杨 照

（陕西榆林能源集团杨伙盘煤电有限公司 生产准备部 陕西神木 719316）

陕西榆林能源集团杨伙盘煤电有限公司2×660MW超超临界机组配套的冷端系统为上海电气斯必克工程技术有限公司提供的全球首例自然通风直接空冷（NDC）系统。系统直接采用冷空气作为介质完成与汽轮机排汽的热交换：汽轮机排汽通过排汽管道被送至空冷散热器，而空冷散热器被布置在自然通风空冷塔内，利用塔筒的抽力使冷空气流过散热器表面，从而使散热器内的蒸汽被凝结。空冷散热器以垂直环形布置在自然冷却塔底部的进风口，暴露在大气环境中。由于冷却塔的进风为自然进风状态，当热负荷确定的条件下，其冷却能力直接取决于环境空气干球温度。在冬季低温状态下，散热器翅片管内的凝结水过冷度增大。若气温继续下降，散热器翅片管内的凝结水产生较大过冷，由于自然冷却塔进口的庞大面积冷却器暴露在大气中，即使采用了进风口百叶窗控制进风量，在自然冷却塔自身热动力抬升作用下，也难以抵御极端气候条件下犀利的寒风侵入，最终可能会使翅片管管束内部被冰块堵塞，使散热器翅片管变形或冻裂，造成永久性损害。

北方空冷机组多次发生管束冻裂事故，严重时无法维持真空致使机组停运。空冷系统换热面管束冻坏后的维修技术难度高、工作量大、时间也长，将造成巨大的经济损失，也为机组的安全运行埋下了隐患。因此空冷系统冬季防冻措施是非常重要的，本文根据直接空冷和间冷防冻分析，总结出了自然通风直接空冷系统防冻的一套措施，为北方地区自然通风直接空冷机组冬季的安全运行提供了保障。

采用介绍机组不同状态下的防冻措施进行分析：机组启动、机组运行、机组停运防冻措施。

1 机组启动空冷防冻措施

1）当进入冬季模式，遇有启机操作时，尽量安排在11：00以后，17：00前。机组负荷尽量带至冷却塔最小防冻流量对应的负荷以上。

2）锅炉点火前，检查关闭主汽、再热蒸汽门前管道疏水门，辅汽管道至排汽装置疏水门，轴封母管疏水至排汽装置气动门、手动门以及高、低压旁路蒸汽电动门、气动门。

3）检查关闭蒸汽隔离阀，电伴热装置要提前 4h投入。

4）轴封暖管结束后，对水封注水，启动轴加风机，投入轴封系统，尽量缩短轴封投入抽真空时间。

5）提前检查关闭真空破坏门并进行注水，启动规定数量真空泵运行，进行抽真空工作。

6）根据锅炉升压速度，低旁暖管充分后迅速投入低旁向冷却塔供汽，并使蒸汽量尽快达到规定的最小进汽量以上。若背压无法维持在25kPa以下时，可提前投入相应的百叶窗运行，调节百叶窗开度维持背压 20～25kPa，就地检查散热器管表面温度均应上升且无较大偏差，否则关闭百叶窗。

7）旁路系统投入后，尽量使蒸汽进入空冷后有一定过热度，确保凝结水温度大于 35℃以上。

8）在机组冲转前，要保证低旁开度，确保冷却塔的进汽量应在任何时候均大于20%的额定进汽量，如果不能满足此要求应联系锅炉进一步提高主汽参数。

酿酒生产涉及加热、液化、糖化、蒸馏、干燥、灭菌等工艺，均需消耗大量蒸汽，酿酒生产汽耗占其综合能耗的80%以上。在混蒸白酒生产工艺中，共有三个生产过程：“装甑”、“蒸酒”和“蒸煮”。白酒发酵过程会产酸，白酒蒸馏到最后，酒精没有了，酸味物质就会凸显出来，一些沸点比较高的酸会随着酒醅温度的提高，也被带出来。通过蒸汽排酸，下次发酵才能正常进行。因此在蒸煮生产过程中的工艺需要设置一道排酸工序，此阶段需敞开式蒸煮。这样大量的蒸汽将直接排放到空气中，造成能源的浪费和环境的污染。

9）从低旁开启至汽轮机开始冲转，时间应尽量缩短，以防止空冷系统因进汽量小冻结堵塞。机组未并网前，维持锅炉尽量大蒸发量，并网后根据汽缸金属温度应尽快增加负荷至 20%以上。机组在短时间内不具备并网加负荷条件时，必须维持锅炉蒸发量，并保持高、低压旁路开启。

10）机组启动后，冷却三角换热管束温度、凝结水温度、抽空气管道温度均应上升至 35℃以上。各冷却三角按规定顺序投入，对已投入的冷却三角凝结水温度均大于 35℃时方可投入下一列，并投入相应列的百叶窗。百叶窗按规定顺序投入，投完一列后再投下一列。

11）百叶窗在启动初期不允许投入，待空冷进汽量较大、冷却塔内温度较高时，可按序投入。应注意监视已投运列的抽空气管温度，如该温度较低，应及时调整，包括：增加进汽流量，降低百叶窗开度，增加真空泵运行数量等。

12）有冷却三角未投运时，用测温枪对关闭的蒸汽隔离阀前后温度进行测量，确保蒸汽隔离阀严密不漏。

13）机组在启机过程中，逐个投入扇区运行时，应在就地配备人员配合进行操作，检查阀门到位情况，预防阀门卡涩情况发生，可以及时有效处理。冷却三角投运后，就地检查已开启蒸汽隔离阀开启是否正常，确保蒸汽隔离阀已全开，无节流现象。

14）冬季模式下列情况下禁止投运空冷系统：

（1）防冻保护无法投运或试验不正常。

（2）系统阀门开关试验或联锁保护试验不合格。

（3）各冷却三角抽空气温度、凝结水温度、蒸汽环管温度、抽真空环管温度、凝结水箱温度等重要测点无法监视。

（5）系统管道保温破坏或伴热异常。

（6）任一蒸汽隔离阀关闭不严漏流严重。

15）待机组负荷稳定，全面检查机组相关设备运行正常，背压相对稳定后，可投入NDC自动控制。

2 机组运行空冷防冻措施

1）环境温度＜-2℃，检查确认空冷处于冬季模式，维持背压 10～20kPa 之间，尽量关小百叶窗，任何情况下不得低于 8kPa 运行。

2）保证凝结水过冷度在 3-5℃，当各环管凝结水温度高于设定温度时，可开启百叶窗运行。如果冷却塔冷却三角凝结水有任意一点温度比其他温度点低，且小于 25℃，则可以关小百叶窗开度，甚至关闭该冷却三角百叶窗，直到此处凝结水温度升高，再将冷却塔排汽背压设定值降低，必要时可以再启动一台真空泵。

3）空冷系统投入运行后，必须保证各冷却三角百叶窗开关正常，防止百叶窗卡涩。若各冷却三角百叶窗存在卡涩或指令偏差，需及时提高机组负荷以增加抽汽量并联系维修人员进行处理。

4）运行中注意监视各冷却三角凝结水出水温度、抽空气管道温度，派专人就地检测凝结水环管、各阀门、各测点温度及电伴热运行情况，重点检查各散热器管束有无变形，否则关闭该冷却三角百叶窗，并联系维修人员将该冷却三角百叶窗遮盖棉门帘或苫布帘。每小时检测一次，夜间或有冻结现象时增加检测次数。特别是当风向变化、负荷变化、百叶窗开度变化时要随时实测散热器的温度。

5）尽量保持同区域各冷却三角凝结水的温度相同，不同区域的冷却三角凝结水温度不能相差太大，防止相邻冷却三角临近管束进风量不均导致局部管束冻结。有个别三角凝结水温度突降，怀疑温度过低时，在关小对应百叶窗时，应同步关小相邻百叶窗，直至查明原因恢复正常。

6）空冷任何一个区域冷却三角抽汽口温度低于 35℃时，关闭该冷却三角的百叶窗，直至温度回升至正常范围，恢复正常调整。

7）加强对排汽装置补水量及水位的监视，发现水位下降，补水量异常增大时，应分析空冷散热器以及凝结水管道是否冻结，发现异常及时调整百叶窗运行方式。

8）关注天气变化，有大幅降温或者大风天气，加强就地监视和风向监视，遇降雪及大风天气应检查塔内百叶窗操作机构处无积雪，否则及时清除。发现扇区百叶窗有挂霜现象，应通过活动百叶窗予以消除，但百叶窗活动幅度不能超过 30%。

9）机组冬季模式运行时，执行定期百叶窗活动试验，确保百叶窗动作正常可以正常关闭。同时核对百叶窗远方就地开度是否一致，防止百叶窗远方就地反馈和指令不一致导致冷却三角冻裂。

3 机组停运空冷防冻措施

1）冬季停机时尽量安排在白天气温高时进行。

2）机组在停机前，将空冷退出自动调整，手动对各冷却三角百叶窗进行活动试验，确保冷却三角百叶窗可以正常关闭。

3）机组在停机过程中，将空冷退出自动调整，手动均匀降低各冷却三角百叶窗开度，维持冷却三角凝结水温度在 35℃以上，无法维持时，结合当前背压情况按照规定的顺序依次退出各区域空冷运行。如果各区域冷却三角温度偏差大，先退出温度低的区域冷却三角。

4）机组在停机过程中，逐个退出扇区运行时，应就地配备人员配合进行操作，检查阀门到位情况，预防阀门卡涩情况发生，可以及时关闭有效处理。

5）机组在停机过程中，在退出冷却三角关闭蒸汽隔离阀过程中，若蒸汽隔离阀发生卡涩无法关闭时，立即打开该阀门投入该冷却三角运行；待就地人员到位后进行退出冷却三角关闭蒸汽隔离阀操作。禁止在蒸汽隔离阀不严的情况下退出对应冷却三角。

6）机组负荷到零后，立即关闭所有至排汽装置的疏水（包括主汽、再热汽疏水，辅汽系统疏水，轴封系统疏水等）。疏水扩容器减温水、水幕保护喷水、低压缸喷水及低旁三级减温水均应适当投入。

7）汽轮机打闸后立即退出高、低压旁路系统，检查关闭运行区域蒸汽隔离阀，投入电伴热，用测温仪就地测量门后温度，确认阀门关闭严密。

8）检查冷却塔冷却三角百叶窗均已关闭，停运真空泵，待机组转速低于1 000r/min时，就地点动开启真空破坏门，真空到 0，转速到 0，投入连续盘车，立即停止轴封供汽，校严轴封供汽门。

9）停机后为防止疏水阀不严，排汽装置进汽造成低压缸温度升高，凝结水泵应连续运行，直至排汽温度降到 50℃以下方允许停运凝结水泵。

10）停机后全面排查，确认各隔离阀关闭严密无内漏，各冷却三角百叶窗全部关闭严密，无漏风位置，否则及时处理。

11）停机后及时进行防寒防冻专项行动，及时投入各区域电伴热及防冻设施。

4 结束语

针对陕西榆林能源集团杨伙盘煤电有限公司自然通风直接空冷（NDC）系统，通过在机组启动、机组运行、机组停运这三个机组不同状态下空冷系统防冻措施的研究，可以为同类型机组提供投产后的参考借鉴依据。只有经过不断地总结提炼，自然通风直接空冷（NDC）系统的防冻措施才会越来越可靠，自然通风直接空冷（NDC）火电机组才能够越安全、稳定地运行。