600MW直接空冷机组的防冻浅析魏勇

600MW直接空冷机组的防冻浅析魏勇

魏勇

（陕西德源府谷能源有限公司陕西榆林719407）

摘要：由于北方地区缺水，大部分电厂都采用了空冷机组，每到冬天，空冷机组防冻问题成为一个非常棘手的问题。另外由于空冷机组使用了大量的冷却风机，因而厂用电率较大，制定合理的优化运行方式，降低厂用电率显得非常重要。基于此，文章探讨了600MW直接空冷机组的防冻措施。

关键词：600MW；空冷机组；防冻措施

一、直接空冷系统概述

某电厂2×600MW机组是四川东方汽轮机厂采用日本日立技术设计成产的首台NZK600-16.7/538/538型亚临界、一次中间再热、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机。直接空冷系统是由斯必克斯公司生产的双排管直接空冷，主要由以下三部分组成：

1、空冷散热器

汽轮机排汽经凝汽器下方设置的排汽装置后，再经两根OD6020的排汽主管道穿过汽机房外。排汽主管道垂直上升到水平管后，从水平管上分别接出4根上升蒸汽分配管，水平与空冷散热器上联箱连接。

空冷散热器搁置在45m高的散热器平台之上，56组空冷散热器分为八个冷却单元垂直A列布置，每个冷却单元有七组空冷散热器，其中有五组为顺流，第三、六组为逆流。每组空冷散热器以接近60℃角组成等腰三角形A型结构。空冷散热器中顺流散热器管束是冷凝蒸汽的主要部分，可凝结75-80％的蒸汽。逆流散热器管束主要是为了将系统内的空气和不凝结的气体排出。避免运行中在空冷散热器内的某些部位形成死区，冬季发生冻结。

2、空气冷却系统

64台变频冷却风机设置在每组空冷散热器的下部，使空气流过散热器外表面将排汽凝结成水，顺管壁流入冷却管束的凝结水箱。

3、抽空气系统

抽空气管道接在每一个冷却单元逆流空冷散热器的上部，运行中不断将空冷散热器中的空气和不凝结的气体抽出，以保持系统真空。

二、空冷系统结冻原因

空冷岛蒸汽分配管和凝结管束存在漏点导致管束内聚集空气使空冷散热器内的某些部位形成死区，部分管束内水蒸气分压力降低，造成凝结水过冷度增大，管束结冻损坏。机组处于空负荷或低负荷运行时，蒸汽流量很小，此时即使将所有风机全部停运，由于此时蒸汽流量很小，当蒸汽由空冷凝汽器进汽联箱进入冷却管束后，在由上而下的流动过程中，冷却管束中的蒸汽与外界冷空气进行热交换后不断凝结。由于环境温度很低，远远低于水的冰点温度，其凝结水在自身重力的作用下，沿管壁向下流动的过程中，其过冷度不断增加，当到达冷却管束的下部（即冷却管束与凝结水联箱接口处）时达到结冰点产生冻结现象。在冷却过程中蒸汽不断凝结并不断在冷却管束的下部冻结，使冷却管束与凝结水联箱接口处被全部冻结，从而造成冷却管束内的蒸汽发生滞流，最终使冷却管束冻坏。

三、机组启停期间的防冻措施

1、锅炉点火前

保证空冷岛真空严密性的基础上应检查高、低压旁路关闭，至排汽装置的所有疏水门关闭，打开主再热蒸汽至锅炉疏水扩容器及厂房外的所有疏水门。关闭空冷岛各列（除第四列外）空冷凝汽器进汽蝶阀；凝结水门及抽空气门开启。机组送轴封后启动三台水环真空泵开始抽真空，此时锅炉点火。在空冷系统投运前两小时投入空冷凝汽器进汽隔离门、凝结水门、抽空气门电加热，确保阀门开关灵活。

2、锅炉点火后

锅炉采用对空排汽的方法进行升温、升压，主汽压力达到4～5MPA时，打开其他所有管道疏水门；关闭抽真空旁路门，并开高低旁路，锅炉配合加大蒸发量（至少150t/h），快速向空冷岛大量进汽。同时启动第4列的3、6单元逆流风机最小转速正转。当第4列抽空气介质温度、疏水温度开始由环境温度明显回升或上升至0℃时，启动顺流风机。关闭锅炉对空排汽，同时将机组管道疏水倒入排汽装置。在投入旁路后将机组背压逐渐升高到25～30Kpa。此时，第四列空冷凝汽器已投入运行，控制其凝结水温度在45～55℃之间；抽空气温度在40℃～45℃之间运行，并维持空冷岛系统过冷度在3～5℃之间。

3、旁路系统投入后

根据排汽温度投入低压缸喷水，控制低压缸排汽温度在60～70℃之间。投入疏扩减温水，控制疏水扩容器温度在70～80℃之间。确保先启逆流单元风机，后启顺流单元风机，停运时操作反之，并时刻保持逆流风机转速高于或等于顺流风机的转速，以确保蒸汽、凝结水自然流动畅通，防止形成气阻。必须将空冷置于自动运行方式，确保顺流防冻保护、逆流防冻保护以及回暖加热循环一直处在正常投用状态。

4、机组并网后

应尽量加快带负荷速度，以增大蒸汽流量，使得整个翅片管束的流程中都能存在汽水混合物.减小结冻的可能性。启动过程中设专人每小时对空冷各排、各列凝结水温度就地实测一次，并详细记录温度低点位置，包括几列几排的左侧还是右侧，以利于比较、总结，发现异常及时汇报。极端低温下启动机组，要做好切实可靠的防冻措施：空冷散热器覆盖帆布、封堵风机入口风筒。

5、机组打闸后

应立即检查高、低压旁路及主汽门关闭严密，严禁开启至排汽装置的所有疏水。随着机组负荷的逐渐降低，结合凝结水温度的下降，风机转速将逐渐降低直至停止，要确保凝结水温度在40℃以上。当风机全部停运后，应逐渐停止空冷岛单列运行。先关单列进汽隔离阀，待20分钟后关闭逆流区抽空气门，凝结水疏水门保持全开，同时检查空冷岛管件是否存在漏点，待彻底停机冷却后处理。后停止真空泵运行，不开真空破坏门，以使系统内残存的水和汽能及时得到凝结和排出。

6、停机过程中

应加强对空冷凝汽器凝结水下联箱及散热器管束就地实测温度的次数，及时用棉被对空冷散热器管束和风机风筒进行覆盖和封堵。定期检查空冷凝汽器的伴热装置能按设定的温度及时投停。

四、直接空冷系统的防冻注意事项

（1）机组基建期进行空冷岛风压严密性试验时，一定要保证空冷岛风压合格甚至达到优秀，这是空冷防冻的基本条件。

（2）空冷岛选型时，选择合适的K/D比。

（3）空冷岛采用挡风墙。

（4）机组启动时，旁路未投入运行时，应杜绝一切蒸汽进入排汽装置。主汽管道可利用锅炉主汽对空排进行排汽。

（5）对于一些空冷岛进汽管道没有全部安装进汽阀的机组，选择合理的风机顺控逻辑，要保证没有进汽阀空冷散热器的进汽的对称性，以保证空冷岛每列的蒸汽流量满足对应的最小防冻蒸汽流量。

（6）空冷岛的进汽阀门要保证其严密性，防止因为进汽阀门不严造成蒸汽漏入造成空冷散热器冻结。

（7）在逆流管束抽空气管道和凝结水管道加装保温。

（8）机组运行时，逆流风机不能一直“反转”或“长时间”停运，由于在空冷系统运行逆流风机长期“停转”或“反转”，导致逆流区散热器管内趋于微正压，而顺流风机随着环境温度的降低运行频率虽然降低，但由于环境温度低空冷散热器仅靠风机的低频通风量就使顺流区管束内形成微负压。这样就造成了空冷散热器内汽、水循环受阻，破坏了系统的正常汽水循环，从而导致顺流散热器内汽水流动不畅，流速降低产生过冷或结冰现象。

（8）机组运行时，空冷岛各单元之间的隔离门要关闭，防止窜风。

（9）机组低负荷运行时，如空冷岛进汽阀不严，禁止关闭某列空冷岛进汽阀运行。

（10）机组低负荷且空冷进汽阀不严时，可利用苫布将空冷迎风侧的风机入口封堵的方法，减少空冷散热器的冷却介质的方法进行防冻。

结束语

直接空冷机组将是我国火电厂今后发展的一个重要方向，直接空冷机组的冬季防冻经验还有待完善，尤其是空冷机组的冬季启停机和低负荷运行下的防冻问题，尤为重要，需要直接空冷火力发电厂以及相关行业人员共同去研究探讨交流防冻经验，只要我们掌握空冷岛冬季低负荷易发生冻结的基本原理，并采取有效的防冻措施，不断的思考、总结、开拓创新，相信直接空冷机组在我国的西北地区有更好的发展前景。

参考文献：

[1]杨立军，杜小泽，杨勇平.环境风影响下的空冷岛运行特性[J].工程热物理学报，2009（2）.

[2]尚立新.直接空冷系统冬季防冻措施研究[J].应用能源技术，2010（5）.

[3]王生渊，马源良等.660MW直接空冷系统冻结原因分析及对策[J].青海电力，2010（3）.