摘要：针对目前国内在投产运营350MW超临界间接空冷机组的过程中，偶尔出现因外部环境温度过低而出现机组冻损的现象，分析了机组冻损的研究原因，并总结了正常运行工作状态、停机状态、机组故障状态三种状态下的防冻策略，具有很重要的现实意义。
关键词：间接空冷机组；防冻
1 概述
1.1研究目的及意义
350MW国产超临界间接空冷机组在全国投产运营，机组运行效果突出，随着机组在我国北方电厂领域内的应用开展，一些问题也逐渐暴露了出来。这些问题主要来自于间接空冷机组的工作方式与工作环境，间接空冷机组在厂内运行时，散热器等重要组件是不可避免的置于在外部空气之中，受外界环境影响极大，例如北方的严寒气候非常容易导致散热器发生冻损事故，情况恶劣甚至会导致设备不能正常运行从而造成重大经济损失。
1.2间接空冷机组设备简介
350MW超临界间接空冷机组采用表面式凝汽器和垂直布置空冷散热器，系统通风设施为钢筋混凝土双曲线薄壳式风筒冷却塔，散热器装置一般是在直接暴露在外围，呈垂直布置。结构如图1所示。
图1 间接空冷机组结构原理图
间接空冷机组的工作流程简单易懂，首先汽轮机排汽进入表面式凝气器后，由循环冷却水进行冷却凝结。温度上升起来的水经过水泵升压进入冷却塔降温，冷却塔一般是自然通风的，和冲进的空气充分接触之后冷却水就继续流回表面式凝汽器，开始启动第二个循环。
2 间接空冷机组冻结、防冻机理
为了对间接空冷机组冬季防冻策略做出合理的分析与研究，不可避免地需要先对空冷系统冻损的原因机理分析基础。在我国北方地区，外界环境气温经常处于很低的范围，由此导致空冷系统内的流体能量不断减少，散发的热量通过管道散发出去，流体的温度降到冻点以下之后，流体就开始结冰，到最后便会减慢流动速度，最后堵塞在管道内，直至导致管道系统崩裂损坏，后果不堪设想。
由上面分析可知在外部环境气温的影响下，对间接空冷机组在冬季采取防冷措施是非常具有必要性的。如果环境温度太低的话，非常容易出现最大功率点背压值，间接空冷机组可以凭借冷却塔上百叶窗开合程度来控制冷塔中的冷却空气量，当百叶窗开放角度稍微减小一点时，冷却能力就会相应地适当下降，当冷却水的温度降到最低时，并维持此温度值直到为了避免结冻而不得不上升时，才达到了这一基本防冻措施的可控极限。
3 防冻策略分析
考虑到间接空冷机组工作状态主要可以分为正常运行状态、故障状态、停机状态，所以机组防冻策略主要也从三个角度去分别考虑，其中最关键的还是正常运行工作状态下机组的防冻策略，这是比重最大也是最关键的一部分。
3.1 正常运行状态下机组的防冻策略分析
3.1.1 百叶窗调整防冻
在冬季气温过低时，需要经常性、周期性地对百叶窗进行检查校准，目的是可避免出现百叶窗灵敏度降低导致运行不畅的现象，这就需要对百叶窗扇区做合理控制。标准冷却柱温度的调节细则主要有以下几点：当外部环境温度低于零下10摄氏度时，空冷各扇区最低冷却柱温度需要高于20摄氏度，否则就必须提升扇区出水温度，直至最低冷却柱温度不小于23摄氏度；当外部环境温度处于（-10，-5）摄氏度时，空冷各扇区最低冷却柱温度不能比17摄氏度还要小，应该使得扇区出水温度上升，直到最低冷却柱温度不小于20摄氏度；当外部环境温度在（-5，0）摄氏度之间时，空冷各扇区最低冷却柱温度需要高于16摄氏度，应该使得扇区出水温度上升，直到最低冷却柱温度不小于19摄氏度；当外部环境温度在（0，5）摄氏度之间时，空冷各扇区最低冷却柱温度需要高于15摄氏度，应该使得扇区出水温度上升，直到最低冷却柱温度不小于18摄氏度。
当冬季的环境风速高于5 m/s时，应注意风向对扇区冷却柱温度的影响，及时根据冷却柱温度，提高迎风面扇区的出水温度。在冬季寒夜时，不得放松对扇区管束的测温工作，根据各扇区百叶窗开度及冷却柱温度进行选择性测量，管束温度的测量位置，应距基管底部约60 cm高度，发现存在过冷情况，应及时采取措施。根据该电厂地理位置，应特别注意某些扇区的出水温度，及时关小该扇区的百叶窗。
3.1.2 循环冷却水防冻
如果采用的不是定速循环泵，那么是否运行循环水泵、如何变频调节是采取循环冷水防冻策略时要考虑的两个大问题，宗旨是在不违背空冷管束不冻损的基本原则上进行最佳真空度运行，循环水泵的关闭与开启都有着对应的细节操作，比如，当在机组运行过程中开启水泵时，需要同步打开循环泵出口的液控蝶阀，这是非常重要的一点，另外一点需要注意的是，在关闭水泵的时候必须在DCS控制屏画面中关闭先前开启的液控蝶阀，一个时间是循环水泵在何时停止运行，根据一般经验是DCS控制屏画标注循环水泵出口压力上升时就应该关闭循环水泵。
循环水泵工作状态改变时，DCS控制屏上会有相应地显示，比如状态改变为变频启动时，循环水泵出水口液控蝶阀会被显示“禁止操作”的标志，此时就等待循环水泵的工作频率逐渐上升，当超过25Hz这个阈值时，就需要消除控制屏的提示标志，开启循环水泵出口的液控蝶阀，同样的道理，在下一次停止出水口的液控蝶阀工作时，也要等工作频率降到阈值频率以下才能操作，随着DCS控制屏画面显示循环水泵的出口压力已开始上升，再关闭变频循环水泵的运行。
3.2 机组停机后防冻策略分析
机组停运后需要考虑的是如果管道内流体长期静止不动，那么冻结的可能性非常高，容易出现冻损现象，因此在一般在机组停运后需要每天都在规定时间内增添一到两台用于流通流体的补水泵，共同运行十到二十分钟，这个时间段可以根据外部气温大小合理调节，将地下储水箱的水泵至处于上方的膨胀水箱，同时让膨胀水箱中的水装满之后就会溢流到处于下方的储水箱，这样在流动的过程中以确保膨胀水箱内的水不会被冻结。另外值得注意的是，在启动补水泵时，还需要安排人监视工作情况，一旦发生异常情况就停止换水操作。冬季停机后，应尽快停运所有的循环泵，并开启冷热水管道的紧急泄水阀，并将系统内地面上的水排入地下储水箱。
3.3 机组故障时防冻策略分析
当机组故障时，还需要特别考虑此时的防冻措施，假设故障机组无法在规定时间内再次正常工作，那么就需要安排专人检查扇区的出水温度，并立即将所有扇区退出运行。如果发生循环泵跳闸，虽然可以在一台循环泵运行的条件下等待机组恢复，但是为了防止单台循环泵过负荷跳闸或扇区冷却管束内的水流速过慢而导致管束冻损，建议最好考虑启动备用循环泵；如果短时间内机组不能恢复正常工作状态，考虑停运循环泵，使扇段放水进行防冻。
4 结束语
依据间接空冷机组在现实生产运营中存在的现象提出了如何解决350MW超临界机间接空冷机组冬季冻损的问题，在分析机组结构与工作原理以及在外部气温过低出现冻损现象原因的基础上归纳总结了三种工作状态下350MW超临界间接空冷机组冬季防冻的策略，以上均是笔者在长期工做中积累的经验，希望能给大家一点参考。
参考文献：
[1]李春山.600MW机组间接空冷系统冬季防冻控制研究[J].电力安全技术，2010，12（06）：53-54.
[2]韩玉霞，李鑫，赵爽.350MW超临界间接空冷机组冬季防冻措施研究[J].电站辅机，2016，37（02）：23-26.
[3]官勇奇.高寒地区间接空冷机组冬季防冻措施[J].电子世界，2014（13）：187-188.
论文作者:杨小东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：机组论文; 温度论文; 水泵论文; 扇区论文; 摄氏度论文; 百叶窗论文; 冬季论文; 《电力设备》2018年第19期论文;