直接空冷机组冬季运行调整操作优化分析

张 超 刘学伟 李炀文 黄静波

（内蒙古岱海发电有限责任公司，内蒙古 乌兰察布013700）

0 引言

凝汽器的背压直接影响到机组的经济指标，凝汽器内背压越低（不低于阻塞背压），汽轮机的可用焓降就越高，汽轮机的效率就越高，从而使锅炉煤耗率下降，因此在冬季有利于提高空冷机组效益、降低厂用电率的季节，我们应该合理降低背压来提高机组的经济性。然而在冬季同样是空冷防冻的重点季节，如何在做好防冻工作的同时提高机组的经济性就是本文要探讨的问题。

1 发生问题的原因

（1）空冷岛面积较大，但温度检测点较少。当环境温度降到0℃以下，各排空冷凝汽器逆流段管束内就有可能发生局部冻结现象。另外，目前直接空冷系统设计的温度监测点数量少（本厂空冷每列逆流段抽真空测点共8个，每列凝结水联箱水温测点2个），仅用分散控制系统（DCS）表计监视不能及时发现空冷凝汽器散热管束的受冻情况。

（2）提高机组的运行背压是解决空冷凝汽器防冻问题的有效手段，但同时也会影响机组在冬季有利环境条件下的经济运行。在实际运行中，在能保证空冷凝汽器安全的条件下，应尽可能降低机组背压，并保证机组安全经济运行。从本厂的实际运行经验来看，这点是可以实现的，但同时也具有一定的风险性，所以运行中必须加强监视、调整和就地检查工作，防止空冷换热管束出现大面积受冻。

2 空冷机组冬季运行调整操作优化方案

2.1 负荷低（300MW左右）、环境温度低（－20℃以下）时的调整方法

（1）将逆流凝汽器单元空冷风机转速解自动，手动设定在最低频率15Hz。因进入直接空冷凝汽器的绝大多数蒸汽是在顺流散热管束中凝结的，汽轮机的背压主要是依靠顺流散热器中蒸汽凝结来维持，因此，应尽量降低逆流凝汽器单元空冷风机转速，防止其过冷。同时，当某列真空抽气温度低于对应列凝结水回水温度15℃以上或就地检查发现空冷凝汽器管束有结霜现象时，首先应考虑停止逆流散热器对应的冷却风机。这样可防止逆流段散热器中凝结水过冷而结冰，同时可充分利用逆流段的乏汽热量来融化部分积冰。另外，如果该列真空抽气温度继续降低，可使逆流冷却单元的空冷风机反转（回暖功能）。这样可以抑制自然通风对逆流段换热管束的冷却，同时可通过逆流单元冷却风机的反转使空冷岛上部的热空气被逆流风机抽回，加热逆流段的换热管束，以利于逆流散热管束的防冻、解冻，在此期间监视凝结水温不低于30℃。

（2）多组风机低频运行。当环境温度很低、负荷也低时，空冷运行风机数量少，这会导致当背压波动时运行风机转速大幅提升，造成空冷凝汽器部分换热管束局部过冷，同时降低背压效果，但并不明显。从防冻角度考虑，多组风机低频运行，更有利于防冻，也更有利于机组背压控制和对大风等气候的适应能力。从本厂运行情况来看，运行风机频率最好不超过20Hz，这样既不会因风机转速过高造成局部过冷，也能很好地控制机组背压。

（3）合理设定机组背压。现2期机组已将阻塞背压设定值（表1）作为自动设定值加入空冷调节中，正常情况只需通过改变偏置来调节。机组设定背压应控制在高于阻塞背压2.0kPa运行，在确保空冷岛安全运行的 前提下，提高机组运行经济性。如4号机DCS画面背压测点不准，可通过调节排汽温度控制，一般控制排汽温度在38℃左右，空冷凝结水温度35℃左右，即可保证空冷不冻。

表1 不同负荷段机组阻塞背压值

（4）关隔离阀，退出部分散热面积。当机组的负荷和环境温度都很低，所有冷却风机全部停运也不能满足空冷防冻的要求时，应退出部分散热器，减少冷却面积或增加机组的负荷水平。为了使直接空冷系统具有抵御大风的能力，保证部分空冷风机在运行状态是必要的。但是，带有隔离阀的散热器，有可能因隔离阀泄漏而造成空冷凝汽器受冻，因此建议其退出运行的时间不宜过长，满足当时防冻必需即可。因3号机第1列和4号机第8列盖有帆布，在退出部分散热器时，要优先考虑这2列，这样既提高了其他列的进汽量，也能保证退出列更加安全。在隔离其他列时也应在隔离后检查阀后温度，防止阀门不严。此外，为了机组的经济行，3号机第1列和4号机第8列盖有帆布应选择在日最低气温低于－20℃时进行。

（5）在机组低背压运行时，周期性提高机组背压。要保证机组的经济性，就应低背压运行，加之夜间负荷低，这样蒸汽流量小、排汽温度低，虽然我们加强了调整和监视，但仍难保证所有空冷换热管束不出现局部过冷现象。所以，在机组低背压运行一段时间后，我们适当提高机组背压，这样就能使蒸汽流量增大，排汽温度升高，风机转速下降，凝结水温度提高，逆流段真空抽气温度提高，从而使部分可能局部过冷的管束及时回暖，不仅保证了安全，同时也保证了机组的经济性。根据本厂2期2台机组的调整经验，当大面积凝结水温较低或抽真空测点温度较低时采取此措施，基本上能在一定程度上防止空冷换热管束因局部过冷结冰而堵塞。

（6）根据需要启动备用真空泵。有时在机组运行调整中，当全部空冷风机停运后，部分空冷换热管束和真空抽气管束温度仍然过低，我们也可以采用启动备用真空泵的方法，通过增加逆流段换热管束的乏汽和不凝结气体流速，缓解部分管束的过冷、结霜甚至结冰现象。实践证明，这也是一个行之有效的调整手段。

（7）停运全部空冷风机运行时，需注意空冷步序，当空冷步序到第8步后，再停空冷风机要通过解自动手停，而不是让步序自动到0（因步序到0后，机组加负荷时，启风机会非常慢）。此外停运全部空冷风机运行后，空冷机反转后吸入的风也为冷风，反转空冷风机的效果反而会适得其反。

2.2 负荷高（500MW以上）、环境温度低（－20℃以下）时的调整方法

（1）多组风机运行。多组风机运行，更有利于防冻，也更有利于机组背压控制和对大风等气候的适应能力。同时多组风机低频运行有利于降低厂用电率，从本厂运行情况来看，运行风机频率最好不超过20Hz，这样既不会因风机转速过高造成局部过冷，也很好地控制了机组背压。

（2）合理设定机组背压。现2期机组已将阻塞背压设定值作为自动设定值加入空冷调节中，正常情况下只需通过改变偏置来调节。机组设定背压应控制在高于阻塞背压0～0.5kPa运行。

（3）手动降低逆流凝汽器单元空冷风机频率，这样既可保证逆流段不过冷，同时又能满足经济性的要求。

3 直接空冷机组冬季运行调整建议

（1）空冷岛面积较大，但温度检测点较少。根据直接空冷系统散热管束结构的特点和实际运行情况，单排管散热管束的热力分配是不可能均匀的，所以我们在监视调整的时候，必须注意到每列的排汽温度、凝结水联箱内凝结水温度和抽真空管束的温度，同时要加强就地检查和对就地管束温度的实际测量值。实际运行中空冷岛低温区域主要集中在逆流管束的中上部，在气温极低时应加强热成像仪对其的测温，防止发生大面积低温区域。

（2）机组正常运行时，逆流排风机不应长时间停运或反转，在逆流排风机停运或反转期间，应加强对该列凝结水温度的监视，发现任一凝结水温度有明显下降趋势时应立即启动或停止反转，以确保蒸汽、凝结水自然流动畅通，防止形成气阻。