直接空冷机组冬季防冻试验研究

王 进，原树妮，罗建萍

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国投晋城热电有限公司，山西 晋城 048000；3.山西晋能集团有限公司，山西 太原 030001）

直接空冷机组冬季防冻试验研究

王 进1，原树妮2，罗建萍3

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国投晋城热电有限公司，山西 晋城 048000；3.山西晋能集团有限公司，山西 太原 030001）

以某典型300M W直接空冷机组的三角单元散热器为试验对象，测试了直接空冷机组在自然抽吸、风机停运、关闭蒸汽分配管蝶阀以及风机入口加装堵风装置后的散热器风温、风速变化规律，为确定合理的防冻运行方式提供依据。

直接空冷；防冻；试验

0 引言

直接空冷机组空冷凝汽器布置在环境大气中，其本身的性能和安全受环境因素的影响比较大，尤其在我国北方寒冷地区，极易发生冻结[1]。加之许多直接空冷机组承担冬季供热任务，供热抽汽量大，直接空冷系统冷却的蒸汽量减少，空冷系统所面临的防冻问题就显得尤其突出[2-3]。

为探讨直接空冷机组的合理防冻运行方式，以某典型300MW直接空冷机组的三角单元散热器为试验对象，测试了机组在自然抽吸、风机停运下、关闭蒸汽分配管蝶阀后以及冷风机入口加装了堵风装置后的散热器进出口风温、风速变化规律，为直接空冷机组冬季防冻提供可靠运行方法。

1 系统简介

该机组空冷系统为单排管系统，共有30个空冷冷却单元，风机直径8.91m，管束尺寸为10 000 mm×2 220 mm，额定工况设计迎风面风速1.97 m/s。其空冷系统散热单元布置见表1，在试验散热单元选择8个横向测量位置、10个纵向测量位置，以平均值作为该单元的测量值。

表1 空冷系统散热单元布置概况

2 停运空冷风机试验

2.1 试验概况

试验以23号风机单元为研究对象，分别在不同负荷、环境温度下进行周围风机运行与否时的试验，测取在不同运行方式时空冷散热器在自然抽吸状态下的风速变化规律及冷却能力。试验分别在12号、22号、32号、33号、34号、24号、14号、13号风机全部开启或全部关闭下进行。23号空冷风机周围风机是否投运试验结果见表2，23号空冷风机周围风机不投运空冷系统运行红外成像图谱见图1与图2。

表2 空冷风机停运试验结果汇总表

图1 空冷系统红外成像图谱3—6列

图2 空冷系统红外成像图谱1—4列

2.2 试验结果

试验结果表明：在自然抽吸状态下，散热器出口风速保持在0.5～0.7m/s之间，风机出口风速保持在1.5～1.9m/s之间。

在不同环境温度下，周围其余风机是否投运对试验空冷风机出口风温、风速变化影响不大，对应散热单元出口风温、风速变化不大，因此散热面的冷却能力与周围风机运行与否关系不大，仅在风机隔断处因封堵不严略受影响。

3 蒸汽分配管碟阀关闭试验

3.1 试验概况

选定中间的第二列蒸汽分配管进行碟阀关闭前后的试验，研究停运整列风机及关闭碟阀对空冷散热器安全运行的影响。停运整列风机及关闭碟阀前后的风温、风速试验测试结果汇总见表3，关闭第二列蝶阀后空冷系统运行红外成像图谱见图3与图4。

图3 空冷系统运行红外成像图谱3—6列

表3 停运整列风机及关闭碟阀前后试验测试结果汇总表

图4 空冷系统运行红外成像图谱1—4列

3.2 试验结果

试验结果表明：第二列分配管碟阀关闭后，该列散热器温度很快下降，而其他列散热器因热负荷相对增大，过冷面积明显减小。空冷风机出口风速仍维持在1.2m/s以上，散热器出口风速为0.35 m/s，使散热器表面温度逐渐降低至-3℃以下，并与风机出口温度趋于接近，略高于环境温度，表明冷却风量仍很大，从而使散热器内部存在冻结的可能，如果气温进一步下降，散热器表面温度将会更低，当排汽碟阀不严使散热管束内有少量蒸汽流动时会造成冻结，试验时在投运该列蒸汽时有明显化冻的声音。

4 风机入口加堵风装置试验

4.1 试验概况

选择典型三角单元23号为研究对象，在风机入口加装堵风装置，测取不同环境温度、背压下空冷散热器冷却情况。试验分别在周围风机全部开启或全部停运下进行。23号空冷风机入口加堵风装置后各工况下散热面停运风机前后的风温、风速测试结果见表4。加堵风装置后后空冷系统运行红外成像图谱见图5与图6。

图5 空冷系统运行红外成像图谱3—6列

图6 空冷系统运行红外成像图谱1—3列

表4 风机入口加堵风装置后测试结果汇总表

4.2 试验结果

试验结果表明：当23号空冷风机入口加堵风装置后，该散热单元温度略有所上升，较13号散热单元（未加堵风装置）温度略高，提高了防冻能力。在不同环境温度、不同排汽压力下，不论该风机周围其他风机是否运行，该风机出口风速均在0.3m/s以内，表明冷却风量很小，仅约为原冷却能力的五分之一，风机出口风温均略高于环境温度，而散热面出口风速也均在0.3m/s以内，表明在风机隔断处因封堵不严有部分冷风进入，因此加装堵风装置后大大减少了冷却风量，有效地提高了空冷岛的防冻能力。风机入口加堵风装置前、后测试结果对比详见表5。

表5 风机入口加堵风装置前、后测试结果对比表

5 结束语

a）在不同环境温度下，周围其余风机是否投运对空冷风机出口风温、风速变化影响不大，对应散热单元出口风温、风速变化不大。

b）当关闭分配管碟阀关闭后，散热器温度很快下降，并与风机出口温度趋于接近，略高于环境温度，表明冷却风量仍很大。

c)空冷风机入口加堵风装置后，不论该风机周围其他风机是否运行，该风机出口风速大大降低，有效地提高了空冷岛的防冻能力。

［1］ 韩玉霞，张嘉英，李鑫,等.直接空冷供热机组冬季防冻措施分析［J］.电站系统工程,2011（3）:37-39.

［2］ 卫晓峰，郭志强.300MW直接空冷供热机组的防冻措施［J］.能源与节能，2013（4）:18-20.

［3］ 张锋锋，潘云珍，焦晓峰,等.极度寒冷地区直接空冷机组空冷岛的防冻措施［J］.内蒙古电力技术,2011（4）:99-101.

Experimental Research on Anti-freezing of Direct Air Cooling Unit in W inter

WANG Jin1，YUAN Shuni2，LUO Jianping3
（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China；2.Guotou Jincheng Thermal Power Co.，Ltd.，Jincheng，Shanxi 048000，China；3.Shanxi Jinneng Group Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Takinga typical300MW directair coolingunit triangle radiatorasexperimental object,theair temperature and airspeed variation of the triangle radiator for direct air cooling unit were tested with natural air flow,which provides reference for determining reasonableoperatingmode foranti-freezing.

directair cooling;freezing prevention;experiment

TM311

A

1671-0320（2015）02-0069-04

2014-12-25，

2015-02-10

王 进（1980），男，山西保德人，2007年毕业于太原理工大学热能与动力工程专业，硕士，工程师，从事汽轮机节能降耗工作；

原树妮（1985），女，山西泽州人，2009年毕业于武汉理工大学会计学专业，从事电厂经营指标统计及管理工作；

罗建萍（1984），女，广西南宁人，2006年毕业于华北电力大学热能与动力工程专业，从事电厂脱硫、超低排放项目管理工作。