第15期總第217期內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)No. 15, the 217th issue2010年8月Inner Mongolia Science Technology EconomyAug.2010淺談33MW直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)冬季防凍馮志強(qiáng)1,陳亞楠',齊向軍2(1.國電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司內(nèi)蒙古東勝0170002.內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計院,內(nèi)蒙古呼和浩特010020)摘要:文章介紹了國電內(nèi)蒙古東勝熱電直接空冷抽汽供熱杋組在冬季低負(fù)荷運(yùn)行中的防凍經(jīng)驗并為高寒地區(qū)直接空冷機(jī)組低負(fù)荷防凍提供了參考關(guān)鍵詞:直接空冷;逆流反轉(zhuǎn)升溫;過冷;凍結(jié);最小防凍流量中圖分類號:TK267文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-6921(2010)15-0067-03國電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司2×330抽汽供直接空冷系統(tǒng)又稱為空氣冷卻系統(tǒng),即利用空熱直接空冷機(jī)組是作為國電在內(nèi)蒙古的第一個電源氣直接冷卻汽輪機(jī)的排汽,空氣與排汽之間進(jìn)行熱點,電力輸出到蒙西電網(wǎng),同時給東勝地區(qū)提供采暖交換。汽輪機(jī)低壓缸排汽通過大直徑的排汽管道直熱源。主要設(shè)備釆用哈爾濱汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的接排入空冷散熱器管束軸流風(fēng)機(jī)將冷空氣吸入,通CzK287/N330-16.67/538/538型汽輪機(jī)、哈爾濱過翅片管外部進(jìn)行表面換熱將排汽冷卻為凝結(jié)水。電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QFSN-330-2型汽輪系統(tǒng)主要包括空冷凝汽器、排空系統(tǒng)翅片管清洗系發(fā)電機(jī)組以及上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1176/17.5—統(tǒng)A726亞臨界壓力自然循環(huán)汽包鍋爐。汽輪機(jī)的凝空冷凝汽器是直接空冷系統(tǒng)的重要組成部分汽設(shè)備由北京龍源冷卻技術(shù)有限公司設(shè)計制造并整包括順、逆流散熱器、蒸汽分配管、管束下聯(lián)箱、順島供貨,主要包括:排汽管道、空冷凝汽器系統(tǒng)、空氣逆流風(fēng)機(jī)組、凝結(jié)水回水聯(lián),排汽裝置。供應(yīng)系統(tǒng)、和凝結(jié)水系統(tǒng)(包括疏水系統(tǒng))和空冷凝直接空冷散熱管束按照蒸汽與凝結(jié)水流動方汽器沖洗系統(tǒng)。在6列管束設(shè)計中1、2、6列可以隔向,可以分為順流管束和逆流管束。①順流管束:蒸離,3、4、5列為啟動列(不可隔離)。排汽裝置由汽輪汽流動方向和凝結(jié)水流動方向一致。汽輪機(jī)排汽中機(jī)廠安裝內(nèi)部裝設(shè)有導(dǎo)流板、真空除氧器低壓加熱約70%~80%的乏汽在順流管束中被冷凝成水,剩器等?？绽淦脚_下布置主變啟備變、廠高變、避雷器余的蒸汽在逆流管束中被冷卻②逆流管束:蒸汽流等動方向和凝結(jié)水的流動方向相反。在逆流管束中因為《判然六)為蒸汽和凝結(jié)水的流動方向是相反的(凝結(jié)水始終被蒸汽包圍)保證了凝結(jié)水盡可能不發(fā)生過冷和凍結(jié)其中,逆流管束頂部設(shè)有抽汽系統(tǒng),其作用是將系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不凝結(jié)氣體排出,避免在運(yùn)行過程中空冷凝汽器內(nèi)某些部位形成死區(qū),造成冬季凍結(jié)。文章以國電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司空冷系統(tǒng)為例,談?wù)劧究绽湎到y(tǒng)防凍應(yīng)注意的問題。1.2空冷系統(tǒng)流程從汽輪機(jī)低壓缸排出的乏汽,經(jīng)由1根直徑為q5832mm的排汽管道引出廠房外,垂直上升到32m氏遇高度后,分出6根直徑為q2624mm的蒸汽分配管,將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。每組分配漫水聯(lián)箱與5個冷卻單元相連接,共3個順流凝汽器和2個逆流凝汽器構(gòu)成一列,順流凝汽器由228根冷卻圖1直接空冷機(jī)組的工藝流程翅片管束和1個直徑為9.754m的軸流風(fēng)機(jī)組成,逆1直接空冷機(jī)組簡介流凝汽器由72根翅片管束和1個直徑為9.754m的火力發(fā)電廠既要消耗大量的燃料,又要耗用大可倒轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)組成,翅片管以接近60°角組成的等量的水資源在水資源缺乏的“富煤少水”地區(qū),水是腰三角形“A”型結(jié)構(gòu)構(gòu)成管束長度為10.4m,空冷制約電力發(fā)展的主要因素。空冷機(jī)組是“富煤少水”翅片管總面積84.053萬m2。當(dāng)乏汽通過聯(lián)箱流經(jīng)空地區(qū)或干旱地區(qū)建設(shè)火力發(fā)電廠的最佳選擇冷凝汽器的翅片管束時,大量的冷空氣被軸流風(fēng)機(jī)1.1直接空冷系統(tǒng)吸入,通過翅片管的外部進(jìn)行表面換熱,將乏汽的熱收稿日期:2010-04-13總第217期內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)量帶走,從而使排汽凝結(jié)為水。凝結(jié)水由凝結(jié)水管收結(jié)集起來,排至排汽裝置。由凝結(jié)水泵升壓送往汽機(jī)的2.2.3冬季運(yùn)行手動控制防凍的必備條件在冬季熱力系統(tǒng),完成熱力循環(huán)啟動時,根據(jù)環(huán)境溫度精確計算空冷系統(tǒng)防凍最小汽輪機(jī)的排汽有約70%~80%的乏汽在順流式流量,給鍋爐啟動初期提供燃燒控制依據(jù)。冬季啟動凝汽器中被冷卻,形成凝結(jié)水,剩余的蒸汽隨后在逆采用高中壓缸聯(lián)合帶旁路啟動方式。試驗空冷1、2、流式凝汽器中被冷卻。在逆流凝汽器的頂部設(shè)有抽6列蒸汽隔離閥開關(guān)正確,并隔離1、2、6列。準(zhǔn)備足氣系統(tǒng),能夠比較暢通地將系統(tǒng)中空氣和不凝結(jié)氣夠的測溫槍、對講機(jī),便于島上測溫、聯(lián)系工作,隨時體抽出,同時空冷凝汽器散熱翅片的管束采用單排掌握空冷島換熱面溫度場情況。管,有效地防止了冬季運(yùn)行中因流量不均造成的凍2.2.4防凍原理。結(jié)。在設(shè)計中,逆流式凝汽器因為在其中蒸汽和凝結(jié)水的流動是逆流的,減少凝結(jié)水過冷度的同時又防止凝結(jié)水凍結(jié)。要2冬季空冷防凍模式向下虎2.1冬季空冷島控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)防凍邏輯結(jié)成水卉細(xì)腐國電東勝熱電有限公司空冷系統(tǒng)自動控制邏輯,設(shè)計了兩種防凍模式和冬季運(yùn)行模式然冰以向下慢2.1.1在冬季機(jī)組運(yùn)行中隨著環(huán)境溫度的下降到5℃時,控制系統(tǒng)觸發(fā)防凍保護(hù)1控制邏輯,此時控制邏輯自動提高排汽壓力設(shè)定值+2kPa,30min后再加+2kPa。直到凝結(jié)水溫度達(dá)到25℃以上時停止。防凍原理:降低空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,提高凝結(jié)水溫度圖2空冷管束凍結(jié)示意達(dá)到防凍目的2.2.4.1空冷管束凍結(jié)原理:當(dāng)換熱管束過冷時2.1.2當(dāng)環(huán)境溫度降低低于一2℃時,控制系統(tǒng)將(管束外表面溫度下降接近0C)管束內(nèi)的凝結(jié)水將第1列逆流風(fēng)機(jī)停止3min后,開啟逆流風(fēng)機(jī)低頻反很快凍結(jié),剛開始凍結(jié)時一般在管束的中下部,隨著轉(zhuǎn)3min停止,20min后進(jìn)行第2列逆流風(fēng)機(jī)的反轉(zhuǎn)時間增長,凍結(jié)現(xiàn)象在風(fēng)機(jī)提供的冷空氣作用下,管升溫循環(huán),156min后,6列中所有12臺逆流凝汽器束表面風(fēng)機(jī)室側(cè)溫度低于外側(cè),結(jié)冰以錐形堆積,結(jié)風(fēng)機(jī)被停止,并且每3min有1臺投入低速反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)冰面將上升,而冰塊下部厚度將逐漸增后,直至充滿3min。如果156min后環(huán)境溫度仍然低于-2C,那么管束列1中的逆流冷凝單元的升溫循環(huán)將再次啟動。這2.2.4.2空冷島管束防凍時機(jī):當(dāng)管束發(fā)生過冷現(xiàn)樣在空冷系統(tǒng)自動控制下進(jìn)行冬季的防凍保護(hù)運(yùn)象時,立即采取措施使過冷管束回暖,此時是管束防行,當(dāng)環(huán)境溫度大于0℃時,逆流升溫循環(huán)停止,防凍止凍結(jié)的最佳時機(jī);若發(fā)現(xiàn)過冷管束較晚時,在冰塊原理:利用順流風(fēng)機(jī)上部的熱空氣加熱管束,防止凍充滿管束之前釆取回暖升溫措施可以達(dá)到良好效果;一旦冰塊充滿管束后,一般很難將其化開,也就2.1.3各列凝結(jié)水回水溫度和抽真空溫度下降,當(dāng)錯過了最佳防止凍結(jié)的時機(jī)。抽真空溫度小于25℃時,空冷防凍邏輯觸發(fā),關(guān)閉第2.2.4.3充分利用蒸汽的凝結(jié)放熱進(jìn)行空冷系統(tǒng)1列蒸汽隔離閥、抽真空閥,當(dāng)抽真空溫度繼續(xù)降低的防凍,盡量降低汽輪機(jī)排汽溫度(降低背壓,不低時,控制系統(tǒng)關(guān)閉第6列蒸汽隔離閥、抽真空閥,直于汽輪機(jī)阻塞背壓)以保證空冷換熱系統(tǒng)的溫度場到關(guān)閉第2列蒸汽隔離閥、抽真空閥,此時空冷系統(tǒng)均勻,減少應(yīng)力集中現(xiàn)象,防止空冷換熱管束變形。只運(yùn)行3、4、5列,進(jìn)入冬季運(yùn)行方式。防凍原理:減2.2.4.4冬季啟動或運(yùn)行中必須保證進(jìn)入空冷島少空冷島換熱面積的蒸汽量大于環(huán)境溫度下的最小防凍流量。2.2手動控制防凍DONGSHENG 2Y330在東勝地區(qū)實際運(yùn)行中,12月、1月、2月環(huán)境最低溫度低于一12℃以下,極端最低氣溫達(dá)到29.8℃,空冷自動控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的防凍邏輯不能滿足冬季的防凍需求,只能依靠大量的手動調(diào)節(jié)進(jìn)行空冷防凍的工作,以保證機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行2.2.1運(yùn)行環(huán)境。東勝熱電處于蒙西電網(wǎng),由于蒙西電網(wǎng)富余裝機(jī)容量高達(dá)8000MW,蒙西電網(wǎng)內(nèi)機(jī)組平均負(fù)荷基本在50%~80%之間,東勝熱電#1機(jī)組在2008年冬季運(yùn)行中,平均負(fù)荷只有55%左說明右,冬季異常寒冷,環(huán)境溫度最低達(dá)到了-28C。2.2.2冬季運(yùn)行手動控制防凍原則。當(dāng)冬季運(yùn)行自動控制不能滿足防凍要求時,可切為手動進(jìn)行局部a.2w e/re4,5列運(yùn)行環(huán)境下,從環(huán)境度和機(jī)組運(yùn)行時間可以蠻得最小單位KG/s,乘以3600換算成T/h例如環(huán)境濕度-15℃Mw的工況下估計運(yùn)行120min,章得最小防凍流置為119.8T/h,表明在此工況下進(jìn)入空冷島的蒸汽流量必須大于否則就有管束凍的意粒防凍,防止空冷換熱管束凍結(jié)甚至發(fā)展為大面積凍圖3空冷島冬季方式最小防凍流量曲線68馮志強(qiáng),等·淺談330MW直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)冬季防凍2010年第15期說明:在只有3、4、5列運(yùn)行環(huán)境下,從環(huán)境溫度和機(jī)組運(yùn)行內(nèi),當(dāng)#1管束內(nèi)部冰塊堵塞管束現(xiàn)象較嚴(yán)重時,蒸時間可以查得最小防凍流量,單位kg/s,乘以3600換算成t/汽進(jìn)人#3凝汽器(#2凝汽器為逆流)繼續(xù)凍結(jié),同h。例如環(huán)境溫度一15℃,機(jī)組負(fù)荷30MW的工況下估計運(yùn)時會導(dǎo)致存冰較多增加空冷島支架的負(fù)擔(dān),引起空行120min,查得最小防凍流量為33.29kg/s=119.8t/h,表明冷島支架彈性變形。此時在空冷換熱管束內(nèi)、外表面在此工況下進(jìn)入空冷島的蒸汽流量必須>ll9.8t/h,否則就測溫,利用溫差確定管束內(nèi)凍結(jié)點的位置,隨時掌握有管束凍結(jié)的危險。停運(yùn)列的冰凍情況,一般確定凍結(jié)點低于空冷換熱2.2.4.5通過反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)充分利用空冷島熱空管東約40%長度(離凝結(jié)水聯(lián)箱4m的位置)時投人氣提高防凍能力。運(yùn)行可以安全溶冰2.2.5防凍操作。冬季啟動時,釆取高中壓缸聯(lián)合3防凍措施的應(yīng)用案例帶旁路啟動方式,盡量縮短抽真空時間,當(dāng)鍋爐蒸發(fā)2008年2月23日22:00,東勝熱電#1機(jī)組投量低于最小防凍流量時嚴(yán)禁蒸汽進(jìn)入空冷島(不包人第1列運(yùn)行(第1列冬季停運(yùn)38d),未發(fā)生排汽裝括軸封),利用鍋爐干燒能力盡快達(dá)到最小防凍流置水位上升,表明第1列蒸汽隔離閥較嚴(yán)密,冬季運(yùn)量,抽真空時保持3臺真空泵運(yùn)行,當(dāng)背壓低于行中,只有極少量的凍結(jié),冬季運(yùn)行中可以長期隔30KPa時,依次停運(yùn)兩臺真空泵,當(dāng)鍋爐滿足最小離。防凍流量時,通過旁路系統(tǒng)空冷島進(jìn)汽,開啟管道疏2008年2月12日,#1機(jī)組因鍋爐故障降低出水,升溫升壓。當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷達(dá)到最小防凍流量力,機(jī)組負(fù)荷只能維持30MW,旁路系統(tǒng)沒有參與空對應(yīng)的負(fù)荷時即可關(guān)閉旁路,鍋爐可按照滑壓啟動冷防凍,空冷島3、4、5,3列運(yùn)行,環(huán)境溫度-15C,曲線控制。在這之前鍋爐保持蒸發(fā)量穩(wěn)定,以滿足空機(jī)組背壓6KPa,預(yù)計運(yùn)行時間達(dá)到4h,此工況下空冷島防凍要求冷島進(jìn)汽量81.8t/h,低于最小防凍流量冬季機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行中,根據(jù)環(huán)境溫度隔離1、(155.84t/h)74.04t/h,空冷系統(tǒng)釆取了順流風(fēng)機(jī)低2、6列,減少空冷島冷卻面積機(jī)組負(fù)荷180MW,環(huán)頻或停轉(zhuǎn)、逆流風(fēng)機(jī)高頻(最高70%)的防凍操作,并境溫度一12℃時隔離兩列即可滿足防凍需要,同時根據(jù)空冷島測溫數(shù)據(jù)及時調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率,在4h的運(yùn)保證空冷島上不間斷測溫工作,及時有效地掌握換行中空冷島未發(fā)生1根管束凍結(jié)、變形熱管束的過冷現(xiàn)象,換熱管束一旦過冷后會在很短2008年1月15日01:00,#2機(jī)組冷態(tài)啟動,空的時間內(nèi)造成管束冰凍,不及時釆取措施,將會發(fā)生冷3、4、5列運(yùn)行,環(huán)境溫度一17℃,查得最小防凍流管束凍結(jié),凍結(jié)時間越長,溶開的機(jī)會就越小量129.6t/h,啟動時間120min,采用高中壓缸聯(lián)合帶當(dāng)空冷管束局部過冷時,及時降低順、逆流風(fēng)機(jī)旁路啟動方式空冷島操作采取手動控制逆流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,直至停止離管束過冷最近的逆流風(fēng)機(jī),若不能反轉(zhuǎn)升溫,根據(jù)空冷島測溫數(shù)據(jù)及時調(diào)整逆流風(fēng)機(jī)恢復(fù)管束溫度,立即將逆流風(fēng)機(jī)低頻反轉(zhuǎn)(40%以反轉(zhuǎn)頻率和臺數(shù),啟動過程中未發(fā)生空冷島換熱面內(nèi)),利用熱空氣提高順流風(fēng)機(jī)入口空氣溫度同時加過冷、凍結(jié)現(xiàn)象。熱逆流換熱管束,采取上述措施后,一般能夠在4空冷防凍方式比較2min內(nèi)將過冷管束恢復(fù)正常溫度。4.1停運(yùn)列倒列運(yùn)行夜間運(yùn)行中,電網(wǎng)處于低谷時段,機(jī)組負(fù)荷最操作量大,在停運(yùn)列未發(fā)生冰凍時倒列運(yùn)行方低環(huán)境溫度將降至全天最低氣溫,空冷管束過冷現(xiàn)式安全,防凍效果良好;在停運(yùn)列已經(jīng)出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象象頻繁且嚴(yán)重,特別是在負(fù)荷<160MW、環(huán)境溫度時倒列時溶冰過程較長,運(yùn)行操作量大且溶冰難度半15c以下時,反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)進(jìn)行升溫不能滿足要增加,容易發(fā)生個別管束凍結(jié)或變形,容易導(dǎo)致蒸汽,此時加大反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)頻率至60%~80%同時隔離閥不嚴(yán)密調(diào)整臨近的兩臺順流風(fēng)機(jī)頻率,使熱空氣的流量、流4.2在空冷風(fēng)機(jī)室加裝火爐速增大,能起到良好效果,能在2min~5min之內(nèi)恢污染空冷換熱管東,防凍效果差,易造成換熱面復(fù)過冷或輕微冰凍管束的溫度局部溫差大,檢修工作量大,維護(hù)量大隨著環(huán)境溫度的進(jìn)一步降低,可繼續(xù)隔離第34.3換熱面表面覆蓋棉被3、4、5列運(yùn)行防凍效果良好,但耗用材料多,工作量大,工期冬季隔離列的倒列運(yùn)行,在保證安全的前提下,較長,費(fèi)用高,運(yùn)行方式不靈活。盡量延長倒列時間,因倒列時對于投入列的換熱管4.4冬季逆流風(fēng)機(jī)高頻反轉(zhuǎn)升溫防凍方式束實際上是一個啟動過程,在列啟動過程中換熱管防凍效果好,操作容易掌握,運(yùn)行方式靈活,空束溫度場不易控制,極易導(dǎo)致管束變形,甚至造成永冷電耗相對較高。久變形、應(yīng)力集中拉裂管束的事故在蒸汽隔離閥嚴(yán)5結(jié)論密的前提下,隔離列可以不用倒列,只在環(huán)境溫度回在東勝熱電#1機(jī)組冬季啟動、運(yùn)行中,由于種升后直接投入運(yùn)行。種原因,空冷自動控制及組操功能沒有調(diào)試,全部依若隔離列蒸汽隔離閥不嚴(yán)密時,可以在保證空靠手動逐臺風(fēng)機(jī)調(diào)整,沒有發(fā)生空冷管束凍結(jié)、損壞冷系統(tǒng)安全的情況下,延長倒列時間蒸汽隔離閥不事故,確保了設(shè)備的安全,但在#1機(jī)組空冷島防凍嚴(yán)密,漏人的蒸汽凝結(jié)成水后以冰的形式停留在換操作期間,也暈露出了防凍工況下空冷單耗增高…不熱管束內(nèi)部(如圖2所示),由于漏入的蒸汽量有限,利于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的缺點,但防凍效果顯著,對于般不會對換熱管東造成破壞。漏入的蒸汽會集中直接空冷抽汽供熱機(jī)組冬季低負(fù)荷運(yùn)行防凍提供借在臨近蒸汽隔離閥的空冷單元即#1凝汽器管束鑒。69