（酒泉钢铁集团有限责任公司能源中心电力研究所 甘肃嘉峪关 735100）
摘要：间接空冷机组在极端气候环境下运行危险点众多，若控制不好，易造成间接空冷散热器管束冻结、凝汽器背压波动大等问题，为使该问题得到解决，冬季运行时需适当关闭百叶窗，常常忽略机组经济性保持循环水高水温运行，造成背压偏高发电煤耗上升。本文介绍了350MW机组间接空冷塔在冬季，如何采取有效措施，降低扇区出水温度，在满足机组间冷防冻的要求下，控制机组在最优情况下运行，降低机组背压，节省发电煤耗。
关键词：间接空冷；出水温度；百叶窗；背压
1 引言
近年来我国北方地区电力工业发展迅速，间接空冷机组由于它具有显著的节水能力，因此在北方缺水的地区得到了广泛的应用。随着间接空冷技术的普遍应用随之而来的问题也逐渐凸显，间接空冷机组在冬季环境温度较低时凝汽器的换热效果较好，但由于冷却塔的进风为自然进风状态，当热负荷确定的条件下，其冷却能力直接取决于环境因素。在冬季低温、风速大的状态下，散热器翅片管内的循环水产生较大过冷，可能会使翅片管管束内部结冰，使散热器翅片管变形或冻裂，造成永久性损害。目前提高扇区出水温度可有效防止扇区散热器冻结问题，但机组背压的升高又会降低机组运行的经济性，两种情况互相矛盾又互相制约；这就需要我们探索并掌握哈蒙式间冷空冷系统间冷塔冷却扇段结冰关键参数和临界条件，对极端天气影响机组安全运行的原因、机理进行深入的分析和研究，降低冷端热源损失，在安全裕度内降低机组背压，实现精准控制，使得本项目具有向同类型电厂推广的价值；制定出一套较为成熟的间冷塔出水温度控制措施，降低发电煤耗，提高机组经济性。
2 导致间接空冷散热器翘片管束冻结的原因
2.1 冻结机理
为了在实践中更好地解决散热器的防冻问题，必须首先对散热器冻结机理有比较清楚的了解。散热器的散热大致分为3个过程：⑴ 翘片管内热水与管内壁的对流换热；⑵ 管内壁与外壁及翘片的导热；⑶ 管外壁及翘片表面与冷空气的对流换热。散热器冻坏应有两个条件：一是环境温度低于0℃；二是铝管内的水停止流动。环境温度是无法人为控制的，所以在冬季，防冻问题归根到底是要防止散热器铝管内的水流中止。
2.2 防冻试验结论
严冬季节散热器内断流后水温的下降速度如何，不同环境温度下，不同环境风速、不同的进塔水温对冻结速度有何影响，百叶窗的不同开度对循环水温的影响又如何，为了解决这一系列问题，寻求散热器防冻的有效途径，在能源中心发电三分厂#3机组上进行了不同环境温度下风速对扇区出水温度影响的试验，以及间冷塔扇区翘片管束模拟结冻试验，实验结果表明：⑴ 环境温度对散热器结冻的影响比改变进塔水温的影响大的多；⑵ 冬季时，六个扇区同时投运比只投运部分扇区更为合理，而且各个百叶窗的开度均衡地控制在30%以下；⑶ 以保护可靠为前提，寒冷天气（试验温度-15℃）机组按照经济背压组织运行，正常情况不会发生间冷结冻事件。
3 间冷塔扇区百叶窗同步校验及逻辑优化
3.1 间冷塔在冬季运行工况下，为保证各扇区百叶窗开度一致、进风量均匀，进而避免冷却三角出现局部过冷而造成散热器局部受冻，甚至造成散热器大面积冻裂的后果，要求间冷塔各扇区百叶窗必须同步；因此间接空冷系统进入防冻期前，要完成百叶窗同步性校验工作，未校对的按照当前设定的百叶窗偏置保证其同步性。
3.2 背压自动控制优化
背压自动控制系统调节在加减负荷过程中背压调节品质差，不能将背压在短时间内稳定在给定值附近。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对百叶窗调节速率及PID参数进行修改完善，实现百叶窗跟踪迅速，满足负荷波动时背压控制的稳定性，减小扇区出水温度波动范围，进而降低机组背压。因此，对原背压自动控制逻辑进行了如下优化：⑴ 原设计百叶窗调节速率在30%开度以下为0.5°/min，此逻辑已不能满足需要，现改为百叶窗调节速率在30%开度以下为1°/min；⑵ 原设计百叶窗PID调节死区为3%，现将调节死区改为1%；通过对以上逻辑优化，提高百叶窗调节的灵敏性和准确性，实现了百叶窗自动跟踪线性良好。
4 间冷塔扇区冷却柱温度测点优化
由于冷却柱温度以及扇区出水温度在空冷冬季运行防冻期起着至关重要的监视手段，因此测点的数量以及测量的准确性也成为影响空冷系统冬季安全运行的重要因素。
4.1 改变或增加间冷塔冷却三角目前测温点的数量和位置，保证对冷却三角内介质温度进行实时监控。优化前间冷塔每个扇区12个三角中，只在其中两个三角最底端装设温度测点，来监测扇区的运行温度，而间冷塔易冻部分在冷却三角的最顶端，温度监视点不足以反映扇区运行时的真实情况。此次优化改造在每个扇区两端的冷却三角最顶端加装温度测点，安装部位在每个冷却三角第一根及第六根抽空气管对应的散热片中间部位，距离抽气口下方2米处。这是前期对散热管束通过热成像仪进行长期观察发现此位置是温度最低的部位，通过对此部进行时时的监控就能够掌握冬季间冷扇区温度分布规律。对冷却三角的测温点和测温部位进行优化，能有效避免间冷塔冷却三角的冻裂情况发生。
4.2 对间冷塔冷却柱温度测点进行校准
由于冷却柱温度元件插入散热器翅片后未接触至回水管束上，所以不能真实反映冷却三角最低温度，利用检修将冷却柱温度测点进行校准，保证测量的准确性。
5 空冷系统防冻优化应用情况
5.1 间冷塔扇区百叶窗同步校验及逻辑优化得到应用后取得了非常理想的效果，背压控制稳定效果得到了明显好转。目前我公司冬季平均背压可达到7.45KPA,运行背压大幅降低，很大程度上解决了因环境因素突变，百叶窗跟踪缓慢而造成的间冷扇区结冻问题，因防冻导致机组背压高位运行的状态也得到了有效控制，降低机组发电煤耗，为企业带来了较大的经济效益。
5.2 间冷塔扇区冷却柱温度测点优化后取得了良好的效果。运行人员在控制室DCS上便能对空冷系统产生过冷的部位基本能够掌握，能够及时判断出空冷产生过冷的区域，并根据产生过冷区域的部位及早采取相应措施。大大减轻了运行人员巡检负担，同时也为下一步防冻控制优化奠定基础。
6 结束语
空冷机组虽然在节水方面突出，但一般在冬季严寒地区迫于防冻压力又不得已提高背压运行，因此提高空冷机组的经济性就显得尤为重要。本文以解决冬季防冻与经济运行间的矛盾为出发点，通过优化空冷机组百叶窗控制逻辑及监视系统等技术改造实现了机组的低背压运行，达到了经济运行的目的。
参考文献：
[1]王燕东，王卫东．高寒地区空冷系统防冻控制优化及节能技术研究．中国电机工程学会清洁高效发电技术协作网会，2014．
[2]间接空冷系统课件（专业组）．神华神东电力新疆准东五彩湾电厂运行实习队培训课件，2011，22-23．
[3]马和平，桂景海．《二号间冷塔扇区冷却三角冻裂原因分析及事故防范措施》．酒泉钢铁集团有限责任公司能源中心发电三分厂技术措施，2016.
论文作者:崔振涛
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/15
标签：百叶窗论文; 机组论文; 扇区论文; 散热器论文; 温度论文; 冬季论文; 过冷论文; 《电力设备》2017年第21期论文;