350MW機組間接空冷系統冬季防凍控制及系統優化

梁金麗,趙典滿

（嘉峪關宏晟電熱有限責任公司，甘肅嘉峪關735100）

350MW機組間接空冷系統冬季防凍控制及系統優化

梁金麗,趙典滿

（嘉峪關宏晟電熱有限責任公司，甘肅嘉峪關735100）

空冷機組因散熱器凍結造成的設備損壞和停機事故每年給發電企業帶來嚴重的經濟損失,因而空冷機組散熱器的凍結問題已成為影響空冷機組安全運行最重要的問題之一。對350 MW機組間接空冷系統進行了介紹,并對表面式凝汽器間接空冷系統的冬季運行防凍控制措施及系統優化進行了論述。

間接空冷系統；散熱器；防凍；優化

1 前言

西北地區面臨嚴峻的水資源問題，傳統的濕冷火力發電機組已不能適應該地區節水和可持續發展的要求。空冷火力發電機組以其節水和環保優勢成為北方地區電廠建設的主流，但近幾年投運的空冷機組，頻繁發生散熱器的凍結事故，給安全生產帶來極大的隱患。某電熱公司新投產的幾臺350 MW空冷機組，其空冷系統采用自然通風冷卻塔的間接空冷系統，該間接空冷系統采用翅片鋁管作為散熱器，鋁管壁厚僅有1 mm，由于管壁薄冬季運行極易凍裂，該電熱公司在冬季運行和防凍方面采取了各種有效手段，積累了豐富的經驗，為機組的安全運行提供了保障。

2 間接空冷系統簡介及散熱器凍裂情況

2.1 間接空冷系統簡介

間接空冷系統是指：循環水進入表面式凝汽器的水側，通過表面換熱冷卻凝汽器汽側的汽輪機排汽，受熱后的循環水通過空冷散熱器與空氣進行表面換熱，循環水被空氣冷卻后由循環水泵送至凝汽器去冷卻汽輪機排汽，由此構成了閉式循環。該系統包括循環冷卻水系統，空冷散熱器補水穩壓系統，空冷散熱器充水、排水系統和空冷散熱器清洗系統等。間接空冷系統流程如圖1所示。

圖1 間接空冷系統流程示意圖

2.2 散熱器凍裂情況

2012年冬季，該電熱公司新建的350 MW新5#、6#機組進入調試階段。新5#機組間冷系統在調試投運過程中，由于系統設計、運行經驗不足等問題，投運的兩個扇區散熱器出現了大面積泄漏。同時對同類型投運機組電廠考察學習，循環水工藝流程與新5#、6#機組一致，也存在冬季運行過程中間冷系統冷卻三角大量凍裂的情況。散熱器鋁管價格昂貴，一片4萬元左右，投運的兩個扇區總計有336片散熱器，凍裂泄漏數量達30多片，凍裂比例達8.93%以上，更換費用達120多萬元。圖2為新5#機組間冷系統散熱器凍裂情況。

圖2 新5#機組間冷系統散熱器凍裂圖

3 間冷系統散熱器凍裂原因分析及要因

該電熱公司針對間接空冷系統冷卻三角冬季運行易凍裂問題，并借鑒總結新5#、6#機組調試、運行經驗，廠部、項目部、作業區組織調試單位以及相關技術人員對凍裂問題進行了多次分析，查找出影響間冷系統冷卻三角冬季運行凍裂的主要原因，并通過大量數據查閱分析、現場測量溫度及流量等試驗確認要因，以確保后續新建同類機組間冷系統冷卻三角冬季零泄漏運行。具體情況如表1所示。

4 間冷系統散熱器凍裂要因解決及實施

4.1 間冷循環水流速低，冷卻三角水量分配不均，優化循環水工藝流程

將循環水流向進行改變，由原來循環水泵出口至凝汽器改為循環水泵出口至間冷塔，改變后循環水直接上間冷塔少了凝汽器中間過程，減少了沿程阻力，提高間冷塔水的流量，避免扇區由于流速低而凍裂事件。優化后的間接空冷系統流程如圖3所示。

表1 原因分析及要因確認表

圖3 間接空冷系統優化流程示意圖

4.2 間冷循環水溫度偏低，適當提高循環水溫度

按照廠家說明書，冬季間冷塔在扇區投入時，循環水溫度大于40℃即可，但是在實際現場投入時，40℃的水溫不能滿足投入要求。該電熱公司技術人員不斷進行扇區投入數據分析，現場投入扇區時用紅外測溫儀測量，最終確定扇區投入時循環水溫應該在65℃以上為宜。扇區投入時水溫比較如圖4所示。

圖4 為扇區投入時水溫比較圖

機組正常運行時，廠家說明書要求循環水溫度不得低于25℃，當環境溫度低至-20℃時，冷卻三角局部溫度可能會低于零攝氏度，便會發生凍裂。該電熱公司技術人員不斷進行扇區投入數據分析，現場投入扇區時用紅外測溫儀測量，最終確定扇區冬季正常運行時循環水溫度應在40±2℃為宜。扇區運行時水溫比較如圖5所示。

圖5 為扇區運行時水溫比較圖

4.3 間冷塔內溫度分布不均，局部溫度過低，機組正常運行時確保全部冷卻三角投入

常規認為機組在低負荷時，排汽量少，循環水溫度低，可少投機組間冷扇區來提高循環水溫度。但實際運行情況不是這樣，當把部分扇區退出運行后，運行扇區循環水溫是提高了，但是運行扇區的百葉窗開度就會比全部投入時增大，同時未投入扇區周圍溫度也會降低，這樣就加劇了塔內溫度分布不均，造成局部溫度過低而凍裂扇區。所以最終確定非特殊情況，所有冷卻三角必須全部投入，關閉塔門，百葉窗開度保持一致，以確保間冷塔內溫度分布均勻。

5 實施效果

該電熱公司在后續新建的鋁電1#、2#機組實施了以上防凍對策，在2013年冬季調試及正常投運后沒有出現扇區凍裂現象。而前期已建成投運的新5#、6#機組（循環水工藝流程未優化）雖然采取了大量的防凍措施，但在2013年冬季運行過程中仍出現了冷卻三角凍裂的泄漏情況。

6 結束語

根據新投產的鋁電1#、2#機組冬季實際運行情況來看，該電熱公司在350 MW機組間接空冷系統中采取的防凍控制措施及系統優化方案是成功的，解決了散熱器冬季凍結的問題。后續新建的鋁電3#、4#機組間接空冷系統工藝按優化后的方案實施，節省了后期大量改造費用，檢修維護費用也明顯減少。

W inter Antifreeze Control and Optim ization of the Indirect Air Cooling System of 350 MW Unit

Liang Jinli,Zhao Dianman
(Jiayuguan Hongsheng Electric Heat Co.,Ltd.,Jiayuguan,Gansu 735100,China)

Damages and shutdowns of air cooled generating units caused by freezing of the heat radiators brought heavy economic losses to power plants every year,so freezing of the heat radiator has become one of the most important problems affecting the safe operation of air cooled units.The indirect air cooling system of 350MW unit is introduced and winter antifreeze measures and optimization for the surface-type compensator indirect air cooling system are discussed.

indirect air cooling system;heat radiator;antifreeze;optimization

TK223

B

1006-6764（2015）02-0032-03

2014-09-25

梁金麗（1971—），女，1995年畢業于長沙電力學院熱能動力工程專業，工程師，現從事350MW機組汽機技術管理工作。