畅巨敏

直接空冷机组的防冻措施及冬季运行

畅巨敏①

(山西兴能发电有限责任公司)

针对我国北方冬季环境温度低,直接空冷机组凝给水易发生结冻现象,根据古交发电厂直接空冷机组的特点,介绍了冬季启停过程及防冻的方法。

直接空冷机组;防冻措施;冬季启动;措施

山西古交发电厂位于山西省古交市。该厂当地典型气象条件为：多年平均气压：902.6 h Pa,多年平均气温9.5℃,多年极端最高气温：39.1℃,多年极端最低气温：-22.4℃。汽轮机主要技术规范：汽轮机排汽压力为15 k Pa,最大满发背压为45 k Pa。排汽通过大直径管道进入布置于主厂房A列前的空冷凝汽器,采用变频轴流风机使冷空气流过空冷凝汽器(ACC),以使蒸汽得到冷凝,冷凝水经过处理后回到锅炉给水系统。

该空冷系统应能满足各种工况运行,在冬季低负荷运行以及机组在冬季的启停过程中要有可靠的防冻措施,保证ACC管内不冻结,运行风机要根据环境气温、汽轮机排汽背压、凝结水温等能够自动调节风机台数、转数等,以求达到机组最大出力。

1 直接空冷凝汽器的防冻措施

1)空冷凝汽器防冻的基本手段。空冷凝汽器运行和控制的三个任务：保持最佳的凝汽器压力、最小的风机电能消耗以及保护设备安全运行。调节手段有两种：空气流量控制与蒸汽流量控制。

蒸汽流量控制就是控制空冷凝汽器管内蒸汽的流量,保证管内流动的蒸汽足以加热凝汽器;空气流量控制就是控制流过空冷凝汽器胁片的空气流量。

2)本空冷凝汽器的防冻措施从设计结构及运行调节可分为：大椭圆形管束、与蒸汽分配管中心线等高的挡风墙、内部热风再循环、调频风机、K/D结构的凝汽器及运行保护方案。下面对其进行论述。

a)大椭圆形管束。由于采用了大椭圆管束。如果管内发生了冻结,则椭圆形的管束就会向圆形胀去,从而减少了管束冻裂的可能性。

b)K/D结构的凝汽器。为了防止凝汽器的冻结,目前大型的空冷机组的空冷凝汽器都采用了顺逆流结构(K/D)。

低压缸或低旁排出的蒸汽在差压的作用下进入蒸汽分配管,首先进入顺流凝汽器(K型),在管束外冷风的冷却作用下,蒸汽边往下流边凝结。凝结水与蒸汽以相同的方向流入低部联箱,此时大部分的蒸汽(70%～80%)已在顺流凝汽器中凝结。剩余的蒸汽与不凝结气体一同进入逆流凝汽器(D型),蒸汽边向上流动边被凝结殆尽,凝结水在重力作用下与汽流逆向流回底部联箱,不凝结气体则被水环真空泵抽吸入大气。

c)挡风墙。电厂的空冷平台上布置了与蒸汽分配管中心线等高的挡风墙。采用这样的布置后,在冬季能挡御寒风直接吹在凝汽器管束,防止发生局部管束过冷而冻结的情况。它还有一个重要的作用是防止在夏季发生热风再循环,影响机组的真空。

d)空冷凝汽器的运行控制。空冷凝汽器防冻的常运行只能进行空气流量控制,即调节风机的转速、方向及启动,以实现对风量的控制。

只要蒸汽流量大于规定的最小流量,采用顺/逆流结构的空冷凝汽器可有效防止冻结。顺流凝汽器一般在任何工况下都有蒸汽对其加热;而对于逆流凝汽器,由于不可凝结气体的影响,其上部还是要产生结霜冻结的现象,如果长期存在,就可能堵塞管束,甚至冻坏管子。所以当环境温度小于零下2℃时,逆流风机的回暖循环(WARMING UP)将被启动,其动作过程为第一列的逆流风机将被停运10 min,延时20 min后,第二列逆流风机开始停运进行回暖,直至第六列也停运进行加暖完成一个循环,这样当逆流风机停运时,利用蒸汽可将其已冻结的部分融化掉。

3)当逆流风机已停止运行,利用蒸汽加热仍不见效。抽气温度低(特别是机组的真空严密性不合格或严寒季节),可手动将逆流风机置于反转,抽吸上部顺流凝汽器排出的热空气对其进行加热化冰。

当以上措施实施后,可保证凝汽器的安全运行。但在特别严寒的季节或者机组的严密性不合格的情况下,还会出现凝结水温度、抽气温度偏低,甚至低于0℃,为此,设计了冬季保护的程序。

a)顺流冬季保护。当环境温度小于3℃,本列的任一凝结水温度小于15℃时,本列逆流风机被闭锁在当时的转速不变;本列顺流风机以10%/min的速度下降,只有当本列的凝结水温度都大于25℃后,顺流风机转速才停止下降,并以10%/min的速度上升至已被闭锁的控制器的输出值;否则将使顺流风机降到最低转速,直至断开停转。

b)逆流冬季保护。环境温度低于3℃,抽气温度小于15℃时,本列的顺流风机将被闭锁在当时的转速不变,本列逆流风机以10%/min的速度下降,只有当本列的抽气温度大于25℃后,逆流风机转速才停止下降,并以10%/min的速度上升至以被闭锁的控制器的输出值;否则将使逆流风机降到最低转速,直至断开停转。

2 直接空冷机组的冬季启动

1)冬季启动特点。冬季由于环境温度低,对空冷机组的安全运行造成一定的威胁。特别是在启动阶段,蒸汽量如小于规定的最小流量,会造成空冷管束冻结的危险。具体表现为：在起初的一段时间内排汽压力偏低,严重时可达到2～3 k Pa,凝结水过冷度偏高,一定时间后,由于大量凝结水不断集聚储藏于排汽管道中,凝结水箱水位偏低,凝结水系统回收水量低,汽水流量严重不平衡,凝结水箱补水量不正常增加,排汽管道积冰严重。当机组带大负荷后,排汽管线和散热片中出现涌水现象,局部出现水击现象和积水冰冻现象,若处理不得当,可能因管道机械负载大,各冲击振动大面积冰冻而造成设备损坏。

2)冬季冷态启动方法。

a)机侧开启抽真空旁路门,启动水环真空泵,开始抽真空,抽真空到30 k Pa,停送备用真空泵,空冷风机和油泵送电后,启动风机油泵,油温低可先启动电加热,待油温高于10℃后再启动油泵。

b)疏水排大气,机侧过、再热器疏水,过、再热器出口排气阀开启排空,点火时投入一支下层油枪,送风量保持在35%额定值,汽机高压旁路开至20%～30%。保持一支油枪运行。同一层四角油枪按照1号角 —3号角 —2号角 —4号角顺序每隔15 min切一次,进行1 h的启动暖炉,就地检查炉顶排空门排汽正常,各疏放水管道温度正常升高,否则必须通知维护人员检查管路是否结冰堵塞。

c)监视炉本体各部膨胀正常后,增投运行油枪对角的油枪,以后按1号角-3号角-2号角-4号角顺序每隔15 min增投一支油枪,直到第一层油枪全部投入。

d)汽包压力低于0.7 MPa,过热器疏水门关闭以前,其它所有操作严格按正常方式进行(高温再热空气门保持开启)。

e)汽包压力达到0.7 MPa,关闭过热器疏水门(高过入口集箱疏水门保持开启),逐步开大高旁。

f)汽包压力达到1.0 MPa后,利用高旁控制再热器升压率不大于0.05 M Pa/min,维持再热汽压在0.4 MPa以下,关闭高过入口集箱疏水门,保持高温再热器出口空气门,疏水门开启。

g)在锅炉主汽流量低于10%BMCR(104.5 t/h)前,维持以上状态,利用炉膛出口烟温探针,监测烟气指示温度不高于538℃。

h)主汽压力未达到3.2 MPa时,必须逐渐开大高旁,以尽量增加锅炉蒸发量,限制蒸汽升温率。

i)在锅炉主汽流量低于10%BMCR(104.5 t/h)后,当再热汽压超过0.4 MPa后,关闭高再出口空气门;当再热汽压达到1.0 MPa时,逐渐将辅汽源倒为再热汽冷段带。辅助汽源切换完毕后,关闭高再出口疏水门。j)当蒸汽温度接近汽机冲转参数而锅炉蒸发量不足13%BMCR(136 t/h)时,必须进一步压低火焰中心,进风量不可过大。

k)一次风机具备启动条件时,启动一次风机,作好投粉准备。

l)在锅炉主汽流量达到13%BMCR(136 t/h)后,逐渐开启低旁,并开大高旁,同时增加燃料,在30 min内将锅炉蒸发量增加至15%BMCR(160 t/h),控制各受热面金属不超温,过、再热汽升温率、升压率符合冷态启动曲线要求。

m)汽机冲转,空冷进汽后,由于环境温度低,排汽可能在汽水循环过程中结冰,表现为：在起初的一段时间内排汽压力偏低,严重时只有2～3 k Pa,凝结水过冷度偏高,此时尽快开大低旁,并网带负荷。监视空冷各列抽气温度和凝结水温度,待各列凝结水温度、抽汽温度接近并高于环境温度后,视情况先后启动逆、顺流风机,条件成熟时,投入自动,有时各列管路阻力不均,则会出现有几列进汽,其它列不进汽的现象。使空冷散热器的总散热面积减少,严重时会影响机组的背压值,应注意及时调整。

n)机组未并网前,维护锅炉蒸发量在17%BMCR(180 t/h)。

o)并网后,应尽快增加负荷20%以上,在负荷大于25%时,逐渐投入高低加热器,切换除氧器汽源为抽汽自带。

p)如机组在短时间内不具备并网加负荷条件时,必须维持锅炉蒸发在17%BMCR(180 t/h)以上,并保持高低压旁路开启;如锅炉蒸发量低于15%BMCR(160 t/h)应将辅汽汽源切至邻机带;如锅炉蒸发量低于13%BMCR(136 t/h)且30 min内不能恢复,必须关小高旁,降低再热汽压力至1.0 MPa以下,开启高再出口疏水门,关闭低旁,停止向空冷排汽。

q)以后操作按机组启动的正常方式进行。

3 直接空冷机组的冬季运行注意事项

1)在机组正常运行中应按规程规定加强巡视检查。用测温仪定期测量空冷塔上凝汽器的外部温度,并观察抽空气管道、凝结水管应无振动,外部无结霜、结冰现象。

2)在保持机组的排汽压力要求的同时,还应控制抽气温度高于35℃,每一列的凝结水的过冷度(机组的排气温度 -每一列的凝结水的温度)低于6℃。

3)正常运行时,空冷风机应投入自动控制,并注意自动控制正常,冬季保护、回暧保护动作正常。当发现自动控制动作而不能满足本措施要求时,应立即手动进行调节,同时通知有关单位处理。

4)在调整风机转速时,在逆流风机和顺流风机应共同进行调节,如升高抽气温度时,不应一味地降低逆流风机,还应降低相对应的顺流风机,调整凝结水温度的方法相同。

5)在整个调节过程中,应勤调慢调,每个风机转速的变化不能超过10%/min,密切注意各个参数的变化,一定要保证机组的排汽压力正常的情况下进行调节,防止出现只顾抽气温度、凝结水温度的升高,而不管整个机组的安全运行情况。

6)当自动控制程序运行正常,逆流风机已停运而空冷系统的抽气温度低于10℃,则将逆流风机切为手动,运行倒转程序。在此期间,应特别注意排汽压力、环境温度的变化。当对应的抽气温度上升到35℃时,应停止风机的倒转,将其投入自动控制。

4 结束语

古交发电厂2台300 MW直接空冷机组投产后,经历了严冬的考验,只要认真执行有关防冻措施,空冷系统是可以安全度过严冬的。

Anti-freeze Measuresand Winter Operation of Direct Air-cooling Unit

Chang Ju-min

The ambient temperature in winter in northern of China is low,direct air-cooling unit condensate water prone to f reezing p henomenon,according to characteristics of a direct air-cooling unit in Gujiao power plant,introduces process and anti-f reezing method of winter start and stop.

Direct air-cooling unit;Anti-f reeze measures;The winter starting;Measures

TD612

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1672-0652(2010)增刊 -0030-03

畅巨敏 女 1979年出生 2000年毕业于太原电力高等专科学校 助理工程师 古交‘ 030206

2010-03-30