空冷系統防凍及優化運行方法的探討

劉 健，于天群

（1.浙江大唐烏沙山發電有限責任公司，浙江 寧波 315722；2.山西電力科學研究院，山西 太原 030001）

0 引言

某電廠安裝2臺哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽NZK300-16.7/537/537直接空冷凝汽式汽輪機，直接空冷系統由德國哈蒙公司提供。空冷系統采用機械通風直接空冷系統、管束為單排管。

2臺機組自投產以來做了大量的基礎工作，空冷系統基本保持良好的狀況。為了整體提高機組及空冷系統的安全經濟運行水平，電廠組織開展了機組及空冷系統的優化運行試驗調整工作。

1 存在的問題

機組自投產以來，電廠不斷摸索直接空冷的運行方法，配套制定了空冷背壓的運行相關規定，機組運行時，運行人員一般將機組背壓的設定值設定為10 kPa，這樣冬季運行既可以將機組真空的運行值維持在適中水平，同時也簡化了操作人員的工作，但是同時也帶來了一定的問題，在機組低負荷時，風機轉速太低，機組背壓較高，影響了機組的運行經濟性。

2 防凍及優化試驗思路與基本方法

針對機組運行背壓偏高的問題，對空冷系統不同運行工況進行變背壓調整試驗，并采用紅外成像儀嚴密監視散熱器的溫度分布，使空冷系統運行既能保證逆流抽空氣溫度維持在相對合理的水平又使風機轉速盡量運行在較高水平，結合風機轉速影響廠用電量及機組背壓對負荷的影響，確定出一定環境溫度、一定負荷下風機轉速的最佳值。從試驗結果來看，優化調整工作具有較大的節能潛力。

3 防凍及優化試驗分析

過風機變頻試驗，在一定負荷、一定環境溫度下，隨著風機頻率的增加，機組背壓逐步降低，試驗計算結果表明：電廠對空冷系統的運行規定（機組運行時，一律將背壓設定值設定為10 kPa）是不適宜的；200 MW負荷（4.4～4.9℃） 時，通過比較電廠常規運行方式和經過優化調整后的最優工況，在最優工況下，背壓平均下降為2.03 kPa；由于背壓降低，機組可多發的電功率多于風機多耗的功率。在最優工況下，扣除風機多耗功率后比常規工況多發功率949 kW；考慮鍋爐及管道效率后全部最佳工況平均節約標煤1.53 g/（kW·h）。

在機組負荷為200 MW負荷下，環境溫度4.4～4.9℃時，風機總功率從1 326 kW到2 069 kW每增加100 kW背壓的降低值見表1。

200 MW負荷在4.4～4.9℃環境溫度下，風機功率增加了（743/632）kW（單泵/雙泵），機組背壓下降了（3.89/3.53）kPa（單泵/雙泵）。

表1 機組負荷200 MW （環境溫度4.4～4.9℃）

200 MW負荷（4.4～4.9℃） 在扣除風機多耗功率后，優化后工況比電廠常規運行方式（背壓設定值設定為10 kPa）多發功率949 kW；真空提高值為2.03 kPa。

通過對電廠平常運行情況的統計分析和試驗計算結果表明：電廠對空冷系統的運行規定（機組運行時，一律將背壓設定值設定為10 kPa）是不適宜的；對空冷系統在機組負荷為200 MW時的4.4～4.9℃溫度下進行了優化試驗，試驗表明：調整后最佳工況比電廠的常規運行工況不僅能夠降低機組背壓，多發電負荷，而且在環境溫度為零下時段時能夠有效地起到防凍作用。防凍情況可以通過對空冷散熱器的紅外攝像儀的照片直觀地看到。

當機組負荷為200 MW（4.7℃）時，將空冷風機轉速從27 Hz（55%） 逐步調整到最高的42 Hz（85%）時，在空冷散熱器上就會出現部分溫度降低的跡象，表現出的現象就是空冷散熱器抽空氣溫度降至6℃左右（即接近環境溫度），此時，逐步回調風機轉速至32 Hz（65%），空冷散熱器抽空氣溫度回暖至27℃左右，機組真空至7.9 kPa，比電廠的常規運行工況9.91 kPa降低了2.01 kPa；調整后工況扣除風機多耗功率比電廠的常規運行工況（背壓總指令10 kPa）多發功率935 kW；考慮鍋爐及管道效率后節約的標煤為1.51 g/（kW·h）。對比調整過程中散熱器紅外照片可以明顯看到風機轉速85%時的散熱器低溫區域比其他兩個都大。

4 防凍及優化試驗結果

通過調整風機的各種組合工況，摸清了200 MW（環境溫度4.7℃）最有利的運行方式。即調整風機轉速至32 Hz（65%），這時空冷散熱器抽空氣溫度回暖至27℃左右，機組真空至7.9 kPa，比電廠的常規運行工況9.91 kPa降低了2.01 kPa。

增開真空泵的運行臺數是冬季防凍的有效措施之一。在增開真空泵后，空冷散熱器逆流區抽空氣溫度的回暖順序是6-5-4-3-2-1街區，即靠近外部的散熱器抽空氣溫度先回升，隨后才是靠近內部的散熱器抽空氣溫度再回升。

排汽溫度與真空抽氣溫度的偏差不宜大于15～20℃，否則逆流散熱器出口抽空氣溫度將出現不可逆的狀況，即空冷散熱器的防凍效果將會惡化。

5 結束語

直接空冷系統的經濟運行可以通過調整風機的各種組合工況，逐步摸清最有利的運行方式，在保證機組安全的基礎上，最大化地利用風機的靈活調整方式來實現空冷機組的經濟運行。

采用紅外成像儀對整體空冷島散熱器冬季傳熱情況進行監測是先進和可靠的，具有直觀、便捷的優點。