國(guó)產(chǎn)首臺(tái)600MW直接空冷示范機(jī)組冬季啟動(dòng)防凍實(shí)踐

趙文杰

摘要：文章針對(duì)大容量直接空冷機(jī)組冬季啟動(dòng)過(guò)程中旁路運(yùn)行方式、空冷島進(jìn)汽時(shí)機(jī)等防凍關(guān)鍵要素進(jìn)行實(shí)踐摸索，以提高空冷島的防凍能力，防止啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)生大面積凍結(jié)事故。結(jié)果證明，該項(xiàng)操作縮短了啟動(dòng)時(shí)間，提高了機(jī)組工作效率。

關(guān)鍵詞：直接空冷凝汽器；示范機(jī)組；冬季啟動(dòng)；防凍能力；旁路運(yùn)行方式；空冷島 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK247 文章編號(hào)：1009-2374（2015）27-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.023

1 系統(tǒng)概述

通遼發(fā)電總廠（通遼電廠三期工程）安裝的一臺(tái)600MW亞臨界直接空冷機(jī)組，由哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)，型號(hào)為NZK600-16.7/538/538。直接空冷凝汽器系統(tǒng)由哈爾濱空調(diào)股份有限公司生產(chǎn)，這也是國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)600MW直接空冷凝汽器。該工程被國(guó)家發(fā)改委列為國(guó)產(chǎn)首臺(tái)600MW直接空冷示范機(jī)組，該機(jī)組的成功投產(chǎn)標(biāo)志著我國(guó)直接空冷凝汽器在大容量機(jī)組應(yīng)用方面邁上了一個(gè)新臺(tái)階。

該空冷凝汽器采用雙排管散熱片，由64臺(tái)冷卻單元組成，排成8排，每排8臺(tái)冷卻單元。8排蒸汽分配管設(shè)有6個(gè)進(jìn)汽蝶閥。冷卻元件采用鋼制大直徑橢圓翅片管，上下兩排翅片管分別采用2.5mm和4mm不同的片距。該系統(tǒng)主要流程為：從汽輪機(jī)低壓缸排出的乏汽，經(jīng)由兩根直徑為DN6000排汽管道引出主廠房外，垂直上升到37.5m高度后，向兩側(cè)引出8根直徑為DN3000的蒸汽分配管將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。每組配汽聯(lián)箱與8個(gè)冷卻單元相連接，每個(gè)冷卻單元由8塊冷卻翅片管束和1個(gè)直徑9.14m的軸流風(fēng)機(jī)組成。8塊翅片管束以接近60°角組成的等腰三角“A”型結(jié)構(gòu)構(gòu)成，“A”型兩側(cè)分別為4個(gè)管束，順流管束長(zhǎng)度為9.90m，逆流管束長(zhǎng)度為9.30m，寬度均為3.02m。當(dāng)乏汽通過(guò)聯(lián)箱流經(jīng)空冷凝汽器的翅片管束時(shí)，大量的冷空氣被軸流風(fēng)機(jī)吸入通過(guò)翅片管外部進(jìn)行表面換熱，將乏汽的熱量帶走，從而使排汽凝結(jié)為水。凝結(jié)水由凝結(jié)水管收集起來(lái)，排至排汽裝置下部的熱井中，經(jīng)過(guò)內(nèi)置式除氧裝置除氧后，由凝結(jié)水泵升壓，送至汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)。

2 啟動(dòng)過(guò)程中空冷系統(tǒng)防凍要點(diǎn)

直接空冷機(jī)組從鍋爐點(diǎn)火開(kāi)始，只要進(jìn)入空冷島的蒸汽量低于空冷島的最低防凍保證進(jìn)汽量，蒸汽凝結(jié)后就會(huì)發(fā)生凍結(jié)，所以啟動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象是不可能的，關(guān)鍵是要用盡可能短的時(shí)間使空冷凝汽器的熱負(fù)荷達(dá)至防凍設(shè)計(jì)值，空冷凝汽器的散熱片才不會(huì)發(fā)生大面積凍結(jié)而逐漸運(yùn)行正常。

通過(guò)幾次冬季啟機(jī)摸索（環(huán)境溫度-10℃～-20℃），直接空冷系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的防凍要點(diǎn)主要有以下八個(gè)方面：（1）鍋爐點(diǎn)火后，充分利用再熱器的干燒能力，盡快提高蒸汽參數(shù)，點(diǎn)火初期只投入高壓旁路運(yùn)行，不投入高旁運(yùn)行（該機(jī)組）；（2）在蒸汽壓力達(dá)至一定參數(shù)之前，避免空冷島進(jìn)汽，在低壓旁路開(kāi)啟之前不投入軸封供汽，只是啟動(dòng)三臺(tái)真空泵“干抽”，以最大限度減少空冷島進(jìn)汽量；（3）在蒸汽壓力達(dá)至規(guī)定數(shù)值（見(jiàn)防凍措施），低壓旁路在5～10分鐘內(nèi)快速開(kāi)啟，使空冷凝汽器進(jìn)汽快速達(dá)到防凍流量；（4）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加再熱汽冷、熱段疏水至鍋爐定排管道，保證高低壓旁路開(kāi)啟前，各管道不積水，并充分預(yù)熱；（5）增加了空冷系統(tǒng)抽真空管道伴熱帶，一是防止抽真空管凍結(jié)，影響不凝氣體的抽出，二是在啟機(jī)前將抽真空管溫度測(cè)量元件外包裹的冰化掉，為熱控系統(tǒng)正常工作，提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；（6）機(jī)組沖轉(zhuǎn)及并網(wǎng)后旁路仍應(yīng)保留一定開(kāi)度，直至汽輪機(jī)排汽量能夠滿足空冷島防凍要求時(shí)，方可停止旁路系統(tǒng)；（7）空冷島進(jìn)汽后應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視各排散熱器凝結(jié)水聯(lián)箱溫度及抽真空管溫度，這兩處溫度必須得到保證，是空冷凝汽器防凍運(yùn)行的關(guān)鍵，監(jiān)視未投入散熱器凝結(jié)水聯(lián)箱溫度及抽真空管溫度，可以發(fā)現(xiàn)未投入空冷散熱器是否隔絕嚴(yán)密；（8）在進(jìn)入嚴(yán)冬后，將最外側(cè)兩列散熱器迎風(fēng)面用苫布、棉被蓋好，防止冷風(fēng)直吹，引起局部?jī)鼋Y(jié)。

3 機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中的防凍措施

第一，在通遼地區(qū)，秋季非常短暫，所以進(jìn)入秋季后就要對(duì)氣溫加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，環(huán)境溫度低于+5℃空冷系統(tǒng)進(jìn)入冬季運(yùn)行期。機(jī)組在遇有啟動(dòng)和停機(jī)操作時(shí)，必須提前了解并監(jiān)視環(huán)境氣象條件的變化。環(huán)境溫度達(dá)-20℃，空冷島禁止進(jìn)汽，冬季啟、停機(jī)盡量選擇在白天氣溫高時(shí)進(jìn)行。

第二，在任何情況下，必須保證空冷島各列散熱器端部小門(mén)以及各冷卻單元的隔離門(mén)在關(guān)閉位置，防止各個(gè)散熱單元相互影響。

第三，冬季機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)設(shè)專人對(duì)空冷島各列散熱器下聯(lián)箱及散熱器管束表面各部進(jìn)行就地溫度實(shí)測(cè)，因?yàn)樵贒CS中監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)只能反映空冷島整體運(yùn)行狀況，不能反映空冷散熱片局部的凍結(jié)情況。在該機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)部分散熱片中部溫度20多℃，而散熱器下角部處于-2℃的情況，遇有此種情況時(shí)，應(yīng)將類似溫差大的散熱單元風(fēng)機(jī)停止，直至溫差大幅減小。

第四，鍋爐點(diǎn)火前，關(guān)閉至排汽裝置及疏水?dāng)U容器的全部疏水門(mén)，開(kāi)啟汽輪機(jī)主再熱汽管道疏水導(dǎo)定

排門(mén)。

第五，鍋爐點(diǎn)火后，高低壓旁保持關(guān)閉狀態(tài)，控制爐膛出口煙溫不超過(guò)538℃，升溫升壓至0.8～1.0MPa（此過(guò)程應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視汽缸溫度、溫差，如有異常及時(shí)匯報(bào)并采取措施），然后汽機(jī)啟動(dòng)三臺(tái)真空泵抽真空，注意此時(shí)不投軸封供汽，這樣就最大限度地保證了在投入旁路前沒(méi)有蒸汽進(jìn)入空冷島。當(dāng)背壓達(dá)到40kPa以下時(shí)，關(guān)閉空冷島10、20、30、60、70、80列散熱器進(jìn)汽蝶閥及抽真空電動(dòng)門(mén)，也就是將這6列散熱器隔離，減少空冷凝汽器的散熱面積。

第六，主汽壓力達(dá)0.8MPa時(shí)，可適當(dāng)開(kāi)啟高旁閥，再熱器暖管后逐漸開(kāi)大高旁門(mén)，當(dāng)再熱器壓力達(dá)1.2～1.5MPa，主汽壓力達(dá)2.0～2.5MPa時(shí)，開(kāi)啟低壓旁路、開(kāi)大高壓旁路向空冷島供汽，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)使空冷島進(jìn)汽量達(dá)到規(guī)定的最小進(jìn)汽量以上（在3分鐘之內(nèi)將低旁開(kāi)度逐漸增加至30%，再過(guò)5分鐘將開(kāi)度開(kāi)至100%，注意背壓不得高于50kPa）。

第七，當(dāng)?shù)?0、50列空冷凝汽器管束下聯(lián)箱中凝結(jié)水的溫度（平均值）高于35℃后風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，首先開(kāi)啟第四、五單元逆流凝汽器的風(fēng)機(jī)，在21.9～36.5r/min之間運(yùn)行，注意散熱器抽真空管的溫度不能低于25℃。將機(jī)組真空背壓設(shè)定在35kPa，隨著蒸汽負(fù)載的增加風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到36.5r/min，滿足不了排熱量的要求，即實(shí)際排出蒸汽壓力高于設(shè)定值，應(yīng)依次增加風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)（如果ACC處于自動(dòng)狀態(tài)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)開(kāi)啟）。注意：通過(guò)幾次冬季啟機(jī)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，一般環(huán)境溫度特別低時(shí)，由于機(jī)組上次停機(jī)時(shí)，散熱片下凝結(jié)水聯(lián)箱中的溫度測(cè)點(diǎn)已被冰包裹，有時(shí)其完全化開(kāi)需0.5～2小時(shí)不等，以散熱片下凝結(jié)水聯(lián)箱中的溫度作為自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的條件有時(shí)行不通，此時(shí)背壓會(huì)急劇增加，故應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定啟動(dòng)部分風(fēng)機(jī)以保證背壓不急劇上升。

第八，蒸汽參數(shù)接近沖轉(zhuǎn)參數(shù)時(shí)，調(diào)整高低旁開(kāi)度，根據(jù)汽缸金屬溫度，調(diào)整參數(shù)達(dá)至沖轉(zhuǎn)要求，采用高中壓聯(lián)合的啟動(dòng)方式，汽輪機(jī)開(kāi)始沖轉(zhuǎn)（沖轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)保持低旁開(kāi)度在30%以上，以增加空冷島進(jìn)汽量）。并根據(jù)機(jī)組啟動(dòng)曲線，用最短的時(shí)間升速、并網(wǎng)。注意沖轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)提高背壓，以增加空冷島進(jìn)汽量。

第九，機(jī)組并列后，根據(jù)汽缸金屬溫度盡快帶至最小防凍流量所對(duì)應(yīng)的負(fù)荷。注意機(jī)組并網(wǎng)后，背壓應(yīng)低于背壓保護(hù)曲線的規(guī)定值，即25kPa，所以應(yīng)視情況增加風(fēng)機(jī)啟動(dòng)臺(tái)數(shù)，當(dāng)兩列風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速均高于70%轉(zhuǎn)速時(shí)，方可按30、60、20、70、10、80列的順序依次投入隔離的散熱器。

4 結(jié)語(yǔ)

通遼地區(qū)冬季漫長(zhǎng)而寒冷（冬季長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月），雙排管空冷凝汽器從冬季啟動(dòng)及運(yùn)行實(shí)踐觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，其單個(gè)散熱片同側(cè)不同位置及相同位置內(nèi)外側(cè)之間溫差都比較大，這主要是由蒸汽流量分配不均造成的，要保證空冷散熱片不發(fā)生大面積凍結(jié)事故，必須對(duì)汽機(jī)旁路及空冷凝汽器的運(yùn)行方式、進(jìn)汽時(shí)機(jī)及進(jìn)汽量予以充分的把握，盡量縮短空冷機(jī)組冬季啟動(dòng)時(shí)間，另外，完善各管道的伴熱設(shè)施及空冷風(fēng)機(jī)的防凍控制邏輯也是非常必

要的。

參考文獻(xiàn)

[1] 600MW汽機(jī)輔機(jī)運(yùn)行規(guī)程[S].

（責(zé)任編輯：陳 倩）