冬季空冷機組空冷島結霜的影響以及處理

余靖

摘 要：直接空冷機組空冷島的換熱能力直接影響機組的真空，而機組的真空是影響機組經濟型的主要因素之一，研究冬季空冷機組空冷島結霜具有重要意義。根據某電廠600MW直接空冷機組冬季運行情況，在大量統計資料基礎上，對機組空冷島結霜進行了分析，并探討了空冷島結霜的預防以及處理，為機組安全、穩定、經濟運行提供了可行方法。

關鍵詞：直接空冷機組；結露；經濟運行

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.219

0 引言

直接空冷系統，又稱為空氣冷卻系統，它是一種以節水為目的的火電廠冷卻技術，是一種以空氣取代水為冷卻介質的冷卻方式，是指汽輪機的排汽直接進入空冷凝汽器用空氣來冷凝，空氣與蒸汽進行熱交換，所需的冷卻空氣通常由機械通風方式供應，其冷凝水由凝結水泵排入汽輪機組的回熱系統。采用空冷系統的汽輪發電機組簡稱空冷機組。眾所周知，內蒙古以豐富的煤炭資源、廣闊的土地資源，鄰近北京及京、津、唐電網等諸多優勢，被國家列為能源、電力生產基地。但是由于我區水資源相對匱乏，以及國家要求建設內蒙古綠色生態防線的要求，走可持續發展的道路，節約用水、提高水資源利用率已成為新世紀內蒙電力工業發展的重大課題。最近幾年，國家審批的電場項目反復強調優先批準空冷機組，現在我區在建和準備建設的工程項目幾乎全部為直接空冷機組，所以大力推廣、應運空冷直接空冷技術迫在眉睫，也是大勢所趨。隨著空冷機組的運用范圍不斷擴大以及大量投產，如何達到優質穩定、安全文明、節能、環保和高效率的生產將是我們未來需要不斷探索的方向。近年來由于厄爾尼諾現象的影響北方大部分地區出現暖冬現象，這就導致了北方頻出大霧天氣，持續的大霧造成空冷島大面積結霜，空冷島結霜嚴重影響空冷島的換熱效果甚至導致空冷島部分受熱面結凍，而空冷島受熱面結霜可以導致機組真空大幅度下降，從而使機組煤耗增加。所以說空冷島的冬季防凍是空冷系統可靠工作的關鍵，對于空冷島結霜原因、危害和應對措施的分析探討也就有了實際需要。

1 冬季空冷機組空冷島結霜的影響

2015年11月～2015年12月對某電廠機組結霜后性能指標進行了調查，統計結果如下：

某廠4臺機組在同負荷空冷風機滿出力環境溫度為-50C左右時真空指標統計（單位：kPa）：

2 冬季空冷機組空冷島結霜原因分析

霜是水汽（也就是氣態的水）在溫度很低時，一種凝華現象，跟雪很類似。嚴寒的冬天清晨，戶外植物上通常會結霜，這是因為夜間植物散熱的慢、地表的溫度又特別低、水汽散發不快，還聚集在植物表面時就結凍了，因此形成霜。

2.1 空冷島受熱面結霜

冬季大霧天氣由于地表的溫度特別低，而空氣中含有的水汽又很大，空冷島空冷風機頻率低水汽散發不快而聚集在空冷島受熱面附近，因此形成霜。空冷島受熱面結霜后會堵塞翅片間通道，增加空氣流動阻力；增加換熱器熱阻，換熱能力下降；蒸發溫度下降，能效比降低；這些后果將直接影響機組真空，從而增加了機組美煤耗。翅片間通道堵塞、換熱能力下降還會引起受熱面內的汽水流通不暢導致空冷受熱面結凍，對機組安全運行產生巨大危害。

2.2 風機入口護網結霜影響空氣流入

在戶外環境中不可避免會有很多異物，為了避免在空冷風機正常運行巻吸一些異物，一般情況下會在空冷風機氣流入口處鋪設一些格網。往往這些格網間隙較小，正是這些細小的格網上會在冬季大霧天氣時產生霜，長時間的這樣天氣天氣會使這些霜在細小的格網上結的很厚，從而將風機入口堵塞，氣流無法進入，造成空冷島大量氣水聚集以及空冷換熱面換熱能力下降。

3 冬季空冷機組空冷島結霜的處理

針對以上兩點原因在結合某廠的實際運行經驗特制定了以下兩步走的實施方案

3.1 預防

為了充分提高空冷機組經濟性，在保證空冷散熱器抽氣口溫度低于15℃或各排散熱器下聯箱凝結水溫度低于25℃的條件下，機組真空盡量調整至接近阻塞背壓對應的真空值。

（1）機組正常運行時，調節風機轉速，使各排散熱器下聯箱凝結水溫度均高于25℃。當空冷散熱器凝結水的任一溫度降至25℃以下，應及時查找原因，溫度繼續降低至15℃以下時，應降低風機轉速，降低真空直至凝結水溫度上升至25℃以上。若30min內溫度不上升，則增開一臺真空泵運行，當空冷散熱器凝結水溫度上升至25℃以上時停運。

（2）機組正常運行期間，當抽氣口溫度低于10℃時，應降低相應排的兩臺逆流風機頻率至20HZ，若抽氣口溫度繼續下降至5℃時，應將兩臺逆流風機停運，若抽氣口溫度繼續下降，應啟動兩臺逆流風機反轉，當抽氣口溫度恢復至15℃以上時，將兩臺反轉的逆流風機停運。

逆流風機反轉時，同排的兩臺風機盡量同時啟停，逆流風機同時反轉的排數不得超過兩排，逆流風機的反轉時間一般不超過30分鐘，

同時應密切監視空冷散熱器凝結水溫度不低于15℃，否則應及時停止反轉的逆流風機運行。

（3）空冷島正常運行期間，盡量保持各風機的頻率相同，低負荷時盡可能保持各排風機多投、低頻運行，最低頻率為20HZ。在各排散熱器下聯箱凝結水溫度和抽氣口溫度均滿足條件的情況下，應盡量提高機組真空運行。

（4）空冷島運行期間，關閉空冷島各排散熱器端部小門及同一排中各冷卻單元隔離門。

（5）冬季運行期間，每班就地實測各排散熱器及凝結水聯箱表面溫度至少兩次，當發現投運散熱器最低溫度低于0℃或當凝結水聯箱外表面溫度低于0℃時，應立即通知設備部汽機點檢，同時應采取相應措施，如降低風機轉速、按由外到內的順序停運空冷風機、增加機組負荷和其他保溫加熱措施。

（6）每班就地實測各空冷凝結水回水管外表面溫度（汽機房6.8M處）兩次，發現溫度較正常運行時偏大較大時，及時查找原因。

（7）冬季運行期間，加強對排汽裝置的補水量及排汽裝置水位的監視，發現排汽裝置水位下降，補水量異常增大時，應分析空冷散熱器以及凝結水管道是否凍結。

（8）入冬前對空冷島受熱面進行一次全面沖洗，保證空冷受熱面表面潔凈。

（9）及時關注天氣情況，大霧來前將空冷風機入口格柵取走。

3.2 結露后處理

（1）在保證機組安全運行情況下停運空冷風機。（2）啟動翻轉風機使熱氣流流向低溫區。（3）拆除空冷風機入口格柵。（4）向調度申請提高機組負荷，增加排氣量。

4 結語

空冷系統的運行情況是直接空冷機組安全、穩定、經濟運行的重要環節，也是直接空冷機組降低煤耗、提高機組效率一個重要途徑。本文通過對某電廠機組在冬季中空冷島發生的結露異常現象研究總結得出，因大霧天氣導致空冷島嚴重結霜時，機組真空明顯偏低，此時機組需要采取正確的方法進行及時調整。希望能通過預防措施進行有效調整，確保空冷機組的穩定運行。空冷系統的穩定運行對于火電機組的安全穩定有著重要意義，此次研究可以創造一定的經濟效益和社會效益，但是我們知道這僅僅是開始，我們還有很多不足，還有許多未知領域需要我們去學習探索，我們將會更加努力，在困難中摸索，在學習中進步，同時在今后的研究中不斷突破，不斷進步，為企業創造更大的經濟效益。

參考文獻：

[1]丁爾.某發電廠空冷技術[M].北京水力水電出版社，1992.

[2]譚海昆.提高空冷機組的經濟性[M].熱力發電，1999.

[3]馬義偉.空冷器設計與應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社 ，1998.