600MW直接空冷机组冬季启动分析

王　明

（大唐彬长发电有限责任公司，陕西 咸阳 712000）

【摘　要】自1938年世界第一台直接空冷发电机组问世以来，历经70余年，直接空冷机组因其极低的耗水量已成为缺水地区能源建设的首选。然而也是由于地域的影响，在北方地区冬季环境温度比较低，机组启停或运行调整不当就会造成空冷散热翅片结冻，将直接危害直接空冷机组的安全运行。本文介绍了直接空冷机组的冬季启动中空冷岛防冻工作中遇到的问题及解决办法，从中总结出空冷机组启动中空冷岛防冻的一些经验，希望能给大家一些借鉴。

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关键词 直接空冷机组；散热翅片；冬季；启动

0　引言

彬长公司位于我国西北地区，地处大陆腹地，远离海洋，在气候上属于暖温带半湿润大陆性季风气候区，冬季受西伯利亚冷气团控制，寒冷干燥，雨雪稀少。该地区冬季平均气温－4.7℃，极端寒冷天气下可达到－25.2℃。往年由于600MW直接空冷机组在冬季基本不参与调峰，冬季时基本不进行启停操作，所以冬季启动防冻工作矛盾不大。随着我国电网结构的变化，火电机组装机容量富裕，解决冬季机组启停中空冷防冻工作迫在眉睫。该公司为此制定了直接空冷机组冬季防冻运行规定，对在冬季启动过程中的问题进行了要求，并在冬季启动过程中进行了实践，取得良好的效果。

1　空冷岛概况

本公司空冷岛设置56台空冷风机，7列8排。排汽与疏水部分蒸汽从排汽装置流入两根大孔径管道，在两根大孔径管道的上方分成8 根蒸汽配汽管，蒸汽通过这些管道流入空冷凝汽器。在两根大孔径管道之间设有一根平衡管，目的是平衡两排管之间的压力。凝汽器的下方是凝结水管道，用来收集凝汽器内蒸汽冷凝后形成的凝结水。

在第10，20 排和第70，80 排的入口蒸汽侧各装有一个进汽电动门。另外，在两根大孔径管道上各设置了两个安全薄膜，避免发生过压现象而破坏空冷凝汽器。

抽真空管在每列空冷凝汽器的2，6列（为逆流）分别设有抽真空管，真空泵将不凝气以及与之伴随的部分蒸汽从逆流散热管束的顶部抽出，以建立或维持凝汽器的真空。（如图１）

2　空冷系统结冻原因

空冷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。

3　某电厂冬季启动过程中空冷结冻情况

某电厂1号机组在启动过程中，当天最低环境温度-12℃，16日上午1号炉点炉，主汽压力0.5MPa时开始开启高、低旁开度均约10%，空冷岛少量进汽，此时空冷岛部分管束已经发生了冻结，未能够引起足够重视。从17日凌晨至上午10点，约9个小时，1号机负荷保持100MW运行，由于长时间低负荷运行，空冷岛的进汽流量未达到空冷岛在此环境温度下的最小进汽流量，造成了空冷岛的部分管束严重冻结，第4排的第3冷却单元的部分管束，第4、5冷却单元全部管束，第5排第4、5冷却单元管束全部，第6排第4、5冷却单元管束被冻结。

就地查看的情况是，冻结的管束用红外线测温仪测量温度为环境温度，大约零下10度左右，部分管束产生一般弯曲变形，更为严重的管束由于膨胀不均形成S形的变形。这种S型的变形管束如果更严重一点会造成椭圆形翅片管发生折断，造成大量漏气，如果变形反复的话，会造成椭圆形翅片管与蒸汽分配管及凝结水汇集管道处的焊口拉裂，造成永久性损伤，修复起来代价会很高。

4　冬季空冷机组启动的要求

针对空冷系统冬季启动的特点，对冬季机组启动时相关工作要求如下：

冬季启停机过程中应各设专人对空冷岛各排散热器下联箱及散热器管束进行就地温度实测，有异常时应增加检查和测量次数。

冬季机组启动前，关闭空冷岛各排散热器进汽蝶阀，锅炉点火后，主汽压力达到0.1~0.2MPa，开启PCV阀，控制炉膛出口烟温不超过538℃，升温升压至1.0 MPa时，大机送轴封抽真空（环境温度高于-5℃时可适当提前），当背压达40 kPa以下时，开启主、再热汽疏水及高低压旁路向空冷岛供汽，关闭PCV阀，并使蒸汽量达到附表规定的最小进汽量以上（可由煤量估算，5T煤对应30T蒸汽），当空冷散热器凝结水温度高于35℃时，按照先逆流后顺流的原则启动相应的空冷风机，调节风机转速维持背压在40～45 kPa，就地检查散热器管束表面温度均应上升且无较大偏差，否则停运风机。

机组启动后，随着进入空冷岛排汽量的增加，根据背压情况逐渐投入其他排散热器运行，投入顺序为20~70~10~80，当已投入的散热器凝结水温度均大于35℃以上时，方可投入下一排散热器。

机组切缸后，根据最小防冻流量要求适当开启高、低旁，注意监视高排温度不升高，综合阀位指令大于21%。

旁路系统投入后，控制低旁减温器后温度在100～150℃，在保证排汽温度小于93℃情况下，尽量提高空冷岛进汽温度；调整两侧低旁开度及减温水门开度，控制两侧排汽装置压力差不超过6kPa，排汽温度差不超过15℃。

冬季开机前，必须确认空冷凝汽器10、20、70、80排进汽电动门在关闭状态。投入10、20、70、80排空冷凝汽器进汽碟阀电伴热。

投入低压旁路前必须将机组背压降低到40kPa.a以下，高、低压旁路的投入操作须缓慢进行。机组冲转前，将背压降至25kPa.a以下。

禁止在10、20、70、80排进汽电动门关闭情况下启动10、20、70、80排的任何一台空冷风机。

10、20、70、80排进汽电动门关闭时应对蝶阀后管道进行测温，如发现进汽电动门不严时，工程设备部对相应排进行成像测温，加保温，风机单元内加电伴热，封盖风机口。

在环境温度≤2℃时，任何情况不允许运行机组背压低于6kPa.a。机组为防冻在提高背压运行时，应注意控制背压值与背压保护曲线间留出20kPa的余量，防止大风造成背压突变引起跳机事故。

5　2014年12月25日机组启动数据

通过表1对这次启动进行分析：

本次机组启动环境温度-2.95℃，启动中严格要求进入空冷系统的蒸汽流量必须大于空冷厂家要求的最低蒸汽流量。

背压到27kPa，开启20排进汽蝶阀，启动真空泵抽空气，防止空气积聚造成空冷散热片结冻。

开10排进汽蝶阀，背压升至16 kPa，增启真空泵，背压下至12.4 kPa停真空泵。

空冷进汽蝶阀关闭时应确保伴热投入正常，否则由于蝶阀不可能完全严密，漏入的少量气体遇冷凝结会在蝶阀处结冻，造成空冷蝶阀不能开启。

空冷进汽以后，定期对空冷蝶阀后进行测温比较，发现温度上升即表明蝶阀不严，应进行手动摇严，必要时视机组蒸汽流量开启该空冷蝶阀，因为如果蝶阀不严将会造成漏入少量蒸汽，这时比整排进汽更容易造成空冷散热片结冻。

控制煤量以及高低旁开度，以达到空冷进汽流量要求。减少低于空冷进汽流量的工况的运行时间。启动过程中基本控制蒸汽流量在空冷最小流量以上，从各排凝结水温度和抽汽口温度可以看出，空冷岛上热负荷足够。就地对空冷散热器进行测温没有低于5℃，整个启动过程所有空冷散热器未有冻结现象。

6　结语

由于电网结构调整，系统负荷变化较大，600MW机组也存在在冬季时候需要参与调峰停备，所以冬季启动中直接空冷机组的防冻问题就尤为重要，如果造成空冷散热翅片结冻，不但影响机组启动并网，严重时还会造成空冷岛设备的损坏，直接和间接经济损失不可估量。特别注意冬季启动特点，要控制好机组启动过程中空冷凝汽器的进汽时间和进汽量，防止启动过程中结冻。另外在运行中要提高真空的严密性，减少漏空量，避免个别管束结冻。本文分析了直接空冷机组在冬季启动中出现的问题还有成功的经验，总结出了直接空冷机组在冬季启动过程中如何防止空冷翅片结冻行之有效的方法，对同类型机组在应对极寒天气下的启动有一定的借鉴作用。

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参考文献

［１］600MW集控运行规程.大唐彬长发电有限责任公司企业标准Q/CDT-BCPC 1060 2001-2013[S].

［２］邱利霞,等.直接空冷汽轮机及其热力系统[M].北京:中国电力出版社,2006.

［３］温高,等.发电厂空冷技术[M].北京:中国电力出版社,2008.

［责任编辑：邓丽丽］