華能上安電廠620MW直流空冷機(jī)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(yùn)行部，河北 石家莊050000）

1 設(shè)備簡介

上安620MW汽輪機(jī)共有2個低壓缸，每個低壓缸各有2個排汽口，下方各裝設(shè)一個排汽裝置，每個排汽裝置出口經(jīng)一根DN6000mm排汽主管道穿過汽機(jī)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?？绽淠鞑贾迷贏字型結(jié)構(gòu)兩側(cè)，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(shè)有大直徑蒸汽分配管，下部安裝有軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采用變頻控制，以適應(yīng)不同氣候條件下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

空冷凝汽器采用了順逆流結(jié)構(gòu)（K/D結(jié)構(gòu)）。由排汽裝置而來的蒸汽在壓差的作用下進(jìn)入蒸汽分配管。首先進(jìn)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(jié)。凝結(jié)水與蒸汽以相同的方向流入底部聯(lián)箱，此時大部分蒸汽（70%-80%）已在順流凝汽器中凝結(jié)。剩余的蒸汽與不凝結(jié)氣體一同進(jìn)入逆流凝汽器（D型），蒸汽邊往上流動邊被完全凝結(jié)，凝結(jié)水在重力作用下與汽流逆向流回底部聯(lián)箱，不凝結(jié)氣體則從這里被水環(huán)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(jié)氣體能夠被及時帶走，有效地防止了管束的凍結(jié)。

上安620MW機(jī)組配置了3臺100%容量水環(huán)真空泵組，機(jī)組正常運(yùn)行時，1臺運(yùn)行，2臺備用；機(jī)組啟動時，為加快抽真空速度，3臺真空泵同時運(yùn)行，在40分鐘內(nèi)可使空冷凝汽器的壓力達(dá)到0.035MPa. a。每個排汽裝置殼體上各設(shè)置1只帶有濾網(wǎng)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(dāng)環(huán)境溫度小于2℃時，空冷島進(jìn)入冬季運(yùn)行，上安620MW空冷機(jī)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(qū)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(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不良，空冷島散熱面內(nèi)部積聚了不凝結(jié)氣體，根據(jù)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(nèi)的總壓力（即背壓）p等于不凝結(jié)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(jié)氣體的積聚使水蒸氣的分壓力ps減小，其對應(yīng)的飽和溫度降低，造成空冷島凝結(jié)水溫度降低，形成抽真空過冷。不凝結(jié)氣體的聚集也導(dǎo)致蒸汽的流動受限形成空冷島局部氣堵，部分散熱面內(nèi)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(nèi)積聚不凝結(jié)氣體的區(qū)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(fēng)機(jī)分配至此區(qū)域的是無用功，造成機(jī)組效率降低；

b）在冬天出現(xiàn)這種情況，積聚不凝結(jié)氣體的散熱面內(nèi)因水蒸汽對應(yīng)的分壓力降低，對應(yīng)的飽和溫度下降，再加上蒸汽流動不暢，熱負(fù)荷不足，極易發(fā)生冰凍事故，嚴(yán)重影響空冷島的運(yùn)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(nèi)積聚的不凝結(jié)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(xiàn)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(fēng)機(jī)）的冷卻風(fēng)機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變，依據(jù)實(shí)際情況采用先兩端后中間的原則依次停運(yùn)該排的其他風(fēng)機(jī)，抽氣溫度很低時可以多停幾臺風(fēng)機(jī)（甚至可全停其余的5臺風(fēng)機(jī)），抽氣溫度不是很低時刻停運(yùn)1-2臺風(fēng)機(jī)，待抽氣溫度恢復(fù)至正常值后恢復(fù)停運(yùn)的風(fēng)機(jī)；

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(fēng)機(jī)）冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至最高（50Hz），將剩余的5臺順流冷卻單元冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至最低（最低30Hz）；

d）環(huán)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(shè)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(fù)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(nèi)積聚的不凝結(jié)氣體驅(qū)趕出去，這兩個手段雙管齊下達(dá)到排出受熱面內(nèi)積聚的不凝結(jié)氣體的目的。當(dāng)環(huán)境溫度很低背壓較低的情況下也會出現(xiàn)抽真空過冷的現(xiàn)象，采取b、c措施后抽真空現(xiàn)象仍頻繁出現(xiàn)，說明背壓設(shè)定值偏低，按d手段執(zhí)行。