直接空冷冬季防凍的技術措施

師亞俊，謝娓俠

（山西臨汾熱電有限公司，山西 臨汾 041000）

電廠空冷系統按換熱過程可分為直接空冷和間接空冷系統，這里主要講述的是直接空冷系統。直接空冷系統是將汽輪機排出的乏氣，由排氣管道引入空冷凝汽器的鋼制散熱管束中，由變頻風機驅動環境空氣直接將其冷凝為等溫的凝結水，減少了二次換熱所需要的中間冷卻介質，換熱溫差大，效果好。直接空冷系統主要由大直徑排汽管道系統、空冷凝汽器順流管束、空冷凝汽器逆流管束，空冷風機組（包括風機、電機、變頻器、減速箱、電加熱器等）、抽真空系統、凝結水系統等組成。

1 空冷冬季運行注意事項

在環境溫度低于-2℃即進入冬季運行期。應聯系檢修備好氈布，碳火等防凍物資。并派專人對空冷島個散熱管束進行就地測溫。在任何情況下，必須保證各列散熱器端部小門，各冷卻單元的隔離門及空冷平臺門在關閉位置。在冬季防凍期間，過冷度作為安全指標進行監控，不允許低于6℃，凝結水過冷度定義為汽輪機低壓缸排汽壓力下對應的飽和溫度與各列下聯箱凝結水溫度的差值。過冷產生的原因：泄露或蒸氣流量太少。泄露會導致列管內存在大量空氣，無法保證蒸氣占滿列管空間，在相同換熱面積時，蒸氣流量越小，溫度越低。在冬季運行期間，在環境溫度低于-10℃，運行背壓不允許低于10 kPa。冬季遇有大風降溫或風力較大的情況，運行人員應適當增加機組負荷或提高運行背壓等，防止大風、降溫，再加上散熱器熱量分布不均勻發生管束凍壞事故。在運行期間，要做好巡檢記錄，發現情況及時匯報處理。

2 空冷冬季運行調整

空冷島運行期間，盡量保持同列各風機的轉速相同，低負荷時，盡可能保持各列風機多投，低轉速運行。運行中，空冷散熱器任何一列抽汽口溫度低于30℃時，停止該列的逆流風機運行，10 min后，若抽氣口溫度繼續下降，啟動該列逆流風機反轉，溫度回升至35℃時，停止逆流風機反轉。逆流風機反轉期間，本列和相鄰列逆流風機應保持在運行狀態，提供熱風回暖。所有六列回暖完成后（10×6=60 min），如未達到復位條件再進行一次回暖加熱循環。環境溫度持續低于3℃時，應啟動防凍保護。防凍保護Ⅰ的投用：當環境溫度小于3℃并且某列任意一個冷凝水溫度低于25℃或抽氣溫度低于25℃時，動作：①順流風機以每分鐘10%的轉速降低，逆流風機轉速鎖定；②提高排汽壓力設定值+2 kPa，30 min后再加+2 kPa。兩個冷凝水溫度高于35℃且抽汽溫度高于30℃時或者轉為夏季工況，防凍保護Ⅰ復位。動作：順流，逆流風機與主控相連，以每分鐘10%的速度增速。減小排汽壓力設定值+2 kPa，30 min后再減小+2 kPa。防凍保護Ⅱ的投用：當環境溫度小于3℃并且抽氣溫度低于20℃時，動作：當列逆流風機以每分鐘10%的速度降低，同時順流風機以每分鐘10%的速度降速。抽氣溫度大于30℃時或者轉為夏季工況，防凍保護Ⅱ復位，動作：逆流風機與主控相連，以每分鐘10%的速度增速。

3 空冷冬季機組滑停注意事項

汽輪機組在冬季滑停時，如對缸溫無特殊要求，則應在滑停階段達到55%～60%額定負荷后，通過鍋爐降溫降壓，當汽缸溫度達到最低時，及時打閘停機。這樣有利于機組消缺后安全順利地啟動：按機組停運5~7天計，機組再次啟動時的缸溫一般在250~300℃之間，可以縮短暖機時間，盡快升負荷至最小防凍負荷以上，這有利于空冷凝汽器的防凍當汽輪機本體有消缺計劃，需要較低的汽缸金屬溫度時，就需要投入旁路系統參與配合。來防止滑停過程中空冷凝汽器受凍。

隨著機組的滑停，汽缸金屬溫度逐漸降低，當汽輪機排汽熱量接近于空冷凝汽器防凍所必須的最小熱流量時，可認為此時應當穩定鍋爐當時的燃燒水平，保持機前參數按照滑參數停機規定的溫降水平，先將高壓旁路投入，投入旁路系統后，需要解決高壓缸的鼓風問題，同時還要受到高壓缸壓比的限制，所以高壓旁路調節閥的開度以及旁路減溫減壓后的溫度控制應受當時高壓缸排汽參數的限制，同時還應當將高壓缸排汽閥（具有中壓缸啟動功能的機組和直接空冷機組均設計有此閥門）打開，使高、中壓缸的金屬溫度進一步降低。投入旁路系統參與機組滑停時，運行操作量很大。在停機過程中應嚴格對汽輪機本體各參數進行監視。

4 空冷冬季啟動及注意事項

同滑停相比，直接空冷機組冬季的啟動更加困難，由于從鍋爐點火到汽輪機沖車之前，有部分蒸汽進入空冷凝汽器，且進汽量遠小于空冷島防凍要求的最小熱量，所以部分蒸氣進入空冷凝汽器后就會凝結成冰。

直接空冷機組冬季啟動過程中，空冷凝汽器內部不結冰是不可能的，關鍵是要盡快使空冷凝汽器熱負荷達到一定水平，才能使結冰現象得到有效控制。直接空冷機組冬季啟動時需要更加合理地安排機組啟動的各項操作，避免不必要的拖延。

直接空冷機組冬季啟動要遵循的一些原則是：①盡量安排在白天啟動；②為了保證啟動時空冷島的進汽量，應采用高中壓缸聯合啟動的方式；③啟動前，先退出部分空冷凝汽器；④盡早投入旁路系統，鍋爐點火后應充分利用鍋爐再熱器的干燒能力。盡快提高蒸汽參數，旁路投運后，要盡快增加旁路的通流量，并控制低旁減溫后溫度在系統允許的較高值，盡快增加空冷凝汽器的熱負荷。

達到沖車參數時，應根據汽缸金屬溫度采用高中壓聯合啟動的方式，用較高的升速率和最短的暖機時間，盡快定速和并網。根據汽缸溫度和轉子應力等條件確定盡可能高的初始暖機負荷，同時進一步增加燃燒，保證盡可能高的旁路通流量；啟動初期還應適當提高背壓以及使空冷凝汽器的參數在較高的允許范圍內，此時不需要空冷風機參與背壓調節。

并網帶負荷后應根據機組背壓情況決定啟動冷卻風機的時機。這里需要說明的是：機組并網后當運行背壓接近于當時背壓保護規定的對應報警前，應按順序啟動冷卻風機，風機啟動后應限制其最高轉速。這樣做是為了防止冷卻風機轉速無限制升高后空冷凝汽器容易局部過冷而受凍，如有部分空冷凝汽器換熱面積退出運行時，建議當機組背壓達到25 kPa后，其他風機都投入運行且轉速均達到了60%風機額定轉速后，才能投入退出的換熱面積。投入這部分空冷凝汽器時應先開隔斷閥，隔離閥全部開啟后，當所有管束溫度及真空抽汽溫度達到并高于35℃以上后，再根據機組背壓變化情況啟動對應冷卻風機，以維持機組正常的運行背壓。

5 空冷管束結冰原因及糾正措施

對于空冷管束結冰的原因有：①在溫度低時，空冷啟動的過程中，少量蒸氣進入列管而結冰；②大量泄露；③誤操作。如：長時間停轉逆流風機。

對于列管內結冰的預防措施有：①消除泄露點；②提高蒸氣流量；③縮短啟動時間。空冷防凍的方法：①順流單元防凍保護；②逆流單元防凍保護；③逆流單元加熱循環；④要求最小蒸汽流量（在不同的環境溫度下，每一個項目都有的最小流量要求，啟動階段，應在60 min內達到最低要求）。

列管內結冰后的糾正措施：加熱方法Ⅰ∶①架設棉被；②停止結冰單元風機轉動；③保持相鄰風機轉動。加熱方法Ⅱ：如有可能，將逆流風機在手動狀態下，按反方向轉動。

冬季防凍背壓設定：

（1）預抽真空時，背壓盡可能低，原因：①抽出系統中的冷空氣，減小蒸氣剛進入空冷凍結的可能性；②加快蒸氣進汽速度，減小蒸氣剛進入空冷凍結的可能性。

（2）運行時，背壓盡可能高，原因：高背壓對應較高的飽和蒸汽溫度，不容易凍結。需要特別說明的是：冷凝水溫度低是，還可以通過手動設定背壓值，改變背壓設定的方法，提高冷凝水的溫度：將背壓提高3 kPa，30 min后，觀察冷凝水變化，冷凝水超過30℃，保持1 h后，可以返回到原始值。

6 結束語

直接空冷技術在我國正處于發展階段，要做好空冷島的防凍技術還得積累很多運行經驗。只要人們不斷努力、不斷積累運行經驗，合理安排啟動方式和制定空冷島防凍措施，及時發現問題并采取有效的防范措施，空冷島的安全過冬是可以保證的。