丁福明

摘 要： 北方冬季温度低，影响发电机组的正常运行，因此对空冷机组进行优化至关重要。本文以北方某公司的350MW（600MW）直接空冷机组冬季运行状况为参考，提出了实现冬季机组最佳真空运行的操作方案，并对发电机组的启动停止和运行时对应的运行监视调整和解冻措施进行了优化。

關键词：空冷机组 真空 优化运行 防冻

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）03-0310-01

一、前言

在我国工业农业不断发展的大前提下，社会对电力的需求越来越大，使得我国的电力事业不断扩展壮大起来，并取得了不错的成就。然而发电站的建设和运行在很大程度上受制于环境和气候的影响，我国北方冬季干冷的气候条件给电站的建设和运行带来了一定的挑战和困难，对此，我们研究了相关的案例并进行了有效的调查，提出了满足空冷机组防冻要求下的最优运行方式，来最大程度的提高电厂的效益。

二、直接空冷机组系统介绍

以北方某公司的350MW（600MW）直接空冷机组为例，该机组空冷凝汽器共有6（8）列冷却单元，每列冷却单元有5（7）组空冷凝汽器，其中2组为逆流凝汽器其余的为顺流凝汽器。蒸汽分配管将汽轮机低压缸所排出的气流分配到三十（五十六）组空冷凝汽器中，由于空冷凝汽器下方安置有轴流变频调速冷却风机，使得排气在空气流过散热器管束外表面时冷却成水滴，从而流回到排汽装置中去。为了保证机组能够在冬季的温度下能够正常运行，需要满足在该条件下的空冷凝器的最小进气量，因此在空冷凝器的第一、二、五、六列（8列都有）分别设置进汽蝶阀、凝结水回水蝶阀和抽真空阀，来隔离对应的空冷凝汽器。[1]

汽轮机排汽的简要流程可以概括如下，首先汽轮机排出的湿气经过空冷凝汽器配汽管，再流经顺流段空冷凝汽器散热管束，然后在空冷凝汽器中凝结成水滴汇流到收集箱中，一些未冷凝的气体经过逆流段空冷凝汽器散热管束，在逆流凝汽器顶部真空抽气凝结，然后再到水环真空泵经过汽水分离，最后将不凝结的气体排入大气中。

经过实际操作来看，机组很容易发生空冷凝汽器结冻现象在启动停止和低负荷运行时，而且如果在操作过程中稍有偏差就会引起机组结冻现象发生，下面对冬季机组易结冻的现象和如何防止这一现象发生做出进一步的分析，并就冬季空冷机组的真空优化运行进行了详细的介绍。

三、冬季真空优化运行

夏天由于气温高，导致机组背压高和带负荷能力有限，而冬季气温较低煤耗低，是空冷机组经济运行的最好时间。为了尽可能的提高机组运行的经济性，我们应该使机组保持满负荷高效率运行，并在机组处接近最小允许背压的条件下进行。[2]由于冬季温度低，而机组要在低背压下运转，所以很容易出现空冷系统结冰的现象，这一隐患处理不好的话极易导致空冷管束变形损坏，给机组的安全作业带来一定的隐患。我们立足于实践出发，分析了大量的实验数据，提出了下列空冷机组真空运行的优化方案，在防冻工作有效开展的同时保持机组的高真空运行。

1.根据大气压的变化及时调整机组的真空，参考负荷的情况，大致保持机组背压在7-8kpa的范围内运转。[3]

2.冬季气温低，适合机组在高真空度的条件下经济的运行，因此在这样的条件下应该积极与该地的电网调配有效沟通，尽量保持冬季满负荷运行，并将机组的检修周期安排在温度比较高的夏季进行，这样的话能够有效的利用资源，避免浪费的同时还能最大程度上提高公司的效益。

3.在冬季机组负荷较低的条件下，可以停运部分列空冷风机，但要参满足空冷岛在该环境温度下的最小进汽量。在停运时，关闭进汽隔离阀开启停运单元的抽空气门，保持随时可以投入带负荷运转的状态（如果进汽阀门不严，更容易结冻）。[4]在运行列风机频率升到一定值时，要迅速投运隔离的空冷单元。

4.在机组正常运转的过程中，要严密监控各种空冷参数，根据实验来看，为达到最佳的运转状态要保持温度在四十至四十一摄氏度之间，排汽温度与凝结水母管温差应小于3℃，各列凝结水温不低于37℃。若凝结水母温度管与排汽温度温差过大，说明部分凝结水的温度过低，这时应该立即启动备用的真空泵，保证温差小于3℃后，停止备用真空泵的运行。[5]

5.在机组运行时要最大程度上保证各列风机的转速一致和各列空冷单元热负荷均等。如果出现某列凝结水温或抽气温度定于标准值，说明热负荷不均匀，这个时候应该及时提高机组的背压，降低风机的风速，或者可以增加启动备用的真空泵，最终达到热负荷一致的结果，保证机组的正常运行。

6.由于北方冬季的风俗（风速）比较大，而直接空冷机组对风速和风向很敏感，所以不利风的环境会使得机组背压发生很大的变化，所以在机组运行的过程中需要时刻监控环境风速。一般情况下当风速过高时，机组的空冷单元很容易发生凝结水过冷和热负荷不均的现象，在这个时候工作人员要进行及时的处理，防止部分冷却单元出现不凝气体的区域，造成空冷管中流体凝固而冻结，使得机组运转出现故障。

7.冬季容易出现昼夜温差相差比较大的情况，这就需要对机组空冷岛加强检查，防止因为气温过低造成的机器故障，在温度过低时，应该及时关闭各个冷却单元之间的隔离门，防止冷风窜流，在运行过程中一旦发现空冷管束翅片温度低时要及时联系专业人员进行修复调整，防止事故的扩大。

8.冬季机械停车时，应该及时开启高低旁调整，配合启停空冷风机，保证空冷岛的最小进汽量，防止空冷管束冻结造成的安全隐患。

四、空冷机组的最佳真空

根据以前的经验可知空冷机组的空冷风机电耗约占机组发电量的千分之十五，而真空度的数值对机组运行的损耗有很大的影响。最佳最经济的运行方式是要达到机组功率和风机耗能的最佳匹配。机组真空的提高需要风机功率提高，而这增加了机组的能耗，真空的提高将会提高机组运行的功率降低了热耗。[6]最佳运行模式就是要在机组功率和风机能耗之间寻找一个最优解，这个最优解即为因提高真空所增加的电量和所增加的空冷风机电耗之间的差的最大值所对应的真空值，在这个真空值下运行的机组，耗能最低，产能最大。为了是机组能够在最佳真空值的条件下顺利运转，需要及时根据负荷的大小，温度的高低，风机电耗的数值来确定不同的风机转速和机组背压。

五、空冷系统的维护

要实现空冷机组的正常运转，需要工作人员在操作时定期进行检查。首要要按时做真空严密性实验，加强真空系统的查漏，并利用停机检修机对空冷系统隔离进行风压检查，及时发现问题及时处理。其次要加强对空冷系统管束散热片的清洗和维护，北方地区冬天风大雾霾大，很容易造成空冷管束内部积灰，定期冲洗散热片，有利于提高空冷岛的工作效率，减少故障的发生。最后就是要对机组的疏水系统进行定期的查漏工作，防止因阀门和系统内漏带来的机组损失。

六、结束语

电厂的建设和使用对我国经济有着重要的影响，关系到社会生活的方方面面，而电厂机组的正常运转和维护在很大程度是上关系到电厂的效益。本文以北方某电厂350mw空冷机组为例分析了冬季空冷机组的最佳优化运行方案，在简要介绍了机组运行原理的同时，提出了相关的问题和解决办法，为同类机组空冷系统的设计和运行提供了有效的参考。

参考文献

[1]陈文奇.华润磴口金牛#1、2机组热力性能试验报告[R].内蒙：内蒙古电科院热力试验所，2015.

[2]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材 [M].北京：中国电力出版社，2014.

[3]马义伟，高延生，石兴德.电站空冷技术的应用和展望[J].节能技术，2014（1）.

[4]谢滨，雷平和.大型直接空冷电站的设计和运行情况 [J].电力设备，2016（3）.

[5]王加璇等.电厂热力设备及其运行 [M].北京：中国电力出版社，2015.

[6]邱丽霞等.直接空冷汽轮机及其热力系统[M].北京：中国电力出版社，2013.