陈玉进，薛凌飞，倪兴来，程广民，沈青，薛帅帅

（1．陕西延长石油榆林煤化有限公司，陕西 榆林719000；2．兖州煤业榆林能化有限公司，陕西 榆林719000）

直接空冷凝汽器系统防冻的应用

陈玉进1，薛凌飞1，倪兴来2，程广民2，沈青2，薛帅帅2

（1．陕西延长石油榆林煤化有限公司，陕西 榆林719000；2．兖州煤业榆林能化有限公司，陕西 榆林719000）

阐述了直接空冷凝汽器系统低温运行时的受冻原因，针对空冷式冷凝汽器系统运行时防冻的典型难题，提出独到见解和解决办法。

直接空冷凝汽器系统，管束，受冻，防冻

直接空冷凝汽器系统 （Air Cooled Conderser，ACC）技术的日趋完善为富煤缺水性企业的节能减排和提高经济效益指明了新的潜力方向。陕北榆林周边化工和电力企业选用大量的ACC，但在春冬季节投运过程中ACC的受冻始终困扰着各企业。

1 ACC受冻的原因

众多专业工程技术人员公认：常规ACC投运过程中受冻直接体现为管束及附属设施被冻裂，导致的原因归结为3种。

1．1 抽真空系统工作不正常

设备的设计或制造不合理、磨损或工作介质不合格，如射水抽气器的驱动蒸汽压力过高或过低，水环泵的冷却水温度过高或冷却水量过小，或者误操作致使抽真空压力小于最低控制压力。

1．2 系统中聚集了空气等不凝气

当系统有漏气时，抽汽系统功能下降，换热不均匀造成不凝气在系统中聚集形成低温死区。抽汽在系统中的流动正常时应该如图1左所示。但是如果停掉C2风机，C3风机满负荷运行，则C3形成了一个强冷区而C2则形同抽汽分配管，从而有可能形成C3管束两端进汽。如果抽汽中含有不凝气就会在C3中形成死区如图1右所示。在死区中，蒸汽的含量很少，凝结放热效果显著，很易被降温到环境温度。当凝结水流经死区的时候就会被冷却，甚至在冷区内被冷却到冰点而结冰。结冰的最终唯一结果就是将管束和附属设施冻裂。

1．3ACC在环境温度低于3℃时长时间小流量运行

理论和实践证明，当环境温度低于3℃、抽汽量低于额定流量的30%时，ACC运行时间超过2 h，即使风机不运行，ACC也会在自然换热过程中结冰而受冻。

2 针对上述受冻情况的防冻措施

2．1 针对第一种受冻情况的防冻措施

2．1．1 逐步完善管束等设备的结构

管束优先选用钢制偏圆，因为偏圆管束受冻后会变成椭圆形，受冻再严重才会变圆直至胀裂。KD（顺流管束数与逆流管束数比例）管束比科学合理；相邻管束排的铝翅片间距延风向逐级递减；在所有的翅片管束上方安装用于减少和消除自然风散热的百叶窗；定期对抽真空系统设备进行保养，如检查不达标需及时更换；在蒸汽分配管上加装蝶阀使凝汽器可分段运行。

2．1．2 调整运行方式

当大气温度很低或蒸汽负荷很小时，必须通过降低分机转速使凝汽器保持在规定值以上，以便抽真空系统可靠地将所有的不凝气和残存的蒸汽排出。在正常的气候或蒸汽负荷条件下，投运自动调节会更适合调速要求。在极端条件下，风机转速甚至会降低到零。

2．2 针对第二种受冻情况的防冻措施

2．2．1 保证系统严密性合格

在恒定蒸汽流量和风机转速下进行真空衰减性试验，而且要定期进行，最好每月一次，试验控制的工艺指标为压损低于200 Pa·min-1，极限值为150 Pa·min-1；如果漏气比较大时，应保持透平机的高被压运行。在保持抽真空系统运行的状态下，系统恢复到原排汽压力的时间应小于真空衰减的时间。

2．2．2 当环境温度降低到3℃时对ACC投运自动和保护

投运自动后轴流风机转速将按一般程序进行6级逐级自动切换运行，这样凝结水的过冷保护、逆流风机的回满保护、抽气过冷保护以及轴流风机的自身保护都能根据实际情况实现自动程控，有力地避免了人为疏忽而造成不必要的损失。

手动启动时必须先启逆流风机，停止时最后停逆流风机；如果不是所有风机全部投运，要将所投运风机转速控制在20 Hz以内；最好是将所有风机控制在等速运行状态。

2．2．3 加强巡检

如果发现大面积的冷区，可采取以下针对性的运行方式。如果是逆流管束过冷，则开启备用真空泵，适当降低相邻顺流风机的转速；如果是顺流管束出现大面积的冷区，则开启备用真空泵，适当降低该顺流风机的转速，可以进一步根据情况慢速倒转顺流风机；在抽气温度不太冷的前提下，可适当提高逆流风机的转速。

这种操作的核心奥妙是通过降速挤压管束中的不凝气，提高逆流风机转速和开启备用泵抽管束中的不凝气，当冷区消失后应将风机转速恢复到统一状态。

2．3 针对第三种受冻情况的防冻措施

当环境温度低于3℃时，特别是在冷态下启动空冷设备时，ACC的进气量低于额定流量的30%时，启动时间必须短于2 h，而且这个流量越低，启动时间应几何级倍减。

3 独到的冬季防冻措施

（1）减少停运风机对流换热。对于被隔离的停运列风机，风机护网上铺毯子或木板，可以有效地减少对流换热。

（2）加装系列隔离门。为了防止排汽蝶阀泄漏，可以加装抽汽隔离门、凝结水隔离门，已达到进一步隔离管束的目的。但是一定要对加装的装置进行严格的补漏和加装相应的伴热装置。抽汽隔离阀要尽量采用通径阀来减小抽汽阻力；投运时一定要先开凝结水阀后开排气阀；隔离阀投运后要密切监控背压的变化，如果该列长时间停运而且存在漏气，该列就可能已处于大气压状态，投运时对系统真空的冲击是很大的。

（3）采用填塞或粘接的方式对凝结水下联箱加装保温以及加装双金属温度计。

（4）在冬天停机后，务必打开所有凝结水管路上的疏水阀进行导淋和排尽积水。

（5）对真空泄漏要求特高时可投运在线质谱仪检漏技术。

（6）巡检到位才是有效防冻的前提性基础，确切如下：

（a）真空泵：噪音、振动、温度、有无泄漏、过多地排水。分离器的水位、阀门和法兰等地方有无漏气，真空泵及其管道的运行状态等。

（b）空冷岛平台：风墙以及分割墙上的门是否关闭、挡风墙是否漏风等。

（c）风机及其驱动单元：包括电机、风机、减速箱等有无异常噪音；温度（用手触摸或红外线测温枪检查）是否正常；有无振动和漏油；油位是否正常；检查风机护网上；管束内侧有无杂物；冬天检查风机桥架、风机扇叶上有无结冰或结霜。

（d）管道和管束：用手触摸温度情况，是否膨胀过度，有无水锤现象，检查恒力支撑、膨胀节、爆破膜、吊耳、阻尼器等的工作状况，检查管束是否变形，最有可能是冻结变形，注意任何不正常的变形、噪音、漏气等，肉眼检查各种测量仪器等。

（e）电气设备：包括变频器电气柜和主控制柜：检查有无异常噪音、发热、焦味等。

（f）巡查人员应携带对讲机，随时与集控室保持联系，如发现任何重要问题，必要时在空冷岛上紧急停止风机。

（g）巡检完毕记录巡检人、日期、发现的任何不正常情况，并报告给调度和联系检修人员。

（h）在恶劣的天气条件下，比如低温、大风、大雪、暴雨、霜冻时，应特别注意空冷岛的运行，还有在负荷变化比较大的情况下，比如开机、停机时也应特别注意原始参数。

（i）巡查时应注意安全，有足够的照明设施。以上是一个总的巡检说明，具体到每一台设备，应详细按照说明书进行检查。

4 结语

通过对ACC春冬季节运行时管束受冻原因的科学分析及采取有效防护措施，有力保证了ACC的无冰冻运行，以及所属透平机组的长期安全、经济和高效运行，为北方富煤缺水地区的企业和电力、煤化工设计院节能减排开辟新的成功经验和思路。

Application of Antifreeze in ACC

CHEN Yu-jin1，XUE Ling-fei1，NI Xing-lai2，CHENG Guan-ming2，SHEN Qing2
（1．Shaanxi Yanchang Petroleum Yulin Coal Chemical Co．，Ltd．，Yulin 719000，China；2．Yanzhou Coal Mining Yulin Energy＆Nhemical Co．，Ltd．，Yulin 719000，China）

TQ 0151.6+1

B

1671-9905（2011）05-0060-02

陈玉进（1956-），男，本科，工程师，江苏江堰人，主要从事生产技术管理研究等相关工作

2011-03-11