直接空冷機組空冷系統(tǒng)運行問題分析及對策研究

黃興晨

（哈爾濱空調(diào)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(fā)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(tǒng)用環(huán)境中的空氣作為介質(zhì)冷卻汽輪機的排氣，因此可節(jié)約大量的水資源，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的重要舉措，尤其是在我國缺水的北方地區(qū)，直接空冷機組已經(jīng)成為未來發(fā)電機組的重要發(fā)展方向，直接空冷系統(tǒng)在運行過程中會遇到真空泄漏、管束積灰、嚴(yán)寒凍裂等問題，如果不能得到有效的解決就會嚴(yán)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(yīng)的對策，以保證系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和經(jīng)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(tǒng)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(fā)部位；直接空冷系統(tǒng)散熱器一般采用管束結(jié)構(gòu)，管子數(shù)量眾多且?guī)в猩岢崞@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(fā)生變形，翅片與管子連接處容易脫焊而可能導(dǎo)致管子破壞泄漏；另外空冷島體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)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(tǒng)在運行過程中發(fā)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(tǒng)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(jié)合成一個整體，消除焊縫帶來的密封不嚴(yán)的問題；其次，要科學(xué)設(shè)計散熱器的結(jié)構(gòu)，可設(shè)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(fā)現(xiàn)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(qū)應(yīng)用較多，尤其是西北缺水地區(qū)，一般空氣質(zhì)量較差、沙塵較多，由于空冷機組是暴露在外界環(huán)境中，就使得空冷機組任何部位都會與外界環(huán)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(fā)不出來，會嚴(yán)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(yōu)化散熱器的結(jié)構(gòu)，包括散熱器形狀以及散熱翅片的結(jié)構(gòu)和尺寸，使之既可以保證與外界環(huán)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(jù)空氣質(zhì)量情況科學(xué)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(jié)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(jié)水在管道中流動過程中就有可能結(jié)冰，隨著時間的推移，結(jié)冰越來越多，由于水結(jié)冰的過程是體積膨脹的過程，因此較為薄弱的管道就會發(fā)生凍裂現(xiàn)象，一旦管道被凍裂，就會影響直接空冷系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，如采用橢圓形鋼制管道，可有效抵抗內(nèi)部結(jié)冰帶來的對管壁的壓力；其次，可根據(jù)各個機組的實際情況進行計算，并科學(xué)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(jié)冰的幾率，此外，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選單排管散熱器，以防止不凝性氣體聚集的現(xiàn)象。

4 環(huán)境影響的問題及對策

4.1 環(huán)境對直接空冷系統(tǒng)運行的影響

由于直接空冷系統(tǒng)是完全依賴環(huán)境條件而工作的，因此環(huán)境的氣溫、風(fēng)速、風(fēng)向等等都成為影響直接空冷系統(tǒng)運行的重要因素。首先，如果環(huán)境氣溫較高，如在炎熱的夏季，會直接導(dǎo)致空冷系統(tǒng)散熱器進口空氣的溫度較高，當(dāng)較高溫度的空氣進入凝汽器后會導(dǎo)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(dǎo)致下游的空冷島進口溫度升高，因此不利于機組的經(jīng)濟運行；其次，空冷島安置在爐后的位置，在環(huán)境風(fēng)的作用下其工作效率會發(fā)生一定的變化，主要表現(xiàn)為：對系統(tǒng)而言，空冷器的迎面風(fēng)速越大越有利于系統(tǒng)的散熱，而如果環(huán)境風(fēng)速越大，則會影響進風(fēng)口的風(fēng)向，從而導(dǎo)致空冷器的迎面風(fēng)速變小，導(dǎo)致直接空冷系統(tǒng)的冷卻效果變差。

4.2 環(huán)境影響問題解決對策

首先，在環(huán)境溫度相對較高的夏季，要使系統(tǒng)安全有效的運行，可通過使機組非滿負(fù)荷運行，從而通過降低熱負(fù)荷的方式來降低凝汽器的壓力，但非滿負(fù)荷運行的方式無疑會降低系統(tǒng)運行的經(jīng)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(tǒng)滿負(fù)荷運行。

其次，可通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，提高空冷散熱器的冷卻空氣流量，使直接空冷系統(tǒng)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(dǎo)風(fēng)向并排布局，降低空冷島之間的相互影響。

結(jié)語

直接空冷系統(tǒng)在運行過程中可能會出現(xiàn)真空泄漏、凍裂、積灰等現(xiàn)象，這些都會影響空冷系統(tǒng)的運行，可通過優(yōu)化設(shè)計、改進工藝、質(zhì)量管理以及定期維護等方式消除這些問題，同時環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向也會影響直接空冷系統(tǒng)的冷凝效果，因此要采取相應(yīng)措施，力求降低散熱器進口空氣溫度并提高系統(tǒng)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(tǒng)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.