華能上安電廠620MW直流空冷機組空冷島抽真空過冷原因分析及處理措施

王 鵬 盧二飛

（華能國際電力股份有限公司 上安電廠運行部，河北 石家莊050000）

1 設備簡介

上安620MW汽輪機共有2個低壓缸，每個低壓缸各有2個排汽口，下方各裝設一個排汽裝置，每個排汽裝置出口經一根DN6000mm排汽主管道穿過汽機房，引入空冷島。

空冷凝汽器冷卻單元分為8列布置，每列有7組空冷凝汽器，其中第2組、第6組為逆流凝汽器，其余5組為順流凝汽器。空冷凝汽器布置在A字型結構兩側，由長10米的采用鍍鋁防腐工藝處理的單排橢圓翅片管束組成，頂部設有大直徑蒸汽分配管，下部安裝有軸流風機，風機采用變頻控制，以適應不同氣候條件下的經濟運行。

空冷凝汽器采用了順逆流結構（K/D結構）。由排汽裝置而來的蒸汽在壓差的作用下進入蒸汽分配管。首先進入順流凝汽器（K型），在管束外空氣的冷卻作用下，蒸汽邊往下流邊凝結。凝結水與蒸汽以相同的方向流入底部聯箱，此時大部分蒸汽（70%-80%）已在順流凝汽器中凝結。剩余的蒸汽與不凝結氣體一同進入逆流凝汽器（D型），蒸汽邊往上流動邊被完全凝結，凝結水在重力作用下與汽流逆向流回底部聯箱，不凝結氣體則從這里被水環式真空泵抽吸排入大氣。這樣的流程，保證了在冬季一直有蒸汽對管束加熱，不凝結氣體能夠被及時帶走，有效地防止了管束的凍結。

上安620MW機組配置了3臺100%容量水環真空泵組，機組正常運行時，1臺運行，2臺備用；機組啟動時，為加快抽真空速度，3臺真空泵同時運行，在40分鐘內可使空冷凝汽器的壓力達到0.035MPa. a。每個排汽裝置殼體上各設置1只帶有濾網和水封的電動真空破壞閥。

2 空冷島抽真空過冷原因分析及處理措施

當環境溫度小于2℃時，空冷島進入冬季運行，上安620MW空冷機組均不同程度存在空冷島各排抽氣溫度低，空冷島抽真空過冷長期報警且空冷島上散熱面部分區域溫度低的問題，原因分析及處理措施如下：

2.1 空冷島抽真空過冷原因

機組真空系統嚴密性不良，空冷島散熱面內部積聚了不凝結氣體，根據道爾頓定律：混合氣體的全壓力等于各組成氣體的分壓力之和。空冷島內的總壓力（即背壓）p等于不凝結氣體的分壓力∑pi與水蒸氣的分壓力ps之和，即p=∑pi+ps。不凝結氣體的積聚使水蒸氣的分壓力ps減小，其對應的飽和溫度降低，造成空冷島凝結水溫度降低，形成抽真空過冷。不凝結氣體的聚集也導致蒸汽的流動受限形成空冷島局部氣堵，部分散熱面內沒有蒸汽流動造成散熱面溫度低。

2.2 空冷島抽真空過冷后果

a）散熱面內積聚不凝結氣體的區域蒸汽流動緩慢甚至不流動，造成換熱效果差，起不到冷凝蒸汽的作用，空冷風機分配至此區域的是無用功，造成機組效率降低；

b）在冬天出現這種情況，積聚不凝結氣體的散熱面內因水蒸汽對應的分壓力降低，對應的飽和溫度下降，再加上蒸汽流動不暢，熱負荷不足，極易發生冰凍事故，嚴重影響空冷島的運行安全。

2.3 空冷島抽真空過冷處理方法

針對上述情況的處理方案就是將空冷島受熱面內積聚的不凝結氣體排除空冷島：

a）啟動一臺備用的真空泵，增加空冷島的抽吸能力；

b）將出現抽真空過冷的這排散熱面的兩個逆流冷卻單元（2#、6#冷卻風機）的冷卻風機保持轉速不變，依據實際情況采用先兩端后中間的原則依次停運該排的其他風機，抽氣溫度很低時可以多停幾臺風機（甚至可全停其余的5臺風機），抽氣溫度不是很低時刻停運1-2臺風機，待抽氣溫度恢復至正常值后恢復停運的風機；

c）將抽氣溫度低的這排散熱面熱面的兩臺逆流冷卻單元（2#、6#冷卻風機）冷卻風機轉速升至最高（50Hz），將剩余的5臺順流冷卻單元冷卻風機轉速降至最低（最低30Hz）；

d）環境溫度很低時，采取上述方法后抽氣溫度降低的頻率仍然很高時，提高背壓設定值。

通過a手段增加空冷島的抽吸能力，通過b、c手段完成各冷卻單元的熱負荷重新分配，減少在順流單元的冷凝蒸汽量，增加在逆流單元的冷卻蒸汽量，用蒸汽將散熱面內積聚的不凝結氣體驅趕出去，這兩個手段雙管齊下達到排出受熱面內積聚的不凝結氣體的目的。當環境溫度很低背壓較低的情況下也會出現抽真空過冷的現象，采取b、c措施后抽真空現象仍頻繁出現，說明背壓設定值偏低，按d手段執行。