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浅谈对600MW直接空冷系统的运行分析和改进措施(1)


浅谈对 600MW 直接空冷系统的运行分析和改进措施

摘要:介绍了同煤大唐塔山电厂 2*600MW 直接空冷机组的运行状
况,针对空冷机组的运行特点及投产以来暴露的问题进行了分析,并 根据实际情况提出了改进措施,取得了明显效果。

关键词:直接空冷;空冷凝汽器;空冷岛;顺流;逆流;真空;背
压。 同煤大唐塔山电厂2*600MW机组汽轮机排汽采用直接空气冷却 技术冷却,空冷岛主要设备由德国GEA 能源技术有限公司和北京基 依埃能源技术有限公司供货。 直接空冷系统由空冷凝汽器、 空冷风机、 凝汽器抽真空系统及空冷散热器清洗系统等组成。 直接空冷机组有着 节水的明显优势, 比通常湿冷机组节水70%左右。在我国北方和西 部“富煤少水”地区发 展大型空冷火电厂有着 广阔的前景。近年来我 国在北方地区陆续投入 了一批大型燃煤直接空 冷电厂。如图1,直接空 冷即汽轮机作完功的乏汽排至翅片管式空冷散热器中, 若干个空冷风 机群不断鼓风并横向掠过空气冷却热交换器,使乏汽凝结。同煤大唐 塔山电厂2*600MW机组空冷凝汽器每台机组空冷平台上共安装有56 组空冷凝汽器,分为8 排冷却单元垂直A 列布置,每排有7 组空冷凝

汽器,其中第2、第6 组为逆流凝汽器,其余5 组为顺流凝汽器。每 组空冷凝汽器由12 个散热器管束组成,以接近60°角组成等腰三角 形A 型结构,两侧分别布置6 个散热器管束。如下图所示。

由于冷却介质空气比热小、密度小,所以散热器体积庞大,且机 组真空受环境温度影响大。由于空冷装置(空冷岛)布置在厂外,在冬 季有可能由于蒸汽量过小,管内聚集空气等使管束结冻损坏。正因为 以上特点同煤大唐塔山电厂2*600MW直接空冷机组也遇到了夏季真 空低机组带不起负荷、冬季空冷凝汽器防冻的问题。本文对此进行深 入分析。 一:夏季真空低机组限负荷运行原因分析及改进措施 影响电厂汽轮机背压的原因主要是环境温度、热回流、倒灌(盖 帽)换热单元的相互影响、空冷散热器的清洁程度、真空系统的严密 性。其中主要的影响因素是环境温度、热回流和倒灌(盖帽)。由于冷 却介质采用空气,空气的比热小,仅为水的1/4,且空气密度远小于 水, 所以同负荷下直接空冷汽轮机各种背压均大于湿泠汽轮机背压且 受环境温度变化影响非常大。 而大风对机组背压亦有着很大影响,会形成热回流甚至倒灌。热 回流是受加热后的空气流回空冷散热器, 使入口冷却介质温度高于环

境温度。正常时冷却介质温度(空冷岛上空气温度)与环境温度(送风 机处空气温度)基本一致, 热回流时冷却介质温度明显高于环境温度, 降低了传热温差。倒灌则直接影响了换气量,从而降低了换热量。 另外,空冷散热器翅片管脏污则导致热阻增加、换热系数降低, 而且减少了空气流通量,影响换热量。 空冷机组负压部分庞大, 负压部分漏真空使空冷散热器翅片管内 聚积空气使传热系数降低。 为保证机组出力,提高机组经济性采取了以下措施。 1.每年四月份、七月份、十月份逐一对空冷散热器翅片管两侧利用高 压除盐水进行水冲洗,可在运行中对每1组单元风机依次清洗。清洗 时水喷射(平行截面)必须平行翅片以防翅片被损坏。 2.为减小大风的影响,在空冷平台四周装设了挡风墙,并将每一风机 单元间门关闭,以减小换单元的相互影响。 3.定期做真空系统严密性试验,不合格时对真空系统进行查漏堵漏。 及时消除因真空系统泄漏引起的机组真空低。 4.夏季真空泵分离器内工作水温高使泵工作效率下降, 抽吸不凝结气 体能力降低,采取措施对真空泵分离器内工作水进行了换水,保证了 泵工作效率。必要时可针对实际情况增开一台真空泵。 5.夏季高温期间机组高负荷运行时,当机组背压升至35kPa 以上时, 投 入 空 冷岛 喷淋降 温 在 机组 满负荷 运 行 时可 使机组 背 压 下降 约 10kPa。空冷岛喷淋降温系统的用水量是可手动调节的;当环境气温 高时,机组背压越高,其喷淋用水量亦越大;调节水量采用喷淋泵出

口门手动调整。 二:冬季空冷凝汽器结冻原因分析及防冻措施 1.冬季空冷凝汽器结冻原因分析 1.1 泄漏或蒸汽流量太少,会导致散热管束内存在大量空气,无法 保证蒸汽充满散热管束空间, 泄漏点周围及后部散热管束的表面温度 明显偏低,从而可能出现过冷现象。 1.2 如果排气压力控制正常,就会避免排汽压力低于真空泵组的抽 气限值,从而防止空气和不可凝气体的积存,反之,过多的积存可能 导致空凝器内的凝结水过冷,在冬季较低的环境气温下还会结霜。在 正常运行时,当环境温度低于 2℃一段时间后,在空凝器逆流管束的 上端可能会结霜,这是由于该部位有不可凝物出现过冷所致。如果这 种状况持续一段时间,即一天或几天的环境温度一直在霜点以下,可 能导致逆流管束的上部端口逐渐堵塞,妨碍不可凝气体的抽出。 1.3 在空凝器处于某些异常运行方式时, 例如真空泵组故障使不可凝 气体涌入真空系统或者排汽压力控制故障,过冷就可能出现。通过检 测与凝结水排送设备相连的空凝器逆流管束下联箱中的凝结水温度, 可发现过冷。 1.4 在相同散热面积时,蒸汽流量越小,散热管束温度越低。若空冷 控制系统是在手动模式下操作的, 并且逆流管束的蒸汽流速低于顺流 管束,风机转速出现差异时,蒸汽重新分配,蒸汽流量减少,而风机 转速提高时就会出现过冷,甚至在管束内结冰。而此时,由于有些管 束仍可形成通路,造成凝结水收集管内的温度不会出现过冷(手动控

制造成有些风机转速低,才不会出现过冷。 2. 防冻措施 2.1 当环境温度小于 2℃时,直接空冷系统进入冬季运行。 2.2 保持同排各风机的运行频率相同,在保证真空的情况下,尽可能 保持多风机、低转速的运行方式。 2.3 运行设专人对空冷岛进行防冻检查,每 2 小时上空冷岛进行全面 检查一次,夜间检查由单元长陪同共同进行检查,检查方式:采用红 外线点温仪及手感方式测温度。 巡检时加强对各列散热翅片管温度检 查,发现运行列过低应及时汇报。必要时可采取有效的化冰措施:1 停止有结冰现象的换热管束的冷却风机;2 适当提高机组的背压,以 提高汽轮机排汽及凝结水温度,增加空冷凝汽器的热负荷;3 启动备 用真空泵,增加通过结冰的逆流段换热管束的乏汽和不凝结气体流速, 加速化冰;4 及时投运逆流单元冷却风机的反转功能,使逆流散热管 束尽快解冻。 2.4 机组正常运行时,根据情况顺序启动各排两台逆流风机反转,提 高该排凝结水温度,逆流风机同时反转的排数不超过两排。 2.5 低负荷运行时为了防冻,机组的背压保持较高值,同时减少运转风 机数量、降低转速运行。 2.6 在调整风机转速时,逆流风机和顺流风机应共同进行调节。如升 高抽气温度时,不应一味地降低逆流风机,还应降低相对应的顺流风 机;调整凝结水温度时,方法相同。尽量保持每排中各列风机的运行 频率相同。在同排中绝不能出现某一列风机频率过高现象。

2.7 空冷散热器下联箱凝结水的任一温度降至 35℃(根据阻塞背压和 环境温度确定)以下,查找原因,同时降风机转速,温度不上升,则 增开一台真空泵运行,当空冷散热器凝结过冷度正常时停运。 2.8 当起风后,应注意风力、风向及排汽压力的变化。防止热风再循 环对机组安全运行的影响。当排汽压力升高到对应负荷下的报警值 时,机组应申请降负荷。当符合紧停条件时,应坚决紧急停机。

结论:通过以上措施,同煤大唐塔山 2*600MW 直接空冷机组的运行 情况得到了很大的改善,现在夏季基本上已能满足负荷的要求,因机 组真空低而采取限负荷的办法已经不会再出现了。 冬季的防冻情况也 有了明显的好转。再也不会出现大片空冷受热翅片管结冰的现象了。

参考文献: [1]张卓澄.大型电站凝汽器 EM].北京:机械工业出版社 l993. [2]中国动力工程学会.火力发电设备技术手册[M].北京:机械工业 出版社,2002. [3]彭翔宇等.蒸汽流场对凝汽器汽阻的影响[R].哈尔滨:汽轮机技 术编辑部,2004. 作者:李孝辉 大唐国际张家口发电厂塔山分厂发电部运行二值


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