀，或同一列各单元风机风量差异太大
二、防冻措施
1.设计制造方面，把好系统气密性、严密性试验关
（1）应保证气密性试验系统24小时压升不超过5 kPa（考虑环境温度的变化）。
（2）应保证系统严密性试验时压力上升速度不超过100Pa/min。
（3）应着重检查排汽装置的焊接质量（很多电厂空冷系统的主要漏点聚集区）。
（4）应尽量杜绝空冷系统外设备，如汽机侧的空气泄漏。
（5）蒸汽分配管道设置隔离阀。
（6）设置挡风墙。
2.冬季启动运行方面
（1）前期准备
明确汽机启动曲线中汽机冲转后低压缸排汽量与时间的关系.
明确锅炉蒸汽量与时间的变化关系。
确定空冷凝汽器最小防冻流量与环境温度的关系。
确定旁路的设计流量。
某电厂汽机冷态启动曲线
（2）冬季启动注意事项
检查各测点，确保温度、压力等测点数据显示准确，尽量在白天温度高的时候启动空冷系统。根据汽机启动曲线及空冷凝汽器防冻流量要求，合理的选择蒸汽隔离阀关闭的数量。
当启动时环境温度过低，且蒸汽隔离阀全部关闭，汽机低压缸排汽量在规定时间内仍不能达到防冻流量要求时，应投入旁路运行。
建议准备一定量的帆布等材料，必要时（如大风等天气）用于封闭风筒或遮盖管束上表面，达到减小空冷凝汽器防冻流量需求，降低其防冻压力的目的，甚至起到解冻的作用。
3.冬季运行控制方面
冬季工况下，空冷凝汽器的防冻保护包括顺流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的回暖运行。防冻保护的优先级别从高至低依次为：顺流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的防冻保护、逆流管束单元的回暖运行。需密切监视空冷凝汽器凝结水的温度、抽气温度和每片管束的温度及每根翅片管的温度，尤其是每片管束最边上的翅片管的温度。每个间隔之间小门也要关闭，避免窜风。注意避免外部蒸汽被空冷凝汽器的风扇吸入，外部蒸汽的吸入会降低空气的干球温度，从而导致风机进风温度降低进而造成风机结冰。
（1）顺流凝汽器防冻保护
当某列同时出现下列条件时，触发凝结水过冷报警：环境温度 < 2 ℃；左、右侧任一凝结水温度 < 35℃。
说明：隔离排的凝结水温度只监视，不参与控制。
当某列同时出现下列条件时，过冷报警并触发顺流单元防冻保护：环境温度 < 2 ℃；左、右侧任一凝结水温度 < 30℃。
此时提高排汽压力设定值3KPa。15 分钟后，如果凝结水温度没有回升，则再联锁启动一台备用真空泵。
当凝结水温度 > 38 ℃时，延时5min，所有报警解除，停运备用真空泵，排汽压力设定值自动降低3KPa，回到正常的设定值，逆流风机恢复正常的压力调节，顺流单元防
（2）逆流凝汽器防冻保护
当某列同时出现下列条件时，触发抽真空过冷报警：环境温度 < 2 ℃；抽真空温度 < 25 ℃。
说明：隔离排的抽真空温度只监视，不参与控制。
当某列同时出现下列条件时，过冷报警并触发逆流单元防冻保护：环境温度 < 2 ℃；抽真空温度 < 20℃。
此时逆流风机以一定的速率降低至最低转速并停止，顺流风机则被锁定恒速转动。15 分钟后，如果抽真空温度没有回升，则再联锁启动一台备用真空泵。
当抽真空温度 > 30 ℃时，延时5min，所有报警解除，逆流风机转速以一定速率上升，顺流风机恢复正常的压力调节，逆流单
冻保护结束。
（3）逆流凝汽器回流循环
当环境温度 < 2 ℃时，则每列的两台逆流风机每隔30 分钟（调试时可调）以15Hz（30％）的频率反转5 分钟（调试时可调），其余风机继续运行。先从第1 列逆流风机开始，第1 列的两台逆流管束风机停止，经过一段等待时间（空转时间，5 分钟），被切换以15Hz 转速的反向旋转5 分钟（回暖），之后该风机被再次停机并经过等待时间（空转时间，5 分钟）后，该风机的速度被调整到与该排其他风机相同方向的速度上。然后第2 排的两台逆流风机投入，根据与前所述进行。随后其他排的逆流风机都如此操作。
隔离排的逆流单元不需要回暖，跳步即可。
当环境温度 > 5 ℃时，逆流单元回暖结束。
三、结束语
近年来我国对节约水资源工作越来越重视，尤其是西北地区，水资源非常匮乏，越来越多的火力发电厂将会引入空冷系统，高效、环保、节水的空冷技术将会得到大力发展。空冷凝汽器在高海拔或极寒地区的应用，当冬季气温低于0℃运行时，容易发生空冷岛冻结事故，尤其是在机组启动、停运阶段及低负荷运行阶段，因此，ACC的防冻措施非常重要，希望上述的应用总结能给今后其他企业空冷系统的运行维护提供一些借鉴和参考。
参考文献：
[1]温高主编.发电厂空冷技术.中国电力出版社，2008.
[2]张良瑜主编.泵与风机.中国电力出版社，2005.
[3]李润林，孙为民主编. 中国电力出版社，2006.
[4]田亚钊，晋杰主编.600MW直接空冷机组冬季运行防冻要点.中国电力出版社，2006.
作者简介：
燕瑞芬，出生于1986年11月，男，陕西神木人，大学本科学历，助理工程师。
论文作者:燕瑞芬,方忠夏
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/9
标签：凝汽器论文; 逆流论文; 风机论文; 凝结水论文; 温度论文; 蒸汽论文; 系统论文; 《防护工程》2019年12期论文;