第15期總第217期內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)No. 15, the 217th issue2010年8月Inner Mongolia Science Technology EconomyAug.2010淺談33MW直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)冬季防凍馮志強(qiáng),陳亞楠,齊向軍2(1.國(guó)電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司,內(nèi)蒙古東勝0170002.內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院內(nèi)蒙古呼和浩特010020)摘要:文章介紹了國(guó)電內(nèi)蒙古東勝熱電直接空冷抽汽供熱杋組在冬季低負(fù)荷運(yùn)行中的防凍經(jīng)驗(yàn)并為高寒地區(qū)直接空冷機(jī)組低負(fù)荷防凍提供了參考關(guān)鍵詞:直接空冷;逆流反轉(zhuǎn)升溫;過(guò)冷;凍結(jié);最小防凍流量中圖分類號(hào):TK267文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-6921(2010)15-0067-03國(guó)電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司2×330抽汽供直接空冷系統(tǒng)又稱為空氣冷卻系統(tǒng),即利用空熱直接空冷機(jī)組是作為國(guó)電在內(nèi)蒙古的第一個(gè)電源氣直接冷卻汽輪機(jī)的排汽,空氣與排汽之間進(jìn)行熱點(diǎn),電力輸出到蒙西電網(wǎng),同時(shí)給東勝地區(qū)提供釆暖交換。汽輪機(jī)低壓缸排汽通過(guò)大直徑的排汽管道直熱源。主要設(shè)備采用哈爾濱汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的接排入空冷散熱器管束軸流風(fēng)機(jī)將冷空氣吸入,通CzK287/N330-16.67/538/538型汽輪機(jī)、哈爾濱過(guò)翅片管外部進(jìn)行表面換熱將排汽冷卻為凝結(jié)水。電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的QFSN一330-2型汽輪系統(tǒng)主要包括空冷凝汽器、排空系統(tǒng)、翅片管清洗系發(fā)電機(jī)組以及上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1176/17.5—統(tǒng)M726亞臨界壓力自然循環(huán)汽包鍋爐。汽輪機(jī)的凝空冷凝汽器是直接空冷系統(tǒng)的重要組成部分汽設(shè)備由北京龍?jiān)蠢鋮s技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)制造并整包括順、逆流散熱器、蒸汽分配管、管束下聯(lián)箱、順島供貨,主要包括:排汽管道、空冷凝汽器系統(tǒng)、空氣逆流風(fēng)機(jī)組、凝結(jié)水回水聯(lián),排汽裝置。供應(yīng)系統(tǒng)、和凝結(jié)水系統(tǒng)(包括硫水系統(tǒng))和空冷凝直接空冷散熱管束按照蒸汽與凝結(jié)水流動(dòng)方汽器沖洗系統(tǒng)。在6列管束設(shè)計(jì)中1、2、6列可以隔向,可以分為順流管束和逆流管束。①順流管束:蒸離,3、4、5列為啟動(dòng)列(不可隔離)。排汽裝置由汽輪汽流動(dòng)方向和凝結(jié)水流動(dòng)方向一致。汽輪機(jī)排汽中機(jī)廠安裝內(nèi)部裝設(shè)有導(dǎo)流板、真空除氧器、低壓加熱約70%~80%的乏汽在順流管束中被冷凝成水,剩器等?？绽淦脚_(tái)下布置主變、啟備變、廠高變、避雷器余的蒸汽在逆流管束中被冷卻②逆流管束:蒸汽流動(dòng)方向和凝結(jié)水的流動(dòng)方向相反。在逆流管束中因空沖(其個(gè)判艽六到為蒸汽和凝結(jié)水的流動(dòng)方向是相反的(凝結(jié)水始終被蒸汽包圍)保證了凝結(jié)水盡可能不發(fā)生過(guò)冷和凍結(jié)述流凝汽其中,逆流管束頂部設(shè)有抽汽系統(tǒng),其作用是將系統(tǒng)內(nèi)的空氣和不凝結(jié)氣體排出,避免在運(yùn)行過(guò)程中空冷凝汽器內(nèi)某些部位形成死區(qū),造成冬季凍結(jié)文章以國(guó)電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司空冷系統(tǒng)為例,談?wù)劧究绽湎到y(tǒng)防凍應(yīng)注意的問(wèn)題1.2空冷系統(tǒng)流程排汽軸冒從汽輪機(jī)低壓缸排出的乏汽,經(jīng)由1根直徑為q5832mm的排汽管道引出廠房外,垂直上升到32m高度后,分出6根直徑為q2624mm的蒸汽分配管將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。每組分配聯(lián)箱與5個(gè)冷卻單元相連接,共3個(gè)順流凝汽器和2個(gè)逆流凝汽器構(gòu)成一列,順流凝汽器由228根冷卻圖1直接空冷機(jī)組的工藝流程翅片管束和1個(gè)直徑為9754m的軸流風(fēng)機(jī)組成。逆1直接空冷機(jī)組簡(jiǎn)介流凝汽器由72根翅片管束和1個(gè)直徑為9.754m的火力發(fā)電廠既要消耗大量的燃料,又要耗用大可倒轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)組成,翅片管以接近60°角組成的等量的水資源在水資源缺乏的“富煤少水”地區(qū),水是腰三角形“A”型結(jié)構(gòu)構(gòu)成,管束長(zhǎng)度為10.4m,空冷制約電力發(fā)展的主要因素?？绽錂C(jī)組是“富煤少水”翅片管總面積84.053萬(wàn)m2,當(dāng)乏汽通過(guò)聯(lián)箱流經(jīng)空地區(qū)或干旱地區(qū)建設(shè)火力發(fā)電廠的最佳選擇。冷凝1.1直接空冷系統(tǒng)吸人iV凵中國(guó)煤化工除點(diǎn)想流的熱CNMHG收稿日期:2010-04-13總第217期內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)量帶走,從而使排汽凝結(jié)為水凝結(jié)水由凝結(jié)水管收結(jié)。集起來(lái),排至排汽裝置。由凝結(jié)水泵升壓送往汽機(jī)的2.2.3冬季運(yùn)行手動(dòng)控制防凍的必備條件在冬季熱力系統(tǒng),完成熱力循環(huán)。啟動(dòng)時(shí),根據(jù)環(huán)境溫度精確計(jì)箅空冷系統(tǒng)防凍最小汽輪機(jī)的排汽有約70%~80%的乏汽在順流式流量,給鍋爐啟動(dòng)初期提供燃燒控制依據(jù)。冬季啟動(dòng)凝汽器中被冷卻,形成凝結(jié)水,剩余的蒸汽隨后在逆采用高中壓缸聯(lián)合帶旁路啟動(dòng)方式。試驗(yàn)空冷1、2流式凝汽器中被冷卻。在逆流凝汽器的頂部設(shè)有抽6列蒸汽隔離閥開關(guān)正確,并隔離1、2、6列。準(zhǔn)備足氣系統(tǒng),能夠比較暢通地將系統(tǒng)中空氣和不凝結(jié)氣夠的測(cè)溫槍、對(duì)講機(jī),便于島上測(cè)溫、聯(lián)系工作,隨時(shí)體抽出,同時(shí)空冷凝汽器散熱翅片的管束采用單排掌握空冷島換熱面溫度場(chǎng)情況。管,有效地防止了冬季運(yùn)行中因流量不均造成的凍2.2.4防凍原理結(jié)。在設(shè)計(jì)中,逆流式凝汽器因?yàn)樵谄渲姓羝湍Y(jié)水的流動(dòng)是逆流的,減少凝結(jié)水過(guò)冷度的同時(shí)又防止凝結(jié)水凍結(jié)2冬季空冷防凍模式汽順看管京2.1冬季空冷島控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)防凍邏輯成水細(xì)續(xù)國(guó)電東勝熱電有限公司空冷系統(tǒng)自動(dòng)控制邏輯中,設(shè)計(jì)了兩種防凍模式和冬季運(yùn)行模式2.1.1在冬季機(jī)組運(yùn)行中,隨著環(huán)境溫度的下降到存留在換熱管5℃時(shí)、控制系統(tǒng)觸發(fā)防凍保護(hù)1控制邏輯,此時(shí)控制邏輯自動(dòng)提高排汽壓力設(shè)定值+2kPa,30min后再加+2kPa。直到凝結(jié)水溫度達(dá)到25℃以上時(shí)停止。防凍原理:降低空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,提高凝結(jié)水溫度圖2空冷管束凍結(jié)示意達(dá)到防凍目的。2.2.4.1空冷管束凍結(jié)原理:當(dāng)換熱管束過(guò)冷時(shí)2.1.2當(dāng)環(huán)境溫度降低低于一2℃時(shí),控制系統(tǒng)將(管束外表面溫度下降接近0℃),管束內(nèi)的凝結(jié)水將第1列逆流風(fēng)機(jī)停止3min后,開啟逆流風(fēng)機(jī)低頻反很快凍結(jié),剛開始凍結(jié)時(shí)一般在管束的中下部,隨著轉(zhuǎn)3min停止,20min后進(jìn)行第2列逆流風(fēng)機(jī)的反轉(zhuǎn)時(shí)間增長(zhǎng),凍結(jié)現(xiàn)象在風(fēng)機(jī)提供的冷空氣作用下,管升溫循環(huán),156min后,6列中所有12臺(tái)逆流凝汽器束表面風(fēng)機(jī)室側(cè)溫度低于外側(cè),結(jié)冰以錐形堆積,結(jié)風(fēng)機(jī)被停止,并且每3min有1臺(tái)投入低速反轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)冰面將上升,而冰塊下部厚度將逐漸增后,直至充滿3min。如果156min后環(huán)境溫度仍然低于-2C,那么管束列1中的逆流冷凝單元的升溫循環(huán)將再次啟動(dòng)。這2.2.4.2空冷島管束防凍時(shí)機(jī):當(dāng)管束發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)樣在空冷系統(tǒng)自動(dòng)控制下進(jìn)行冬季的防凍保護(hù)運(yùn)象時(shí),立即采取措施使過(guò)冷管束回暖,此時(shí)是管束防行,當(dāng)環(huán)境溫度大于0℃時(shí),逆流升溫循環(huán)停止,防凍止凍結(jié)的最佳時(shí)機(jī);若發(fā)現(xiàn)過(guò)冷管束較晚時(shí),在冰塊原理:利用順流風(fēng)機(jī)上部的熱空氣加熱管束,防止凍充滿管束之前采取回暖升溫措施可以達(dá)到良好效結(jié)果;一旦冰塊充滿管束后,一般很難將其化開,也就2.1.3各列凝結(jié)水回水溫度和抽真空溫度下降,當(dāng)錯(cuò)過(guò)了最佳防止凍結(jié)的時(shí)機(jī)。抽真空溫度小于25℃時(shí),空冷防凍邏輯觸發(fā),關(guān)閉第2.2.4.3充分利用蒸汽的凝結(jié)放熱進(jìn)行空冷系統(tǒng)1列蒸汽隔離閥、抽真空閥,當(dāng)抽真空溫度繼續(xù)降低的防凍,盡量降低汽輪機(jī)排汽溫度(降低背壓,不低時(shí),控制系統(tǒng)關(guān)閉第6列蒸汽隔離閥、抽真空閥,直于汽輪機(jī)阻塞背壓)以保證空冷換熱系統(tǒng)的溫度場(chǎng)到關(guān)閉第2列蒸汽隔離閥、抽真空閥,此時(shí)空冷系統(tǒng)均勻減少應(yīng)力集中現(xiàn)象,防止空冷換熱管束變形。只運(yùn)行3、4、5列,進(jìn)入冬季運(yùn)行方式。防凍原理:減2.2.4.4冬季啟動(dòng)或運(yùn)行中必須保證進(jìn)入空冷島少空冷島換熱面積的蒸汽量大于環(huán)境溫度下的最小防凍流量2.2手動(dòng)控制防凍DONGSHENG 2Y330在東勝地區(qū)實(shí)際運(yùn)行中,12月、1月、2月環(huán)境最低溫度低于一12℃以下,極端最低氣溫達(dá)到29.8℃,空冷自動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)的防凍邏輯不能滿足冬季的防凍需求,只能依靠大量的手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)行空冷防凍的工作,以保證機(jī)組設(shè)備的安全運(yùn)行2.2.1運(yùn)行環(huán)境。東勝熱電處于蒙西電網(wǎng),由于蒙西電網(wǎng)富余裝機(jī)容量高達(dá)8000MW,蒙西電網(wǎng)內(nèi)機(jī)組平均負(fù)荷基本在50%~80%之間,東勝熱電#1機(jī)組在2008年冬季運(yùn)行中,平均負(fù)荷只有55%左說(shuō)明右,冬季異常寒冷,環(huán)境溫度最低達(dá)到了-28C2.2.2冬季運(yùn)行手動(dòng)控制防凍原則。當(dāng)冬季運(yùn)行自iYH中國(guó)煤化工組貓可比惠得CNMH得最小防涼量為島的汽流量必須大于動(dòng)控制不能滿足防凍要求時(shí),可切為手動(dòng)進(jìn)行局部防凍,防止空冷換熱管束凍結(jié)甚至發(fā)展為大面積凍圖3空冷島冬季方式最小防凍流量曲線馮志強(qiáng),等·淺談330MW直接空冷機(jī)組空冷系統(tǒng)冬季防凍2010年第15期說(shuō)明:在只有3、4、5列運(yùn)行環(huán)境下,從環(huán)境溫度和機(jī)組運(yùn)行內(nèi),當(dāng)#1管束內(nèi)部冰塊堵塞管束現(xiàn)象較嚴(yán)重時(shí),蒸時(shí)間可以查得最小防凍流量,單位kg/s,乘以3600換算成1汽進(jìn)入#3凝汽器(#2凝汽器為逆流)繼續(xù)凍結(jié)。同h。例如環(huán)境溫度一15℃,機(jī)組負(fù)荷30MW的工況下估計(jì)運(yùn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致存冰較多增加空冷島支架的負(fù)擔(dān),引起空行120min查得最小防凍流量為33.29kg/s=119.8t/h,表明冷島支架彈性變形。此時(shí)在空冷換熱管束內(nèi)、外表面在此工況下進(jìn)入空冷島的蒸汽流量必須>l19.8t/h,否則就測(cè)溫,利用溫差確定管束內(nèi)凍結(jié)點(diǎn)的位置,隨時(shí)掌握有管束凍結(jié)的危險(xiǎn)。停運(yùn)列的冰凍情況,一般確定凍結(jié)點(diǎn)低于空冷換熱2.2.4.5通過(guò)反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)充分利用空冷島熱空管東約40%長(zhǎng)度(離凝結(jié)水聯(lián)箱4m的位置)時(shí)投入氣提高防凍能力運(yùn)行可以安全溶冰2.2.5防凍操作。冬季啟動(dòng)時(shí),釆取高中壓缸聯(lián)合3防凍措施的應(yīng)用案例帶旁路啟動(dòng)方式,盡量縮短抽真空時(shí)間,當(dāng)鍋爐蒸發(fā)08年2月23日22:00,東勝熱電#1機(jī)組投量低于最小防凍流量時(shí)嚴(yán)禁蒸汽進(jìn)入空冷島(不包人第1列運(yùn)行(第1列冬季停運(yùn)38d),未發(fā)生排汽裝括軸封),利用鍋爐干燒能力盡快達(dá)到最小防凍流置水位上升,表明第1列蒸汽隔離閥較嚴(yán)密,冬季運(yùn)量,抽真空時(shí)保持3臺(tái)真空泵運(yùn)行,當(dāng)背壓低于行中,只有極少量的凍結(jié),冬季運(yùn)行中可以長(zhǎng)期隔30KPa時(shí),依次停運(yùn)兩臺(tái)真空泵,當(dāng)鍋爐滿足最小離。防凍流量時(shí),通過(guò)旁路系統(tǒng)空冷島進(jìn)汽,開啟管道疏2008年2月12日,#1機(jī)組因鍋爐故障降低出水,升溫升壓。當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后負(fù)荷達(dá)到最小防凍流量力,機(jī)組負(fù)荷只能維持30MW,旁路系統(tǒng)沒有參與空對(duì)應(yīng)的負(fù)荷時(shí)即可關(guān)閉旁路,鍋爐可按照滑壓?jiǎn)?dòng)冷防凍,空冷島3、4、5,3列運(yùn)行,環(huán)境溫度-15C,曲線控制。在這之前鍋爐保持蒸發(fā)量穩(wěn)定,以滿足空機(jī)組背壓6KPa,預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到4h,此工況下空冷島防凍要求。冷島進(jìn)汽量81.8t/h,低于最小防凍流量冬季機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行中,根據(jù)環(huán)境溫度隔離1、(155,84t/h)74.04t/h,空冷系統(tǒng)釆取了順流風(fēng)機(jī)低2、6列,減少空冷島冷卻面積,機(jī)組負(fù)荷180MW,環(huán)頻或停轉(zhuǎn)、逆流鳳機(jī)高頻(最高70%的防凍操作,并境溫度一12℃時(shí)隔離兩列即可滿足防凍需要,同時(shí)根據(jù)空冷島測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率,在4h的運(yùn)保證空冷島上不間斷測(cè)溫工作,及時(shí)有效地掌握換行中空冷島未發(fā)生1根管束凍結(jié)、變形熱管束的過(guò)冷現(xiàn)象,換熱管束一旦過(guò)冷后會(huì)在很短2008年1月15日01:00,#2機(jī)組冷態(tài)啟動(dòng),空的時(shí)間內(nèi)造成管束冰凍,不及時(shí)釆取措施,將會(huì)發(fā)生冷3、4、5列運(yùn)行,環(huán)境溫度一17℃,查得最小防凍流管束凍結(jié)凍結(jié)時(shí)間越長(zhǎng),溶開的機(jī)會(huì)就越小量129.6t/h,啟動(dòng)時(shí)間120min,采用高中壓缸聯(lián)合帶當(dāng)空冷管束局部過(guò)冷時(shí),及時(shí)降低順、逆流風(fēng)機(jī)旁路啟動(dòng)方式,空冷島操作采取手動(dòng)控制逆流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,直至停止離管束過(guò)冷最近的逆流風(fēng)機(jī),若不能反轉(zhuǎn)升溫,根據(jù)空冷島測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整逆流風(fēng)機(jī)恢復(fù)管束溫度,立即將逆流風(fēng)機(jī)低頻反轉(zhuǎn)(40%以反轉(zhuǎn)頻率和臺(tái)數(shù),啟動(dòng)過(guò)程中未發(fā)生空冷島換熱面內(nèi)),利用熱空氣提高順流風(fēng)機(jī)入口空氣溫度同時(shí)加過(guò)冷、凍結(jié)現(xiàn)象。熱逆流換熱管東,釆取上述措施后,一般能夠在4空冷防凍方式比較2min內(nèi)將過(guò)冷管束恢復(fù)正常溫度。4.1停運(yùn)列倒列運(yùn)行間運(yùn)行中,電網(wǎng)處于低谷時(shí)段,機(jī)組負(fù)荷最操作量大,在停運(yùn)列未發(fā)生冰凍時(shí)倒列運(yùn)行方低,環(huán)境溫度將降至全天最低氣溫,空冷管束過(guò)冷現(xiàn)式安全,防凍效果良好;在停運(yùn)列已經(jīng)出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象象頻繁且嚴(yán)重,特別是在負(fù)荷<160MW、環(huán)境溫度時(shí)倒列時(shí)溶冰過(guò)程較長(zhǎng),運(yùn)行操作量大且溶冰難度15℃以下時(shí),反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)進(jìn)行升溫不能滿足要增加,容易發(fā)生個(gè)別管束凍結(jié)或變形,容易導(dǎo)致蒸汽求,此時(shí)加大反轉(zhuǎn)逆流風(fēng)機(jī)頻率至60%~80%同時(shí)隔離閥不嚴(yán)密調(diào)整臨近的兩臺(tái)順流風(fēng)機(jī)頻率,使熱空氣的流量、流4.2在空冷風(fēng)機(jī)室加裝火爐速增大,能起到良好效果,能在2min~5min之內(nèi)恢污染空冷換熱管東,防凍效果差,易造成換熱面復(fù)過(guò)冷或輕微冰凍管束的溫度局部溫差大,檢修工作量大,維護(hù)量大隨著環(huán)境溫度的進(jìn)一步降低,可繼續(xù)隔離第34.3換熱面表面覆蓋棉被列,保持3、4、5列運(yùn)行防凍效果良好,但耗用材料多,工作量大,工期冬季隔離列的倒列運(yùn)行,在保證安全的前提下,較長(zhǎng),費(fèi)用高,運(yùn)行方式不靈活盡量延長(zhǎng)倒列時(shí)間,因倒列時(shí)對(duì)于投入列的換熱管4.4冬季逆流風(fēng)機(jī)高頻反轉(zhuǎn)升溫防凍方式束實(shí)際上是一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程,在列啟動(dòng)過(guò)程中換熱管防凍效果好,操作容易掌握,運(yùn)行方式靈活,空束溫度場(chǎng)不易控制,極易導(dǎo)致管束變形,甚至造成永冷電耗相對(duì)較高久變形、應(yīng)力集中拉裂管束的事故,在蒸汽隔離閥嚴(yán)5結(jié)論密的前提下,隔離列可以不用倒列,只在環(huán)境溫度回在東勝熱電#1機(jī)組冬季啟動(dòng)、運(yùn)行中,由于種升后直接投入運(yùn)行種原因,空冷自動(dòng)控制及組操功能沒有調(diào)試,全部依若隔離列蒸汽隔離閥不嚴(yán)密時(shí),可以在保證空靠手動(dòng)逐臺(tái)風(fēng)機(jī)調(diào)整,沒有發(fā)生空冷管束凍結(jié)、損壞冷系統(tǒng)安全的情況下,延長(zhǎng)倒列時(shí)間,蒸汽隔離閥不事故的安全,但在#1機(jī)組空冷島防凍嚴(yán)密,漏入的蒸汽凝結(jié)成水后以冰的形式停留在換操作中國(guó)煤化工空冷單耗增高不熱管束內(nèi)部(如圖2所示),由于漏入的蒸汽量有限,利凍效果顯著,對(duì)于般不會(huì)對(duì)換熱管束造成破壞。漏入的蒸汽會(huì)集中直接CNMH守運(yùn)行防凍提供借在臨近蒸汽隔離閥的空冷單元即#1凝汽器管束鑒