折子平

摘要：空冷技術(shù)是解決富煤缺水地區(qū)火力發(fā)電的重要選擇。目前，國內(nèi)采用直接空冷技術(shù)的機組越來越多。但在運行過程中也存在著冬季防凍、熱風(fēng)再循環(huán)、散熱器臟污等諸多影響機組安全穩(wěn)定的問題，這些問題制約了直接空冷機組安全性能和節(jié)能水平的進一步提升。因此，對不同季節(jié)運行方面的問題進行探索性研究和改進，必將提高機組的安全穩(wěn)定運行水平。

關(guān)鍵詞：火電廠;直接空冷;防凍;優(yōu)化措施

一、火電廠空冷系統(tǒng)的型式及特點

1.1直接空冷系統(tǒng)

直接空冷系統(tǒng)主要由鋼制空冷凝汽器、汽輪機排汽裝置、大直徑鋼制排氣管道、凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、清洗設(shè)備等幾部分組成。一般情況下，空冷凝器安裝在汽機房的高架空冷臺上面。直接空冷系統(tǒng)的工藝流程為：汽輪機將乏汽排出后，會通過汽輪機排汽裝置和大直徑排汽管道從汽機房排出來，并垂直上升到一定高度，然后通過排汽支管進入空冷凝汽器的蒸汽聯(lián)箱中，最后蒸汽會通過空冷凝汽器蒸汽聯(lián)箱進入空冷凝汽器中，和空氣進行表面換熱，從而達到冷凝的目的。在冷凝過程中，冷凝水會通過凝結(jié)水管流至汽輪機排汽裝置中，然后利用凝結(jié)水泵將冷凝水提升到凝結(jié)水系統(tǒng)中，實現(xiàn)冷凝水的循環(huán)利用。用水量可以降低80%左右。

1.2混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)

混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)主要由混合式凝汽器、自然通風(fēng)冷卻塔、全鋁制福哥型冷卻三角散熱器、充水泵組、循環(huán)水泵組、儲水箱、穩(wěn)壓泵組、預(yù)熱/尖峰冷卻器、水輪發(fā)電機組、散熱器清洗系統(tǒng)等幾部分組成?；旌鲜侥鏖g接空冷系統(tǒng)的工藝流程為：混合式凝汽器將冷卻水噴射成水膜，汽輪機的排汽接觸到冷卻水膜后，直接凝結(jié)，凝結(jié)水和高溫冷卻水混合后，匯集在凝汽器底部的熱井中，其中有98%的混合水經(jīng)過循環(huán)水泵提升到自然空冷冷卻塔中，通過散熱器和空氣進行對流換熱冷卻，冷卻后的水經(jīng)過水輪發(fā)電機組回到混合水凝汽器中，從而形成一個閉合循環(huán)系統(tǒng)}剩余的2%混合水會通過凝結(jié)水泵進入精處理裝置進行處理，然后送回汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)中。

1.3兩種空冷系統(tǒng)的比較

直接空冷系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：冷卻效率高、占地面積小、初期投資少、系統(tǒng)簡單、調(diào)節(jié)靈活、空冷凝汽器建設(shè)周期短等，在直接空冷系統(tǒng)中，汽輪機排汽能直接利用空氣進行冷卻，不需要利用循環(huán)冷卻水進行冷卻，極大的提高了冷卻效率，同時直接空冷系統(tǒng)的凝汽器和散熱器能合二為一，布置在汽機房外高架的空冷凝汽器平臺上，空冷凝汽器下面可以設(shè)置出線架構(gòu)、變壓器等設(shè)施，有效地減少了占地面積。直接空冷系統(tǒng)的不足之處有：環(huán)境影響比較大，風(fēng)向?qū)绽錂C組的設(shè)置方位有很大的影響，同時直接空冷系統(tǒng)的運行費用比較高，檢修維護工作量大，并且在運行過程中產(chǎn)生的噪聲比較大，容易引起噪聲污染嘲。

表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)的主要優(yōu)點有：運行背壓比較低，煤耗量比較少，同時循環(huán)冷卻水和凝結(jié)水是兩個獨立的系統(tǒng)，水質(zhì)可以按照相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進行處理，從而提高了水質(zhì)處理的靈活性，表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)是一個封閉的系統(tǒng)，在運行過程中，循環(huán)水泵揚程比較低，能降低能耗，并且自然風(fēng)對系統(tǒng)的影響比較小，在設(shè)置機組主廠房時，不需要考慮風(fēng)向因素。表面式凝汽器空冷系統(tǒng)的不足之處有：冬季運行過程中防凍性能比較差，空冷塔占地面積比較大，建設(shè)周期比較長，并且塔內(nèi)閥門比較多，操作比較復(fù)雜。

二、空冷系統(tǒng)冬季運行采取的措施

2.1冬季機組啟動采取的措施

（1） 啟動前，關(guān)閉所有進入排汽裝置的疏水、空冷各進汽蝶閥關(guān)閉并進行復(fù)緊;不宜過早投入軸封系統(tǒng)，一般控制在風(fēng)煙系統(tǒng)啟動后，開始投軸封、抽真空。

（2） 主汽見壓后，逐漸開啟高旁調(diào)節(jié)門，但開度不宜過大，一般控制在2～5%（以高旁后溫度緩慢升高為準(zhǔn)），對高、低壓旁路進行暖管。旁路系統(tǒng)暖管充分后，逐漸開啟高、低壓旁路，在最短時間內(nèi)滿足空冷最小防凍流量要求，同時開啟主、再熱系統(tǒng)所有疏水，關(guān)閉對外啟動排汽。

（3） 當(dāng)進汽列風(fēng)機頻率達到20Hz以后方可下一列進汽，進汽同時鍋爐加強燃燒，增大進汽量，以盡快達到空冷最小防凍流量。

（4） 發(fā)現(xiàn)進汽蝶閥不嚴，要盡快將該列投入運行，防止進汽造成翅片被凍結(jié)，影響該列的投入。

（5） 根據(jù)蒸汽量增加進汽列，以滿足機組所需。

2.2冬季機組停機采取的措施

（1） 停機階段，隨著負荷的下降，空冷單元可以逐漸退出運行，逐漸退出空冷，關(guān)閉進汽蝶閥，并進行手動復(fù)緊

（2） 機組打閘后，磨煤機吹掃階段，若高、低旁在開啟位置，立即將其關(guān)閉。嚴密監(jiān)視本體各參數(shù)，尤其防止因高旁減溫水門不嚴，造成減溫水進入汽缸。

（3） 汽輪機轉(zhuǎn)速達到規(guī)定轉(zhuǎn)速以下，破壞真空，真空到零停軸封供汽。

（4） 停機后，關(guān)閉空冷抽真空電動門，凝結(jié)水電動門不得關(guān)閉，防止空冷凝結(jié)水電動門關(guān)閉后，內(nèi)部凝水無法疏出而發(fā)生凍結(jié)。

2.3冬季機組正常運行采取的措施

（1）隨著環(huán)境溫度的降低，空冷風(fēng)機可以部分停運，采用單元加封堵形式防止部分翅片過冷。

（2）當(dāng)封堵無法滿足空冷最小封堵流量時，采取列隔離方式滿足最小防凍流量，同時拆除單元封堵。但是要加強監(jiān)測測溫，防止可能存在進汽蝶閥不嚴，造成列凍結(jié)。

（3）在冬季保證兩臺真空泵運行，能夠有效的將逆流區(qū)的不凝結(jié)氣體、乏汽抽出，保證逆流區(qū)不發(fā)生堵塞而影響順流區(qū)的正常蒸汽流通，這在防凍階段顯得尤為重要。

（4）冬季保證空冷采用多風(fēng)機、低頻運行，避免出現(xiàn)風(fēng)機高頻率運行;保證空冷各單元之間隔離嚴密，單元門做到隨手關(guān)閉，單元之間封堵嚴密無串風(fēng)。

（5）定期進行真空嚴密性試驗，試驗不合格及時對空冷進行查漏、堵漏。確保空冷嚴密性合格，目前國內(nèi)基本控制<100pa/min為合格值。

（6）參數(shù)控制要求：

監(jiān)視凝結(jié)水過冷度<6℃，各列凝結(jié)水溫度>30℃，各列的抽真空溫度>20℃。

空冷各列兩側(cè)凝結(jié)水溫差<4℃，若發(fā)現(xiàn)溫差有變大趨勢，說明該列一側(cè)底部有凍結(jié)現(xiàn)場，應(yīng)通過調(diào)整單元風(fēng)機頻率等方式縮小偏差。

2.4冬季機組運行采取的防凍措施

（1） 當(dāng)環(huán)境溫度低于某一結(jié)霜點時，在逆流管束上會發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象，這是由于該處有不凝結(jié)氣體的過冷現(xiàn)象發(fā)生。如果這種狀況持續(xù)一段時間，比如24小時內(nèi)溫度始終低于冰點，就有可能逐漸堵塞逆流管束下端，妨礙不凝結(jié)氣體的抽出，進而造成更大面積的凍結(jié)。所以作為一種保護措施，逆流管束的風(fēng)機要在一定的運行時間內(nèi)間隔停運一段時間，以便逆流區(qū)管束回暖。當(dāng)達不到要求時采用逆流風(fēng)機反轉(zhuǎn)措施對凍結(jié)單元進行回暖加熱。并且監(jiān)測空冷系統(tǒng)凝結(jié)水溫度和抽氣溫度。這也是火電廠空冷系統(tǒng)最常用而且最有效的防凍措施。

（2）提高機組負荷增加空冷凝汽器進汽量并采取多風(fēng)機低頻率運行，盡量每排的轉(zhuǎn)速相同，保證各排進氣量均勻。這樣整個空氣場周圍的壓力區(qū)域可以保證穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）根據(jù)機組運行情況適當(dāng)提高運行機組背壓，保持合適的真空值，保證抽氣溫度正常。

（4）對凍結(jié)單元風(fēng)筒入口進行封堵、散熱器外表面進行覆蓋。

（5）冬季保持兩臺真空泵運行，提高抽真空能力防止。

（5）當(dāng)系統(tǒng)回暖等措施達不到要求時可采用外部熱源對凍結(jié)管束進行加熱。

三、空冷系統(tǒng)夏季運行采取的措施

夏季環(huán)境溫度高，不涉及凍結(jié)問題。但是由于空冷系統(tǒng)的工作效果主要取決于環(huán)境溫度。因此過高的環(huán)境溫度也會導(dǎo)致機組真空過低，影響機組接帶負荷，降低機組效率，嚴重的會影響機組的安全運行。所以夏季也要采用想要的措施來維持空冷系統(tǒng)的正常運行。

3.1避免熱風(fēng)再循環(huán)采取的措施

（1）為防止自然橫向風(fēng)對空冷裝置換熱效果的影響，在直接空冷平臺周圍會設(shè)置擋風(fēng)墻，以減少環(huán)境條件對風(fēng)機工作效果的影響。擋風(fēng)墻高度從直接空冷平臺起，根據(jù)空冷平臺高度設(shè)計擋風(fēng)墻高度。高度過度則起不到防干擾作用，過高則會造成散熱和對流效果惡化。

（2）在不同的直接空冷散熱單元之間設(shè)置了分隔墻。

（3）控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速時盡量小幅調(diào)整（<2Hz/次），全部風(fēng)機統(tǒng)一控制，均勻調(diào)整，盡量避免引起直接空冷平臺下方空氣動力場擾動。

3.2針對空冷散熱器臟污采取的措施

（1）每年春末夏初采用除鹽水徹底沖洗一次散熱器，沖洗時將噴頭與散熱器距離適當(dāng)減小，或者采用高壓水槍噴頭，有利于沖洗干凈效果非常明顯，但要注意壓力不宜過高，否則會損壞散熱器表面。在運行中經(jīng)常檢查散熱器臟污情況，必要時就進行沖洗，保證表面清潔。根據(jù)季節(jié)變換，多風(fēng)、多絮狀物的月份時，加大沖洗頻率，及時將附著物沖洗掉，防止附著物板結(jié)或深入翅片縫隙。

（2）經(jīng)常清理空冷島下部及周邊絮狀物，防止被空冷風(fēng)機抽吸到空冷島散熱面，減少臟污物吸附。根據(jù)凝汽器真空和積灰情況，不定期沖洗空冷凝汽器外表面，保持空冷凝汽器良好的散熱性能。

（3）采取噴淋的方法。白天高負荷時段采取噴淋方式，晚高峰過后進行散熱器不間斷沖洗。

（4）背壓高于25kPa時可以選擇超頻運行，嚴密監(jiān)視直接空冷風(fēng)機電流、電機線圈溫度、變頻器溫度不超過額定值。

四、結(jié)語

空冷系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用非常廣泛，尤其是缺水地區(qū)，能有效的節(jié)約用水量。我們要努力提高空冷系統(tǒng)的理論水平，同行業(yè)多交流，多借鑒同類機組的運行經(jīng)驗。在運行實踐中不斷優(yōu)化空冷系統(tǒng)的運行方式。提高啟其使用效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)約用水，保護社會生態(tài)環(huán)境。

參考文獻：

[1]楊海生.直接空冷機組空冷島運行優(yōu)化的研究[D].華北電力大學(xué)，2010：4.

[2]馮麗麗.火電機組直接空冷凝汽器空氣側(cè)強化傳熱研究[D].華北電力大學(xué)，2012：8.

[3]李慧君，劉學(xué)敏.基于環(huán)境風(fēng)影響的空冷機組排汽壓力優(yōu)化研究[J].汽輪機技術(shù)，2014（1）：39-42.

（作者單位：國家能源集團店塔發(fā)電公司）