600 MW間接空冷系統(tǒng)運行方式優(yōu)化

［摘 要］以陽城電廠600 MW 間接空冷機組為對象，分析了SCAL 型間接空冷循環(huán)水系統(tǒng)技術(shù)的特點及夏季、冬季運行參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整。該技術(shù)可豐富機組啟動方式，縮短啟動時間，增強間接空冷機組冬季運行的安全穩(wěn)定性。

［關(guān)鍵詞］亞臨界；間接空冷；優(yōu)化

［中圖分類號］TM621 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0109–03

某電廠安裝兩臺600 MW 亞臨界間接空冷凝汽式汽輪機，機組型號為NJK600–16.7/538/538。該廠機組采用改進的哈蒙式間接空冷循環(huán)水系統(tǒng)。空冷系統(tǒng)流程為：在循環(huán)泵的作用下，循環(huán)水進入表面式凝汽器的水側(cè)，通過表面換熱冷卻凝汽器汽側(cè)的汽輪機開始排汽，受熱后的循環(huán)水循環(huán)至間接空冷塔，通過空冷散熱器與空氣進行表面換熱，循環(huán)水被空氣冷卻后再返回循環(huán)泵入口，從而構(gòu)成密閉循環(huán)水系統(tǒng)。

循環(huán)水間接空冷系統(tǒng)為單元制閉式循環(huán)系統(tǒng)，由自然通風間接空冷塔、循環(huán)泵、循環(huán)水管道、表面式凝汽器組成，設計3 臺循環(huán)泵。經(jīng)過空冷塔冷卻的循環(huán)水經(jīng)循環(huán)泵升壓后進入凝汽器，吸熱后重新進入空冷塔散熱。空冷循環(huán)水水質(zhì)為除鹽水。凝汽器設計為雙殼體、雙背壓、單流程。凝汽器管束采用不銹鋼管，空冷塔管束采用鋁管。

在機組運行過程中，需根據(jù)夏季、冬季不同工況，采取不同措施，既要保證系統(tǒng)設備安全運行，又要盡最大可能降低機組背壓，提高機組經(jīng)濟性。

1 SCAL型間接空冷系統(tǒng)特點

間接空冷系統(tǒng)主要包括循環(huán)泵、循環(huán)水管道、自然通風空冷塔、冷卻三角、百葉窗、儲水箱、膨脹水箱、補水泵、傳送泵及緊急泄水閥等。系統(tǒng)通過調(diào)整空冷塔內(nèi)扇區(qū)的運行數(shù)量及百葉窗開度可調(diào)節(jié)循環(huán)水溫度，從而調(diào)整汽輪機排汽背壓，使該系統(tǒng)能滿足各種條件下的工況（包括冬季、夏季、不同負荷、機組啟停、旁路運行等）運行。

SCAL 型間接空冷結(jié)構(gòu)簡單，優(yōu)點明顯。

（1）循環(huán)冷卻水與凝結(jié)水系統(tǒng)分開，水質(zhì)按照各自標準處理，循環(huán)水水質(zhì)采用除鹽水，基本杜絕了凝汽器管束內(nèi)結(jié)垢的情況，無需膠球清洗裝置。

（2）循環(huán)水采用密閉循環(huán)，基本不產(chǎn)生水的損耗，而且循環(huán)水泵揚程低功耗小。

但是間接空冷也有占地面積大、初投資大、需要進行兩次熱交換等缺點。

2 SCAL型間接空冷系統(tǒng)夏季運行調(diào)整

（1）在夏季模式下，要加強機組背壓的監(jiān)視與調(diào)整，必要時適當降低機組出力，防止由于大風、氣溫突變等因素引起機組背壓大幅擺動，影響機組安全運行。

（2）加強空冷塔扇區(qū)的檢查，確保散熱片表面清潔，有雜物堵塞時及時安排進行扇區(qū)沖洗。

（3）在夏季到來前，要對所有扇區(qū)冷卻三角進行1 或2 次清洗，以保證冷卻三角的清潔，提高其散熱效果。每個空冷塔設置有兩套冷卻三角沖洗裝置，可將散熱片全部沖洗干凈。每個沖洗裝置都有固定的沖洗水泵，沖洗水泵布置在空冷塔內(nèi)，沖洗水來自除鹽水。1 套安裝在空冷塔外部，可以從外向內(nèi)進行冷卻三角沖洗。另1 套沖洗裝置安裝在空冷塔內(nèi)部，可以從內(nèi)向外進行冷卻三角沖洗。沖洗裝置安裝在固定的導軌上，沖洗裝置的移動和沖洗均由電動機構(gòu)執(zhí)行。單個冷卻三角的清洗時間約為40 min。

（4）根據(jù)環(huán)境溫度和負荷變化情況，合理安排投運尖峰冷卻系統(tǒng)。

3 尖峰冷卻系統(tǒng)的運行

夏季環(huán)境溫度過高時，空冷塔出水溫度超過了設計值，導致機組背壓超過設計值，機組煤耗明顯增大。為了節(jié)能降耗，降低空冷循環(huán)水的溫度，修建了空冷尖峰冷卻系統(tǒng)。

該系統(tǒng)在夏季可轉(zhuǎn)移該電廠7 號、8 號空冷機組的一部分冷卻負荷，使7 號、8 號機組的夏季背壓降低至設計背壓以下，達到夏季滿發(fā)和降低發(fā)電標煤耗的目的。尖峰冷卻系統(tǒng)通過板式換熱器將空冷循環(huán)水的熱量轉(zhuǎn)移至3 種冷源，這3 種冷源分別為5 號和6 號機組循環(huán)水、5號和6號機組循環(huán)水系統(tǒng)的工業(yè)補充水，以及新建的尖峰冷卻塔。其中，5 號機組循環(huán)水用于冷卻7 號機空冷循環(huán)水，6 號機組循環(huán)水用于冷卻8 號機空冷循環(huán)水。新建的尖峰冷卻塔在夏季使用，作為5 號、6 號濕冷塔蒸發(fā)冷卻能力不足時的補充。

3.1 尖峰冷卻系統(tǒng)設備概況

尖峰冷卻系統(tǒng)主要由10 臺板式換熱器實現(xiàn)空濕冷循環(huán)水的熱交換。7 號、8 號機組各分配了5 臺板式換熱器。換熱器的一側(cè)為空冷循環(huán)水，水質(zhì)為除鹽水。從空冷機組凝汽器出來的熱循環(huán)水分流部分進入尖峰換熱器，被冷卻后與空冷塔出來的冷水匯合，經(jīng)循環(huán)水泵升壓后重新進入凝汽器吸熱。換熱器的另一側(cè)為濕冷水，水質(zhì)為工業(yè)水，水質(zhì)較差。尖峰冷卻系統(tǒng)濕冷側(cè)分為3 部分，即尖峰冷卻機力塔冷卻水系統(tǒng)、尖峰冷卻濕冷塔冷卻水系統(tǒng)、尖峰冷卻循環(huán)水補水冷卻系統(tǒng)。

3.1.1 尖峰冷卻機力塔冷卻水系統(tǒng)

尖峰冷卻機力塔冷卻水系統(tǒng)主要包括3 臺尖峰冷卻循環(huán)水泵、1 座逆流式機械通風濕式冷卻塔及4 臺表面式換熱器。尖峰冷卻機力塔冷卻水工藝流程為：尖峰冷卻循環(huán)水被機力冷卻塔冷卻后經(jīng)循環(huán)水回水溝自流至尖峰循環(huán)水泵房前池，經(jīng)尖峰循環(huán)水泵升壓后通過循環(huán)水管道送至表面式換熱器冷卻空冷機組的部分循環(huán)水，尖峰冷卻水攜帶熱量后通過循環(huán)水管道再次進入冷卻塔冷卻，此后進入下一次循環(huán)。

3.1.2 尖峰冷卻濕冷塔冷卻水系統(tǒng)

尖峰冷卻濕冷塔冷卻水系統(tǒng)主要包括2 臺尖峰冷卻增壓水泵和4 臺表面式換熱器。從濕冷機組凝汽器出來的循環(huán)水經(jīng)過尖峰冷卻增壓水泵升壓后，送至表面式換熱器冷卻空冷機組的部分循環(huán)水，吸熱后的濕冷循環(huán)水返回濕冷塔散熱。

3.1.3 尖峰冷卻循環(huán)水補水冷卻系統(tǒng)

尖峰冷卻循環(huán)水補水冷卻系統(tǒng)主要包括2 臺表面式換熱器。 濕冷機組的循環(huán)水系統(tǒng)每日需要補充大約3 000 t 工業(yè)水，工業(yè)水的溫度較低，將這部分工業(yè)水送入表面式換熱器冷卻空冷機組的部分循環(huán)水，吸熱后的工業(yè)水再補充進濕冷循環(huán)水系統(tǒng)。

3.2 尖峰冷卻系統(tǒng)運行總則

尖峰冷卻換熱器投運時先投冷源側(cè)，后投熱源側(cè)；退出時先退熱源側(cè)，后退冷源側(cè)。投運換熱器前必須注水、升壓。 最低環(huán)境溫度高于4℃，方可投入尖峰冷卻系統(tǒng)；4℃以下應退出全部尖峰冷卻器并放水防凍。 隨環(huán)境溫度升高，尖峰冷卻換熱器的冷源應按照5 號和6 號機組濕冷循環(huán)水系統(tǒng)的工業(yè)補充水、5號和6 號機組濕冷循環(huán)水、機力冷卻循環(huán)水的順序依次投入運行，退出時反之。 尖峰冷卻系統(tǒng)必須在空冷機組正常運行后，方可投入使用。 空冷機組停運后，應當及時關(guān)閉空冷系統(tǒng)與尖峰冷卻系統(tǒng)的聯(lián)絡電動門。

3.3 尖峰冷卻系統(tǒng)運行方式優(yōu)化

尖峰冷卻系統(tǒng)投運后，可以降低空冷機組的背壓，實現(xiàn)空冷機組煤耗的降低。但是尖峰冷卻系統(tǒng)運行會增加耗電量，導致機組煤耗增加。因此尖峰冷卻系統(tǒng)的投退時機要選擇恰當，要根據(jù)機組負荷、環(huán)境溫度的變化，投退尖峰冷卻系統(tǒng)相應的換熱器。

（1）尖峰冷卻循環(huán)泵一般保持2 臺運行、1 臺備用的模式，并投運對應的1 號、2 號尖峰板換，通過啟停機力塔風機控制水塔出水溫度不超過30℃。單臺機組運行時應當使用本機組自帶的尖峰循環(huán)泵。

（2）尖峰冷卻塔運行時，通過調(diào)整排污門的開度保持72 t/h 的排污量。

（3）尖峰系統(tǒng)1 號、2 號板換的投運應該根據(jù)負荷和環(huán)境溫度的變化調(diào)整啟停時機，可參考表1 的啟停選擇。

（4）空冷塔出口水溫達到40℃應當投運3 號、4號尖峰板換；隨環(huán)境溫度和負荷下降，3 號、4 號尖峰板換空冷側(cè)出口水溫與空冷塔出水溫度一致后，可以停運循環(huán)水增壓泵并退出3 號、4 號板換。

（5）環(huán)境溫度高于4℃后同時投運5號板換濕冷側(cè)，保持濕冷側(cè)長期投運，避免5 號、6 號濕冷塔補水量降低。5 號板換空冷側(cè)冷水溫度高于對應空冷塔冷水溫度時，可以適當關(guān)小板換空冷側(cè)回水閥，降低空冷側(cè)流量。

（6）尖峰冷卻系統(tǒng)運行的換熱器濕冷側(cè)應當每日排污1 次，防止?jié)窭鋫?cè)濾網(wǎng)堵塞。

4 SCAL型間接空冷系統(tǒng)冬季運行方式優(yōu)化

4.1 間接空冷系統(tǒng)冬季運行維護

（1）防凍是空冷系統(tǒng)冬季運行的重中之重，要加強扇區(qū)出水溫度的監(jiān)視與調(diào)整，防止溫度過低凍壞百葉窗。

（2）冬季扇區(qū)出水溫度控制值跟隨環(huán)境溫度變化而變化，根據(jù)空冷散熱器設計防凍要求，制訂扇區(qū)隨溫度變化的扇區(qū)出水溫度控制值，百葉窗不論在自動或手動情況下都必須保證各扇區(qū)出水溫度在對應控制范圍。空冷塔扇區(qū)出水溫度控制最低值見表2。

（3）冬季在安全運行基礎上，要加強背壓控制，確保機組的經(jīng)濟性。

（4）嚴格控制扇區(qū)出水溫度，自動方式調(diào)節(jié)緩慢時，及時手動關(guān)小百葉窗，使扇區(qū)出水溫度高于最低溫度值。

（5）每日至少要對空冷塔百葉窗的開度進行一次校對。確保各扇區(qū)百葉窗執(zhí)行機構(gòu)動作正常，畫面開度顯示與就地實際開度一致。

（6）無論任何原因引起的機組停運，都要立即關(guān)閉所有百葉窗。

（7）在機組降負荷過程中，提前調(diào)整百葉窗開度，加強外部風向的監(jiān)視，及時關(guān)小迎風面百葉窗，預計有大幅降溫時，提前安排退出1～2個扇區(qū)運行。

（8）檢查直立管伴熱投入，溫度控制正確。

4.2 空冷塔冬季運行防凍措施

（1）冬季工況扇區(qū)的投退操作要安排在環(huán)境溫度較高時進行，盡量減少扇區(qū)投退次數(shù)。

（2）加強環(huán)境溫度、風向、風力的監(jiān)視，及時關(guān)小迎風面扇區(qū)百葉窗。

（3）根據(jù)環(huán)境溫度及循環(huán)水泵的運行臺數(shù)，調(diào)整投入扇區(qū)數(shù)量，滿足不同負荷時對散熱器面積的要求。冬季扇區(qū)退出運行后，要將退出運行的扇區(qū)相鄰的兩個扇形區(qū)的最近一組百葉窗完全關(guān)閉，防止冷卻三角凍壞。

（4）加強就地檢查，發(fā)現(xiàn)有扇區(qū)漏水時，及時退出扇區(qū)運行。

5 SCAL型間接空冷系統(tǒng)循環(huán)水溫度調(diào)整

通過打開和關(guān)閉冷卻三角百葉窗葉片，調(diào)整進入冷卻塔內(nèi)的空氣流量。溫度控制有幾種不同的自動運行模式。

5.1 夏季運行模式

環(huán)境大氣溫度tgt;+4℃。

控制設定點是：主熱水管道水溫和凝汽器背壓，也可由運行人員根據(jù)機組當前情況手動調(diào)整。

在夏季運行模式下散熱量增加，主熱水管道水溫或凝汽器背壓大于設定點，打開百葉窗。

在夏季運行模式下散熱量減少，主熱水管道水溫和凝汽器背壓小于設定點，關(guān)閉百葉窗。

5.2 冬季運行模式

環(huán)境大氣溫度tlt;+2℃。

控制設定點是：扇區(qū)出水溫度，也可由運行人員根據(jù)機組當前情況手動調(diào)整。

在冬季運行模式下散熱量增加，扇區(qū)出水溫度大于設定點，打開百葉窗。

在冬季運行模式下散熱量減少，扇區(qū)出水溫度小于設定點，關(guān)閉百葉窗。

5.3 防凍保護模式

控制設定點是：扇區(qū)出水溫度。

扇區(qū)的防凍保護設置有4 級保護，具體如下。

初級防凍保護：百葉窗根據(jù)扇區(qū)平均出水溫度自動關(guān)小百葉窗，控制循環(huán)水溫度不低于控制值。

二級防凍保護：如果在冬季任何扇區(qū)出水溫度低于低1 值，閉鎖開啟百葉窗，當百葉窗投入自動時，自動關(guān)百葉窗。各個扇區(qū)防凍是各自獨立的，并且即使在百葉窗控制位于手動運行模式時也是有效的。

三級防凍保護：如果在冬季任何扇區(qū)出水溫度低于低2 值時，發(fā)出扇區(qū)過冷報警，百葉窗超馳全關(guān)，延時150 s（或根據(jù)廠家規(guī)定），觸發(fā)扇區(qū)過冷保護，扇區(qū)自動執(zhí)行泄水步序。

四級防凍保護：循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)停滯，冷、熱水管緊急泄水閥保護開啟。

6 結(jié)束語

文章結(jié)合某電廠實際運行特點，對改進的哈蒙式間接空冷系統(tǒng)的運行進行了全面分析總結(jié)，提出正常運行各個工況下的調(diào)整注意事項，以及間接空冷機組惡劣天氣運行調(diào)整優(yōu)化思路，為間接空冷機組端優(yōu)化運行提供了新思路與實踐路徑。

間接空冷系統(tǒng)運行中，需要加強參數(shù)的監(jiān)視與調(diào)整，嚴格執(zhí)行制度，在保證扇區(qū)安全的前提下，確保機組背壓盡量降低，保證機組的經(jīng)濟性。

參考文獻

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