冬季空冷機組的真空優化運行

丁福明

摘 要： 北方冬季溫度低，影響發電機組的正常運行，因此對空冷機組進行優化至關重要。本文以北方某公司的350MW（600MW）直接空冷機組冬季運行狀況為參考，提出了實現冬季機組最佳真空運行的操作方案，并對發電機組的啟動停止和運行時對應的運行監視調整和解凍措施進行了優化。

關鍵詞：空冷機組 真空 優化運行 防凍

中圖分類號：TM621.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0310-01

一、前言

在我國工業農業不斷發展的大前提下，社會對電力的需求越來越大，使得我國的電力事業不斷擴展壯大起來，并取得了不錯的成就。然而發電站的建設和運行在很大程度上受制于環境和氣候的影響，我國北方冬季干冷的氣候條件給電站的建設和運行帶來了一定的挑戰和困難，對此，我們研究了相關的案例并進行了有效的調查，提出了滿足空冷機組防凍要求下的最優運行方式，來最大程度的提高電廠的效益。

二、直接空冷機組系統介紹

以北方某公司的350MW（600MW）直接空冷機組為例，該機組空冷凝汽器共有6（8）列冷卻單元，每列冷卻單元有5（7）組空冷凝汽器，其中2組為逆流凝汽器其余的為順流凝汽器。蒸汽分配管將汽輪機低壓缸所排出的氣流分配到三十（五十六）組空冷凝汽器中，由于空冷凝汽器下方安置有軸流變頻調速冷卻風機，使得排氣在空氣流過散熱器管束外表面時冷卻成水滴，從而流回到排汽裝置中去。為了保證機組能夠在冬季的溫度下能夠正常運行，需要滿足在該條件下的空冷凝器的最小進氣量，因此在空冷凝器的第一、二、五、六列（8列都有）分別設置進汽蝶閥、凝結水回水蝶閥和抽真空閥，來隔離對應的空冷凝汽器。[1]

汽輪機排汽的簡要流程可以概括如下，首先汽輪機排出的濕氣經過空冷凝汽器配汽管，再流經順流段空冷凝汽器散熱管束，然后在空冷凝汽器中凝結成水滴匯流到收集箱中，一些未冷凝的氣體經過逆流段空冷凝汽器散熱管束，在逆流凝汽器頂部真空抽氣凝結，然后再到水環真空泵經過汽水分離，最后將不凝結的氣體排入大氣中。

經過實際操作來看，機組很容易發生空冷凝汽器結凍現象在啟動停止和低負荷運行時，而且如果在操作過程中稍有偏差就會引起機組結凍現象發生，下面對冬季機組易結凍的現象和如何防止這一現象發生做出進一步的分析，并就冬季空冷機組的真空優化運行進行了詳細的介紹。

三、冬季真空優化運行

夏天由于氣溫高，導致機組背壓高和帶負荷能力有限，而冬季氣溫較低煤耗低，是空冷機組經濟運行的最好時間。為了盡可能的提高機組運行的經濟性，我們應該使機組保持滿負荷高效率運行，并在機組處接近最小允許背壓的條件下進行。[2]由于冬季溫度低，而機組要在低背壓下運轉，所以很容易出現空冷系統結冰的現象，這一隱患處理不好的話極易導致空冷管束變形損壞，給機組的安全作業帶來一定的隱患。我們立足于實踐出發，分析了大量的實驗數據，提出了下列空冷機組真空運行的優化方案，在防凍工作有效開展的同時保持機組的高真空運行。

1.根據大氣壓的變化及時調整機組的真空，參考負荷的情況，大致保持機組背壓在7-8kpa的范圍內運轉。[3]

2.冬季氣溫低，適合機組在高真空度的條件下經濟的運行，因此在這樣的條件下應該積極與該地的電網調配有效溝通，盡量保持冬季滿負荷運行，并將機組的檢修周期安排在溫度比較高的夏季進行，這樣的話能夠有效的利用資源，避免浪費的同時還能最大程度上提高公司的效益。

3.在冬季機組負荷較低的條件下，可以停運部分列空冷風機，但要參滿足空冷島在該環境溫度下的最小進汽量。在停運時，關閉進汽隔離閥開啟停運單元的抽空氣門，保持隨時可以投入帶負荷運轉的狀態（如果進汽閥門不嚴，更容易結凍）。[4]在運行列風機頻率升到一定值時，要迅速投運隔離的空冷單元。

4.在機組正常運轉的過程中，要嚴密監控各種空冷參數，根據實驗來看，為達到最佳的運轉狀態要保持溫度在四十至四十一攝氏度之間，排汽溫度與凝結水母管溫差應小于3℃，各列凝結水溫不低于37℃。若凝結水母溫度管與排汽溫度溫差過大，說明部分凝結水的溫度過低，這時應該立即啟動備用的真空泵，保證溫差小于3℃后，停止備用真空泵的運行。[5]

5.在機組運行時要最大程度上保證各列風機的轉速一致和各列空冷單元熱負荷均等。如果出現某列凝結水溫或抽氣溫度定于標準值，說明熱負荷不均勻，這個時候應該及時提高機組的背壓，降低風機的風速，或者可以增加啟動備用的真空泵，最終達到熱負荷一致的結果，保證機組的正常運行。

6.由于北方冬季的風俗（風速）比較大，而直接空冷機組對風速和風向很敏感，所以不利風的環境會使得機組背壓發生很大的變化，所以在機組運行的過程中需要時刻監控環境風速。一般情況下當風速過高時，機組的空冷單元很容易發生凝結水過冷和熱負荷不均的現象，在這個時候工作人員要進行及時的處理，防止部分冷卻單元出現不凝氣體的區域，造成空冷管中流體凝固而凍結，使得機組運轉出現故障。

7.冬季容易出現晝夜溫差相差比較大的情況，這就需要對機組空冷島加強檢查，防止因為氣溫過低造成的機器故障，在溫度過低時，應該及時關閉各個冷卻單元之間的隔離門，防止冷風竄流，在運行過程中一旦發現空冷管束翅片溫度低時要及時聯系專業人員進行修復調整，防止事故的擴大。

8.冬季機械停車時，應該及時開啟高低旁調整，配合啟停空冷風機，保證空冷島的最小進汽量，防止空冷管束凍結造成的安全隱患。

四、空冷機組的最佳真空

根據以前的經驗可知空冷機組的空冷風機電耗約占機組發電量的千分之十五，而真空度的數值對機組運行的損耗有很大的影響。最佳最經濟的運行方式是要達到機組功率和風機耗能的最佳匹配。機組真空的提高需要風機功率提高，而這增加了機組的能耗，真空的提高將會提高機組運行的功率降低了熱耗。[6]最佳運行模式就是要在機組功率和風機能耗之間尋找一個最優解，這個最優解即為因提高真空所增加的電量和所增加的空冷風機電耗之間的差的最大值所對應的真空值，在這個真空值下運行的機組，耗能最低，產能最大。為了是機組能夠在最佳真空值的條件下順利運轉，需要及時根據負荷的大小，溫度的高低，風機電耗的數值來確定不同的風機轉速和機組背壓。

五、空冷系統的維護

要實現空冷機組的正常運轉，需要工作人員在操作時定期進行檢查。首要要按時做真空嚴密性實驗，加強真空系統的查漏，并利用停機檢修機對空冷系統隔離進行風壓檢查，及時發現問題及時處理。其次要加強對空冷系統管束散熱片的清洗和維護，北方地區冬天風大霧霾大，很容易造成空冷管束內部積灰，定期沖洗散熱片，有利于提高空冷島的工作效率，減少故障的發生。最后就是要對機組的疏水系統進行定期的查漏工作，防止因閥門和系統內漏帶來的機組損失。

六、結束語

電廠的建設和使用對我國經濟有著重要的影響，關系到社會生活的方方面面，而電廠機組的正常運轉和維護在很大程度是上關系到電廠的效益。本文以北方某電廠350mw空冷機組為例分析了冬季空冷機組的最佳優化運行方案，在簡要介紹了機組運行原理的同時，提出了相關的問題和解決辦法，為同類機組空冷系統的設計和運行提供了有效的參考。

參考文獻

[1]陳文奇.華潤磴口金牛#1、2機組熱力性能試驗報告[R].內蒙：內蒙古電科院熱力試驗所，2015.

[2]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材 [M].北京：中國電力出版社，2014.

[3]馬義偉，高延生，石興德.電站空冷技術的應用和展望[J].節能技術，2014（1）.

[4]謝濱，雷平和.大型直接空冷電站的設計和運行情況 [J].電力設備，2016（3）.

[5]王加璇等.電廠熱力設備及其運行 [M].北京：中國電力出版社，2015.

[6]邱麗霞等.直接空冷汽輪機及其熱力系統[M].北京：中國電力出版社，2013.