直接空冷機組空冷系統運行問題分析及對策研究

黃興晨

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150001）

概述

隨著水資源的日益減少，在火力發電站中直接空冷機組被大量采用，直接空冷機組采用直接空冷系統用環境中的空氣作為介質冷卻汽輪機的排氣，因此可節約大量的水資源，是發展循環經濟的重要舉措，尤其是在我國缺水的北方地區，直接空冷機組已經成為未來發電機組的重要發展方向，直接空冷系統在運行過程中會遇到真空泄漏、管束積灰、嚴寒凍裂等問題，如果不能得到有效的解決就會嚴重影響直接空冷機組運行，因此必須針對每一個問題制定相應的對策，以保證系統運行的安全性、可靠性和經濟性。

1 真空泄漏問題及對策

1.1 真空泄漏的原因

直接空冷系統的排氣管道直徑較大，因此焊接處面積較大、焊縫較長、密封較為困難，尤其是在拐角處，容易成為真空泄漏高發部位；直接空冷系統散熱器一般采用管束結構，管子數量眾多且帶有散熱翅片，這些翅片一般都是通過焊接工藝與管子相連，再加上翅片較薄，一旦在運輸或者安裝過程中受到外力的作用就可能發生變形，翅片與管子連接處容易脫焊而可能導致管子破壞泄漏；另外空冷島體積龐大、結構復雜，安裝過程中不容易做到完全的密封，安裝完畢后有沒有大面積真空檢漏的方法。綜合以上幾種情況，可見直接空冷系統在運行過程中發生真空泄漏問題似乎很難避免。

1.2 真空泄漏解決對策

要解決直接真空系統真空泄漏的問題，首先要在排氣管道焊接時采用先進的焊接工藝，如無縫焊接等，使焊接部位可以有效結合成一個整體，消除焊縫帶來的密封不嚴的問題；其次，要科學設計散熱器的結構，可設計出管子與翅片一體化的散熱器或者采用高強度的焊接方式等減少翅片形變對管子損壞的概率；空冷島的安裝要按部就班的進行，避免在運輸及安裝過程中損壞，并研究出大面積真空檢漏的方法，使空冷島在安裝后能夠及時檢驗真空度，以便及時發現問題及時解決。

2 管束積灰問題及對策

2.1 管束積灰的原因

直接空冷機組一般在我國北方地區應用較多，尤其是西北缺水地區，一般空氣質量較差、沙塵較多，由于空冷機組是暴露在外界環境中，就使得空冷機組任何部位都會與外界環境相接處，尤其是管束部位，由于存在大量散熱翅片并且翅片間距較小，使得空氣中大量的灰塵被滯留下來，久而久之就會形成大量積灰，由于積灰層的存在使得散熱器不能與外界空氣充分接觸，無法與冷空氣形成熱交換，因而大量的熱量散發不出來，會嚴重影響直接空冷機組的運行。

2.2 管束積灰解決對策

首先，要優化散熱器的結構，包括散熱器形狀以及散熱翅片的結構和尺寸，使之既可以保證與外界環境充分接觸，又不易積灰；其次，改進清灰工藝，如使用高壓水力清灰的方式，并根據空氣質量情況科學安排清灰周期，使散熱器上的積灰不會影響散熱效果，并能夠最大限度節約清灰用水量。

3 管道凍裂問題及對策

3.1 管道凍裂問題的原因

在北方冬季一般氣溫較低，因此如果管壁的溫度處于零下，則凝結水在管道中流動過程中就有可能結冰，隨著時間的推移，結冰越來越多，由于水結冰的過程是體積膨脹的過程，因此較為薄弱的管道就會發生凍裂現象，一旦管道被凍裂，就會影響直接空冷系統的正常運行。

3.2 管道凍裂問題解決對策

首先，可改變散熱器管道的結構，如采用橢圓形鋼制管道，可有效抵抗內部結冰帶來的對管壁的壓力；其次，可根據各個機組的實際情況進行計算，并科學布置管道的順流和逆流面積，使不凝氣體及時順利的排出，防止蒸汽回流，降低結冰的幾率，此外，應當優選單排管散熱器，以防止不凝性氣體聚集的現象。

4 環境影響的問題及對策

4.1 環境對直接空冷系統運行的影響

由于直接空冷系統是完全依賴環境條件而工作的，因此環境的氣溫、風速、風向等等都成為影響直接空冷系統運行的重要因素。首先，如果環境氣溫較高，如在炎熱的夏季，會直接導致空冷系統散熱器進口空氣的溫度較高，當較高溫度的空氣進入凝汽器后會導致凝汽器冷凝溫度升高，同時排汽壓力就會升高，同時由于空冷島是暴露在空氣中的，如果是多個空冷島共同工作則會導致下游的空冷島進口溫度升高，因此不利于機組的經濟運行；其次，空冷島安置在爐后的位置，在環境風的作用下其工作效率會發生一定的變化，主要表現為：對系統而言，空冷器的迎面風速越大越有利于系統的散熱，而如果環境風速越大，則會影響進風口的風向，從而導致空冷器的迎面風速變小，導致直接空冷系統的冷卻效果變差。

4.2 環境影響問題解決對策

首先，在環境溫度相對較高的夏季，要使系統安全有效的運行，可通過使機組非滿負荷運行，從而通過降低熱負荷的方式來降低凝汽器的壓力，但非滿負荷運行的方式無疑會降低系統運行的經濟性，因此可通過在散熱器進口處噴霧增濕的方式降低進口空氣的問題，從而降低凝汽器的冷凝溫度，保證系統滿負荷運行。

其次，可通過變頻器調節風機的轉速，提高空冷散熱器的冷卻空氣流量，使直接空冷系統能夠安全且高效的運行。

再次，多個空冷島要通過合理布局，最好使空冷島面向夏季主導風向并排布局，降低空冷島之間的相互影響。

結語

直接空冷系統在運行過程中可能會出現真空泄漏、凍裂、積灰等現象，這些都會影響空冷系統的運行，可通過優化設計、改進工藝、質量管理以及定期維護等方式消除這些問題，同時環境溫度、風速、風向也會影響直接空冷系統的冷凝效果，因此要采取相應措施，力求降低散熱器進口空氣溫度并提高系統空氣流量，使空冷機組能夠安全、高效的運行。

[1]陳淑琴，王進.直接空冷機組空冷系統運行特性分析[J].山西電力，2010.

[2]趙凌俊，武云龍.直接空冷機組運行中常見問題分析及處理[J].科技傳播，2010.