直接空冷機組的防凍措施及冬季運行

暢巨敏

直接空冷機組的防凍措施及冬季運行

暢巨敏①

(山西興能發(fā)電有限責任公司)

針對我國北方冬季環(huán)境溫度低,直接空冷機組凝給水易發(fā)生結凍現(xiàn)象,根據(jù)古交發(fā)電廠直接空冷機組的特點,介紹了冬季啟停過程及防凍的方法。

直接空冷機組;防凍措施;冬季啟動;措施

山西古交發(fā)電廠位于山西省古交市。該廠當?shù)氐湫蜌庀髼l件為：多年平均氣壓：902.6 h Pa,多年平均氣溫9.5℃,多年極端最高氣溫：39.1℃,多年極端最低氣溫：-22.4℃。汽輪機主要技術規(guī)范：汽輪機排汽壓力為15 k Pa,最大滿發(fā)背壓為45 k Pa。排汽通過大直徑管道進入布置于主廠房A列前的空冷凝汽器,采用變頻軸流風機使冷空氣流過空冷凝汽器(ACC),以使蒸汽得到冷凝,冷凝水經(jīng)過處理后回到鍋爐給水系統(tǒng)。

該空冷系統(tǒng)應能滿足各種工況運行,在冬季低負荷運行以及機組在冬季的啟停過程中要有可靠的防凍措施,保證ACC管內不凍結,運行風機要根據(jù)環(huán)境氣溫、汽輪機排汽背壓、凝結水溫等能夠自動調節(jié)風機臺數(shù)、轉數(shù)等,以求達到機組最大出力。

1 直接空冷凝汽器的防凍措施

1)空冷凝汽器防凍的基本手段。空冷凝汽器運行和控制的三個任務：保持最佳的凝汽器壓力、最小的風機電能消耗以及保護設備安全運行。調節(jié)手段有兩種：空氣流量控制與蒸汽流量控制。

蒸汽流量控制就是控制空冷凝汽器管內蒸汽的流量,保證管內流動的蒸汽足以加熱凝汽器;空氣流量控制就是控制流過空冷凝汽器脅片的空氣流量。

2)本空冷凝汽器的防凍措施從設計結構及運行調節(jié)可分為：大橢圓形管束、與蒸汽分配管中心線等高的擋風墻、內部熱風再循環(huán)、調頻風機、K/D結構的凝汽器及運行保護方案。下面對其進行論述。

a)大橢圓形管束。由于采用了大橢圓管束。如果管內發(fā)生了凍結,則橢圓形的管束就會向圓形脹去,從而減少了管束凍裂的可能性。

b)K/D結構的凝汽器。為了防止凝汽器的凍結,目前大型的空冷機組的空冷凝汽器都采用了順逆流結構(K/D)。

低壓缸或低旁排出的蒸汽在差壓的作用下進入蒸汽分配管,首先進入順流凝汽器(K型),在管束外冷風的冷卻作用下,蒸汽邊往下流邊凝結。凝結水與蒸汽以相同的方向流入低部聯(lián)箱,此時大部分的蒸汽(70%～80%)已在順流凝汽器中凝結。剩余的蒸汽與不凝結氣體一同進入逆流凝汽器(D型),蒸汽邊向上流動邊被凝結殆盡,凝結水在重力作用下與汽流逆向流回底部聯(lián)箱,不凝結氣體則被水環(huán)真空泵抽吸入大氣。

c)擋風墻。電廠的空冷平臺上布置了與蒸汽分配管中心線等高的擋風墻。采用這樣的布置后,在冬季能擋御寒風直接吹在凝汽器管束,防止發(fā)生局部管束過冷而凍結的情況。它還有一個重要的作用是防止在夏季發(fā)生熱風再循環(huán),影響機組的真空。

d)空冷凝汽器的運行控制?？绽淠鞣纼龅某＿\行只能進行空氣流量控制,即調節(jié)風機的轉速、方向及啟動,以實現(xiàn)對風量的控制。

只要蒸汽流量大于規(guī)定的最小流量,采用順/逆流結構的空冷凝汽器可有效防止凍結。順流凝汽器一般在任何工況下都有蒸汽對其加熱;而對于逆流凝汽器,由于不可凝結氣體的影響,其上部還是要產生結霜凍結的現(xiàn)象,如果長期存在,就可能堵塞管束,甚至凍壞管子。所以當環(huán)境溫度小于零下2℃時,逆流風機的回暖循環(huán)(WARMING UP)將被啟動,其動作過程為第一列的逆流風機將被停運10 min,延時20 min后,第二列逆流風機開始停運進行回暖,直至第六列也停運進行加暖完成一個循環(huán),這樣當逆流風機停運時,利用蒸汽可將其已凍結的部分融化掉。

3)當逆流風機已停止運行,利用蒸汽加熱仍不見效。抽氣溫度低(特別是機組的真空嚴密性不合格或嚴寒季節(jié)),可手動將逆流風機置于反轉,抽吸上部順流凝汽器排出的熱空氣對其進行加熱化冰。

當以上措施實施后,可保證凝汽器的安全運行。但在特別嚴寒的季節(jié)或者機組的嚴密性不合格的情況下,還會出現(xiàn)凝結水溫度、抽氣溫度偏低,甚至低于0℃,為此,設計了冬季保護的程序。

a)順流冬季保護。當環(huán)境溫度小于3℃,本列的任一凝結水溫度小于15℃時,本列逆流風機被閉鎖在當時的轉速不變;本列順流風機以10%/min的速度下降,只有當本列的凝結水溫度都大于25℃后,順流風機轉速才停止下降,并以10%/min的速度上升至已被閉鎖的控制器的輸出值;否則將使順流風機降到最低轉速,直至斷開停轉。

b)逆流冬季保護。環(huán)境溫度低于3℃,抽氣溫度小于15℃時,本列的順流風機將被閉鎖在當時的轉速不變,本列逆流風機以10%/min的速度下降,只有當本列的抽氣溫度大于25℃后,逆流風機轉速才停止下降,并以10%/min的速度上升至以被閉鎖的控制器的輸出值;否則將使逆流風機降到最低轉速,直至斷開停轉。

2 直接空冷機組的冬季啟動

1)冬季啟動特點。冬季由于環(huán)境溫度低,對空冷機組的安全運行造成一定的威脅。特別是在啟動階段,蒸汽量如小于規(guī)定的最小流量,會造成空冷管束凍結的危險。具體表現(xiàn)為：在起初的一段時間內排汽壓力偏低,嚴重時可達到2～3 k Pa,凝結水過冷度偏高,一定時間后,由于大量凝結水不斷集聚儲藏于排汽管道中,凝結水箱水位偏低,凝結水系統(tǒng)回收水量低,汽水流量嚴重不平衡,凝結水箱補水量不正常增加,排汽管道積冰嚴重。當機組帶大負荷后,排汽管線和散熱片中出現(xiàn)涌水現(xiàn)象,局部出現(xiàn)水擊現(xiàn)象和積水冰凍現(xiàn)象,若處理不得當,可能因管道機械負載大,各沖擊振動大面積冰凍而造成設備損壞。

2)冬季冷態(tài)啟動方法。

a)機側開啟抽真空旁路門,啟動水環(huán)真空泵,開始抽真空,抽真空到30 k Pa,停送備用真空泵,空冷風機和油泵送電后,啟動風機油泵,油溫低可先啟動電加熱,待油溫高于10℃后再啟動油泵。

b)疏水排大氣,機側過、再熱器疏水,過、再熱器出口排氣閥開啟排空,點火時投入一支下層油槍,送風量保持在35%額定值,汽機高壓旁路開至20%～30%。保持一支油槍運行。同一層四角油槍按照1號角 —3號角 —2號角 —4號角順序每隔15 min切一次,進行1 h的啟動暖爐,就地檢查爐頂排空門排汽正常,各疏放水管道溫度正常升高,否則必須通知維護人員檢查管路是否結冰堵塞。

c)監(jiān)視爐本體各部膨脹正常后,增投運行油槍對角的油槍,以后按1號角-3號角-2號角-4號角順序每隔15 min增投一支油槍,直到第一層油槍全部投入。

d)汽包壓力低于0.7 MPa,過熱器疏水門關閉以前,其它所有操作嚴格按正常方式進行(高溫再熱空氣門保持開啟)。

e)汽包壓力達到0.7 MPa,關閉過熱器疏水門(高過入口集箱疏水門保持開啟),逐步開大高旁。

f)汽包壓力達到1.0 MPa后,利用高旁控制再熱器升壓率不大于0.05 M Pa/min,維持再熱汽壓在0.4 MPa以下,關閉高過入口集箱疏水門,保持高溫再熱器出口空氣門,疏水門開啟。

g)在鍋爐主汽流量低于10%BMCR(104.5 t/h)前,維持以上狀態(tài),利用爐膛出口煙溫探針,監(jiān)測煙氣指示溫度不高于538℃。

h)主汽壓力未達到3.2 MPa時,必須逐漸開大高旁,以盡量增加鍋爐蒸發(fā)量,限制蒸汽升溫率。

i)在鍋爐主汽流量低于10%BMCR(104.5 t/h)后,當再熱汽壓超過0.4 MPa后,關閉高再出口空氣門;當再熱汽壓達到1.0 MPa時,逐漸將輔汽源倒為再熱汽冷段帶。輔助汽源切換完畢后,關閉高再出口疏水門。j)當蒸汽溫度接近汽機沖轉參數(shù)而鍋爐蒸發(fā)量不足13%BMCR(136 t/h)時,必須進一步壓低火焰中心,進風量不可過大。

k)一次風機具備啟動條件時,啟動一次風機,作好投粉準備。

l)在鍋爐主汽流量達到13%BMCR(136 t/h)后,逐漸開啟低旁,并開大高旁,同時增加燃料,在30 min內將鍋爐蒸發(fā)量增加至15%BMCR(160 t/h),控制各受熱面金屬不超溫,過、再熱汽升溫率、升壓率符合冷態(tài)啟動曲線要求。

m)汽機沖轉,空冷進汽后,由于環(huán)境溫度低,排汽可能在汽水循環(huán)過程中結冰,表現(xiàn)為：在起初的一段時間內排汽壓力偏低,嚴重時只有2～3 k Pa,凝結水過冷度偏高,此時盡快開大低旁,并網(wǎng)帶負荷。監(jiān)視空冷各列抽氣溫度和凝結水溫度,待各列凝結水溫度、抽汽溫度接近并高于環(huán)境溫度后,視情況先后啟動逆、順流風機,條件成熟時,投入自動,有時各列管路阻力不均,則會出現(xiàn)有幾列進汽,其它列不進汽的現(xiàn)象。使空冷散熱器的總散熱面積減少,嚴重時會影響機組的背壓值,應注意及時調整。

n)機組未并網(wǎng)前,維護鍋爐蒸發(fā)量在17%BMCR(180 t/h)。

o)并網(wǎng)后,應盡快增加負荷20%以上,在負荷大于25%時,逐漸投入高低加熱器,切換除氧器汽源為抽汽自帶。

p)如機組在短時間內不具備并網(wǎng)加負荷條件時,必須維持鍋爐蒸發(fā)在17%BMCR(180 t/h)以上,并保持高低壓旁路開啟;如鍋爐蒸發(fā)量低于15%BMCR(160 t/h)應將輔汽汽源切至鄰機帶;如鍋爐蒸發(fā)量低于13%BMCR(136 t/h)且30 min內不能恢復,必須關小高旁,降低再熱汽壓力至1.0 MPa以下,開啟高再出口疏水門,關閉低旁,停止向空冷排汽。

q)以后操作按機組啟動的正常方式進行。

3 直接空冷機組的冬季運行注意事項

1)在機組正常運行中應按規(guī)程規(guī)定加強巡視檢查。用測溫儀定期測量空冷塔上凝汽器的外部溫度,并觀察抽空氣管道、凝結水管應無振動,外部無結霜、結冰現(xiàn)象。

2)在保持機組的排汽壓力要求的同時,還應控制抽氣溫度高于35℃,每一列的凝結水的過冷度(機組的排氣溫度 -每一列的凝結水的溫度)低于6℃。

3)正常運行時,空冷風機應投入自動控制,并注意自動控制正常,冬季保護、回曖保護動作正常。當發(fā)現(xiàn)自動控制動作而不能滿足本措施要求時,應立即手動進行調節(jié),同時通知有關單位處理。

4)在調整風機轉速時,在逆流風機和順流風機應共同進行調節(jié),如升高抽氣溫度時,不應一味地降低逆流風機,還應降低相對應的順流風機,調整凝結水溫度的方法相同。

5)在整個調節(jié)過程中,應勤調慢調,每個風機轉速的變化不能超過10%/min,密切注意各個參數(shù)的變化,一定要保證機組的排汽壓力正常的情況下進行調節(jié),防止出現(xiàn)只顧抽氣溫度、凝結水溫度的升高,而不管整個機組的安全運行情況。

6)當自動控制程序運行正常,逆流風機已停運而空冷系統(tǒng)的抽氣溫度低于10℃,則將逆流風機切為手動,運行倒轉程序。在此期間,應特別注意排汽壓力、環(huán)境溫度的變化。當對應的抽氣溫度上升到35℃時,應停止風機的倒轉,將其投入自動控制。

4 結束語

古交發(fā)電廠2臺300 MW直接空冷機組投產后,經(jīng)歷了嚴冬的考驗,只要認真執(zhí)行有關防凍措施,空冷系統(tǒng)是可以安全度過嚴冬的。

Anti-freeze Measuresand Winter Operation of Direct Air-cooling Unit

Chang Ju-min

The ambient temperature in winter in northern of China is low,direct air-cooling unit condensate water prone to f reezing p henomenon,according to characteristics of a direct air-cooling unit in Gujiao power plant,introduces process and anti-f reezing method of winter start and stop.

Direct air-cooling unit;Anti-f reeze measures;The winter starting;Measures

TD612

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1672-0652(2010)增刊 -0030-03

暢巨敏 女 1979年出生 2000年畢業(yè)于太原電力高等?？茖W校 助理工程師 古交‘ 030206

2010-03-30