1 000 MW氢冷机组闭式水温控制分析

储文祥，张 弛

（皖能铜陵发电有限公司，安徽 铜陵 244000）

0 引言

闭式水系统的主要作用是为发电机氢冷器（以下简称氢冷器）、定冷水冷却器等重要辅助设备提供冷却水源及轴封用水，闭式水系统的安全稳定运行直接影响着系统的安全性及设备的可靠性[1]。

1 6号机组闭式水系统运行现状

皖能铜陵发电有限公司6号机组采用上海汽轮发电机有限公司生产的汽轮发电机组，发电机采用水氢氢冷却方式，氢冷器冷却水源为闭式水。本机组配备有2台单台流量为1 650 m3/h的闭式冷却水泵，在6号机组C级检修中进行过高低速改造，正常情况下1用1备。闭式水的补充水源为来自水质较好的化学除盐水箱，闭式水冷却器采用两组大型板式冷却器，冷却水源由取自循环水经过旋转滤网过滤的开式水进行冷却。6号机组闭式水用户设备用水量见表1。

表1 6号机组闭式水用户设备用水量

由表1可知，闭式水的主要用户为发电机氢冷器、定冷水冷却器、凝泵电机冷却水等，其中2组氢冷器总用水量为725 m3/h，占闭式水用户总流量50%，占闭式冷却水泵总流量的43.9%，闭式水的温度将直接影响发电机进口冷氢的温度。正常运行时将氢冷器温度设定值设在39℃，定冷水温度设在43℃。若氢温太低会造成氢气结露，结露时水珠滴在发电机定、转子绕组上面，会加剧发电机绝缘电阻降低，发生短路、击穿事故造成发电机损坏，发电机运行氢压下入口冷氢温度下限值为露点温度。根据有关规定，当发电机内最低温度为5℃时，运行氢压下允许的湿度高限用露点温度-5℃表示。当发电机内最低温度不低于10℃时，运行氢压下允许湿度高限用露点温度0℃表示[2]。若发电机内部氢温过高，会加速发电机绝缘材料老化，减少绝缘材料寿命；氢气温度过高还会降低发电机内部重要部件的冷却效果，严重时会造成部件烧毁。在不同季节及时调整闭式水冷却器运行方式控制闭式水温度，对闭式水用户参数调整特别是氢冷器有重要意义。

2 闭式水冷却器运行方式及调整效果

随着季节更替，循环水进水温度及闭式水回水温度的明显变化共同影响着闭式水进水温度。为了有效控制闭式水温度，依据不同季节采取了如图1所示的3种闭式水冷却器运行方式。

图1 6号机组闭式水冷却器运行方式原理图

闭式水冷却器所采用的板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种换热器[3]。各种板面之间形成薄矩形通道，冷、热流介质分别流过通道，通过板面进行热量交换。可以通过开启、关闭闭式水冷却器闭式水侧或开式水侧进出口电动蝶阀，分别改变A、B闭式水冷却器出口闭式水温度，最终影响经过两组冷却器后混流的温度即闭式水入口水温。

a） 运行方式一。A、B闭式水冷却器开、闭式水两侧蝶均处于全开位，在夏季，循环水温最高可达44℃，取自循环水入口的开式水温度也处于较高状态，并且夏季属于用电高峰期，机组负荷一直处于较高水平，闭式水用户散热量较大，引起闭式水回水温度的升高，此时只有将2台闭式水冷却器共同投入使用，才能满足闭式水温度要求，并且能够增加通流面积，减少开式水侧流动阻力，降低闭式泵能耗。同时，开启两组闭式水冷却器进回水蝶阀，也能够有效地对开式水冲刷。开式水水质基本与循环水相同（见表2），只是开式水pH值、Ca2+、硬度、浓缩倍率等处于较高水平。水中的pH值、Ca2+是影响结垢的最主要因素之一，有机胶体在碱性溶液中比在酸性溶液中更易析出；微生物黏泥在碱性溶液中也更难以清除；氯的杀菌作用在碱性溶液中会明显下降，导致冷却器受热面容易形成生物污垢。同时，冷却水中的重碳酸盐在碱性溶液中溶解度下降，当水温高达一定值时，重碳酸钙受热分解而产生CaCO3沉淀，形成结晶污垢[4]。

表2 6号机组冬季循环水水质参数

b）运行方式二。主要应用于极寒天气，将A闭式水冷却器开式水侧通过进出口电动蝶阀关闭，闭式水走两组闭冷器，这时候A组闭式水冷却器出水为热水，B组闭式水冷却器出水为冷水，经过混合保证闭式水进水温度在极寒天气也不会降到很低，进一步保证氢温不会太低。经过运行证明这种运行方式能够在开式水母管温度低至2℃时维持氢温在38℃。使用这种运行方式虽然能在冬季提高氢温，但氢冷器冷却水调阀开度依旧很小，为了避免氢冷器冷却水调阀全关造成闭式泵憋泵，必须将氢冷器调阀开度低限设在10%开度。由于冬季微生物活性较低，微生物生成的黏质物絮凝化，形成絮凝物量也较少，并且由于循环水温度较低，水中溶解的CO2含量增加，pH值会稍微降低，加上长时间停用开式水侧，所以需定期开启开式水侧蝶阀对开式水侧进行冲洗。

c）运行方式三。将A闭式水冷却器闭式水侧隔离，开式水侧开启，通常应用在过渡时期。经过实践证明运行方式三的冷却效果比运行方式二的冷却效果更好，在最近3月份切换中，使用运行方式二闭式进水温度达27℃时切换到运行方式三闭式水进水温度下降到23℃，开式泵电流由283 A下降至231 A，每天降低821 kW·h厂用电，开式泵能耗大幅降低。使用运行方式三能够平滑地在运行方式一和运行方式二中过渡，并且对两组冷却器开式水侧进行冲刷，有效降低了换热面结垢。

3 结束语

皖能铜陵发电有限公司6号机组通过调整闭式水冷却器开式水侧及闭式水侧进出口电动蝶阀开关状态，实现对闭式水温在炎热、极寒天气时的有效控制，在极端天气时能将发电机冷氢温度调整在正常参数范围内，保障机组发电机的安稳运行。