空冷系统防冻及优化运行方法的探讨

刘 健，于天群

（1.浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，浙江 宁波 315722；2.山西电力科学研究院，山西 太原 030001）

0 引言

某电厂安装2台哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽NZK300-16.7/537/537直接空冷凝汽式汽轮机，直接空冷系统由德国哈蒙公司提供。空冷系统采用机械通风直接空冷系统、管束为单排管。

2台机组自投产以来做了大量的基础工作，空冷系统基本保持良好的状况。为了整体提高机组及空冷系统的安全经济运行水平，电厂组织开展了机组及空冷系统的优化运行试验调整工作。

1 存在的问题

机组自投产以来，电厂不断摸索直接空冷的运行方法，配套制定了空冷背压的运行相关规定，机组运行时，运行人员一般将机组背压的设定值设定为10 kPa，这样冬季运行既可以将机组真空的运行值维持在适中水平，同时也简化了操作人员的工作，但是同时也带来了一定的问题，在机组低负荷时，风机转速太低，机组背压较高，影响了机组的运行经济性。

2 防冻及优化试验思路与基本方法

针对机组运行背压偏高的问题，对空冷系统不同运行工况进行变背压调整试验，并采用红外成像仪严密监视散热器的温度分布，使空冷系统运行既能保证逆流抽空气温度维持在相对合理的水平又使风机转速尽量运行在较高水平，结合风机转速影响厂用电量及机组背压对负荷的影响，确定出一定环境温度、一定负荷下风机转速的最佳值。从试验结果来看，优化调整工作具有较大的节能潜力。

3 防冻及优化试验分析

过风机变频试验，在一定负荷、一定环境温度下，随着风机频率的增加，机组背压逐步降低，试验计算结果表明：电厂对空冷系统的运行规定（机组运行时，一律将背压设定值设定为10 kPa）是不适宜的；200 MW负荷（4.4～4.9℃） 时，通过比较电厂常规运行方式和经过优化调整后的最优工况，在最优工况下，背压平均下降为2.03 kPa；由于背压降低，机组可多发的电功率多于风机多耗的功率。在最优工况下，扣除风机多耗功率后比常规工况多发功率949 kW；考虑锅炉及管道效率后全部最佳工况平均节约标煤1.53 g/（kW·h）。

在机组负荷为200 MW负荷下，环境温度4.4～4.9℃时，风机总功率从1 326 kW到2 069 kW每增加100 kW背压的降低值见表1。

200 MW负荷在4.4～4.9℃环境温度下，风机功率增加了（743/632）kW（单泵/双泵），机组背压下降了（3.89/3.53）kPa（单泵/双泵）。

表1 机组负荷200 MW （环境温度4.4～4.9℃）

200 MW负荷（4.4～4.9℃） 在扣除风机多耗功率后，优化后工况比电厂常规运行方式（背压设定值设定为10 kPa）多发功率949 kW；真空提高值为2.03 kPa。

通过对电厂平常运行情况的统计分析和试验计算结果表明：电厂对空冷系统的运行规定（机组运行时，一律将背压设定值设定为10 kPa）是不适宜的；对空冷系统在机组负荷为200 MW时的4.4～4.9℃温度下进行了优化试验，试验表明：调整后最佳工况比电厂的常规运行工况不仅能够降低机组背压，多发电负荷，而且在环境温度为零下时段时能够有效地起到防冻作用。防冻情况可以通过对空冷散热器的红外摄像仪的照片直观地看到。

当机组负荷为200 MW（4.7℃）时，将空冷风机转速从27 Hz（55%） 逐步调整到最高的42 Hz（85%）时，在空冷散热器上就会出现部分温度降低的迹象，表现出的现象就是空冷散热器抽空气温度降至6℃左右（即接近环境温度），此时，逐步回调风机转速至32 Hz（65%），空冷散热器抽空气温度回暖至27℃左右，机组真空至7.9 kPa，比电厂的常规运行工况9.91 kPa降低了2.01 kPa；调整后工况扣除风机多耗功率比电厂的常规运行工况（背压总指令10 kPa）多发功率935 kW；考虑锅炉及管道效率后节约的标煤为1.51 g/（kW·h）。对比调整过程中散热器红外照片可以明显看到风机转速85%时的散热器低温区域比其他两个都大。

4 防冻及优化试验结果

通过调整风机的各种组合工况，摸清了200 MW（环境温度4.7℃）最有利的运行方式。即调整风机转速至32 Hz（65%），这时空冷散热器抽空气温度回暖至27℃左右，机组真空至7.9 kPa，比电厂的常规运行工况9.91 kPa降低了2.01 kPa。

增开真空泵的运行台数是冬季防冻的有效措施之一。在增开真空泵后，空冷散热器逆流区抽空气温度的回暖顺序是6-5-4-3-2-1街区，即靠近外部的散热器抽空气温度先回升，随后才是靠近内部的散热器抽空气温度再回升。

排汽温度与真空抽气温度的偏差不宜大于15～20℃，否则逆流散热器出口抽空气温度将出现不可逆的状况，即空冷散热器的防冻效果将会恶化。

5 结束语

直接空冷系统的经济运行可以通过调整风机的各种组合工况，逐步摸清最有利的运行方式，在保证机组安全的基础上，最大化地利用风机的灵活调整方式来实现空冷机组的经济运行。

采用红外成像仪对整体空冷岛散热器冬季传热情况进行监测是先进和可靠的，具有直观、便捷的优点。