一種新型間接空冷系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行技術(shù)研究

施青等

摘要：針對(duì)西北地區(qū)氣候特點(diǎn)，一種新型并列配置間接空冷系統(tǒng)在該地區(qū)火電廠得以首次投用。通過對(duì)該空冷系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的了解，介紹了有針對(duì)性的調(diào)試技術(shù)、運(yùn)行技術(shù)以及冬季防凍措施。該系統(tǒng)投運(yùn)方式靈活多變，可以最大限度的節(jié)約廠用電，目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)參數(shù)正常，順利通過了當(dāng)?shù)乜崾詈蛧?yán)寒的考驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：間接空冷系統(tǒng)；并列配置；調(diào)試技術(shù)；運(yùn)行技術(shù)

引言

在水冷凝汽式發(fā)電機(jī)組中，耗水量的90%以上是在冷卻塔中蒸發(fā)掉的。隨著大型空冷技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，空冷發(fā)電機(jī)組以其優(yōu)異的節(jié)水性能及電廠選址的多樣性，給火力發(fā)電廠的建設(shè)特別是富煤且干旱缺水地區(qū)的發(fā)電廠建設(shè)開辟了一條新路。我國(guó)北方地區(qū)因?yàn)槠錃夂蛟颉⒌乩砦恢煤退Y源狀況，空冷機(jī)組以其卓越的節(jié)水性能而備受青睞[1]。

新疆地處西北，煤炭資源極其豐富，準(zhǔn)東等九個(gè)煤田預(yù)測(cè)儲(chǔ)量達(dá)1.64萬億噸，約占全國(guó)煤炭預(yù)測(cè)總儲(chǔ)量的30%，位列全國(guó)第一，同時(shí)新疆大部分地區(qū)又屬于水資源匱乏地區(qū)，因而大型空冷機(jī)組建設(shè)項(xiàng)目在此得以快速增加。

1.一種新型間接空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

空冷系統(tǒng)主要分三種：一種是機(jī)械通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)；另一種是自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)；還有一種是機(jī)械通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)，它主要在國(guó)內(nèi)輔機(jī)水冷卻中采用，但規(guī)模較小[2]。自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)又分為三種：一種是混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)（海勒式系統(tǒng)）；另一種是表面式冷凝器間接空冷系統(tǒng)（哈蒙式系統(tǒng)）；還有一種是改進(jìn)型表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)（SCAL型系統(tǒng)）[3]。

國(guó)電克拉瑪依電廠新建工程首次采用帶表面式凝汽器的一種新型并列配置間接空冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)由自然通風(fēng)空冷塔與機(jī)械通風(fēng)空冷塔并列配置。兩臺(tái)350MW機(jī)組共配置一座自然通風(fēng)空冷塔和兩座機(jī)械通風(fēng)空冷塔。每臺(tái)發(fā)電機(jī)組對(duì)應(yīng)自然通風(fēng)空冷塔50%扇段和一座機(jī)械通風(fēng)空冷塔[4]。循環(huán)水系統(tǒng)按照單元制布置，每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái)雙速循環(huán)水泵，一套獨(dú)立的進(jìn)水/出水循環(huán)水管道。兩臺(tái)機(jī)組共用一座循環(huán)水泵房，布置在空冷塔附近。

每座機(jī)械通風(fēng)空冷塔配置160個(gè)冷卻三角，全塔共計(jì)20臺(tái)風(fēng)機(jī)冷卻單元，每個(gè)冷卻單元對(duì)應(yīng)1臺(tái)風(fēng)機(jī)組，每個(gè)冷卻單元配置8個(gè)冷卻三角。為了調(diào)節(jié)和運(yùn)行方便，將這些冷卻單元分為6個(gè)冷卻扇段。自然通風(fēng)空冷塔全塔布置308個(gè)冷卻三角，呈圓環(huán)形雙層垂直布置在空冷塔外。為了調(diào)節(jié)和運(yùn)行方便，將這些冷卻三角分為8個(gè)冷卻扇段，每臺(tái)機(jī)組各分配4個(gè)冷卻扇段，為了減少大風(fēng)對(duì)空冷系統(tǒng)單臺(tái)機(jī)組的影響，兩臺(tái)機(jī)組的冷卻扇段交叉布置。

這種并列配置間接空冷系統(tǒng)是專門針對(duì)地處夏季高溫，冬季嚴(yán)寒的西北地區(qū)供熱機(jī)組推出的一種新型空冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1.1兩種空冷塔并聯(lián)組合，減小了自然通風(fēng)空冷塔的占地面積，而機(jī)械通風(fēng)空冷塔由若干單元組成，投運(yùn)方式靈活多變，對(duì)夏季工況的適應(yīng)能力較強(qiáng)。

1.2冬季供熱運(yùn)行時(shí)，自然通風(fēng)空冷塔的冷卻能力與汽輪機(jī)排熱量的合理匹配能夠保證自然通風(fēng)空冷塔有足夠的熱負(fù)荷來防凍。

1.3自然通風(fēng)空冷塔全年運(yùn)行可以節(jié)約廠用電，而機(jī)械通風(fēng)空冷塔可以根據(jù)熱負(fù)荷變化、環(huán)境溫度等因素決定投入運(yùn)行的單元數(shù)。

2.新型間接空冷系統(tǒng)調(diào)試內(nèi)容及注意事項(xiàng)

2.1調(diào)試內(nèi)容

每臺(tái)機(jī)組的空冷系統(tǒng)均是由兩座空冷塔組成，每座空冷塔都有獨(dú)立的充排水、穩(wěn)壓補(bǔ)水系統(tǒng)、空冷散熱器系統(tǒng)以及空氣輸送系統(tǒng)，其中每座機(jī)械通風(fēng)空冷塔空氣輸送系統(tǒng)配置20套風(fēng)機(jī)組，風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，自然通風(fēng)空冷塔空氣輸送系統(tǒng)由空冷塔、百葉窗及其電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，利用雙曲線型塔內(nèi)外空氣密度差形成的抽力滿足冷卻所需要的空氣量。兩座空冷塔循環(huán)水主管道并列接入，可同時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，也可獨(dú)立運(yùn)行。該系統(tǒng)調(diào)試步驟如下：

2.1.1間接空冷系統(tǒng)安裝工作結(jié)束，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面檢查，安裝質(zhì)量符合要求；

2.1.2系統(tǒng)閥門測(cè)試、邏輯保護(hù)及順控試驗(yàn)；

2.1.3自然塔、機(jī)械塔充水泵及補(bǔ)水泵分部試運(yùn)；

2.1.4循環(huán)水主管路及膨脹水箱注水，循環(huán)水泵分部試運(yùn)；

2.1.5間接空冷系統(tǒng)管道沖洗（包括自然塔和機(jī)械塔）；

2.1.6系統(tǒng)試運(yùn)，并投入自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；

2.1.7空冷機(jī)組整套試運(yùn)。

2.2 調(diào)試注意事項(xiàng)

2.2.1進(jìn)行系統(tǒng)水沖洗時(shí)，先沖洗主管道，合格后再?zèng)_洗各個(gè)扇段管道，在沖洗過程中要注意做好兩臺(tái)機(jī)組空冷系統(tǒng)管道的隔離工作，同時(shí)注意觀察管道是否有漏水現(xiàn)象。在1號(hào)機(jī)組間接空冷系統(tǒng)沖洗過程中就發(fā)現(xiàn)管道大部分橡膠膨脹節(jié)存在漏水現(xiàn)象，全部更換為金屬膨脹節(jié)后再未發(fā)生漏水現(xiàn)象。另外，由于個(gè)別閥門不嚴(yán)，兩臺(tái)機(jī)組的空冷系統(tǒng)存在隔離不嚴(yán)的現(xiàn)象，也是在1號(hào)機(jī)組間接空冷系統(tǒng)沖洗過程中，2號(hào)機(jī)組凝汽器坑曾發(fā)現(xiàn)積水，檢查處理漏水閥門后，再未發(fā)生該現(xiàn)象。

2.2.2間接空冷系統(tǒng)水容積龐大，沖洗及清理工作量很大，清理質(zhì)量的好壞直接影響后期的調(diào)試、運(yùn)行。首次沖洗可采用工業(yè)水，啟動(dòng)循環(huán)泵沖洗排放，然后人工清理，以后的注水均應(yīng)采用除鹽水，并根據(jù)水質(zhì)情況決定沖洗次數(shù)。

2.2.3啟動(dòng)循環(huán)水泵后，應(yīng)特別注意監(jiān)視膨脹水箱水位，首次啟泵前應(yīng)派運(yùn)行人員去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)水位。如果發(fā)現(xiàn)水位急劇下降，應(yīng)立即停泵，查明原因后才能再次啟泵。

3.新型間接空冷系統(tǒng)投運(yùn)及注意事項(xiàng)

3.1系統(tǒng)投運(yùn)

該系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)，自然通風(fēng)空冷塔和機(jī)械通風(fēng)空冷塔可同時(shí)在啟動(dòng)階段投運(yùn)，也可啟動(dòng)階段獨(dú)立投運(yùn)，也可在運(yùn)行中，將未投運(yùn)空冷塔無擾并入運(yùn)行中的空冷系統(tǒng)。

3.1.1投運(yùn)前系統(tǒng)檢查，具備投運(yùn)條件后開始投運(yùn)；

3.1.2每座機(jī)械通風(fēng)空冷塔地下儲(chǔ)水箱容積約為800m3，自然通風(fēng)空冷塔地下儲(chǔ)水箱容積約為2000m3。通過除鹽水泵向兩座空冷塔地下儲(chǔ)水箱分別注水至正常水位；

3.1.3將需投運(yùn)空冷塔循環(huán)水進(jìn)出口閥門打開，啟動(dòng)相應(yīng)的充水泵向循環(huán)水管路及膨脹水箱注水，全開循環(huán)水泵進(jìn)出口閥門，各扇段進(jìn)出口門關(guān)閉，旁路門開啟。注水至膨脹水箱水位正常，凝汽器水室頂部空氣門排空后關(guān)閉，未投運(yùn)空冷塔的循環(huán)水進(jìn)出口閥門應(yīng)檢查處于全關(guān)位置。如果兩臺(tái)空冷塔同時(shí)投運(yùn)，則將兩座空冷塔循環(huán)水進(jìn)出口閥門均打開，啟動(dòng)一臺(tái)或兩臺(tái)充水泵向循環(huán)水管路及膨脹水箱注水即可；

3.1.4投入循環(huán)泵冷卻水及密封水，關(guān)閉循環(huán)水泵出口門，啟動(dòng)一臺(tái)循環(huán)水泵，泵出口門聯(lián)開正常；

3.1.5檢查循環(huán)水泵運(yùn)行正常，進(jìn)行扇段注水。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)扇段充水結(jié)束后，若一切正常，則可順序向后續(xù)扇段充水。充水過程中，注意膨脹水箱水位，并注意循環(huán)水壓力，適當(dāng)調(diào)整旁路閥。在有足夠數(shù)量的扇段充滿水后，旁路閥關(guān)閉。該系統(tǒng)投運(yùn)正常后，注排水可以投入順控；

3.1.6未投運(yùn)空冷塔并入運(yùn)行中的空冷系統(tǒng)時(shí)，先將未投運(yùn)空冷塔循環(huán)水出口閥門稍開，通過投運(yùn)空冷塔的循環(huán)水出水（壓力較低）來注滿未投運(yùn)空冷塔循環(huán)水管道，然后再全開未投運(yùn)空冷塔循環(huán)水進(jìn)出口閥門，將其并入運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)投運(yùn)注意事項(xiàng)

3.2.1兩座空冷塔同時(shí)并列投運(yùn)時(shí)，如果其中一座空冷塔扇段投入，另一座空冷塔扇段未投入，那么由于阻力較小，循環(huán)水大部分將只流經(jīng)未投入扇段的空冷塔，將嚴(yán)重降低空冷系統(tǒng)的冷卻效果，繼而影響機(jī)組真空，所以此時(shí)兩座空冷塔的扇段都應(yīng)投入。

3.2.2閥門的嚴(yán)密性對(duì)于空冷系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常重要。若運(yùn)行扇段排水閥不嚴(yán)，將使扇段部分水經(jīng)排水閥返回儲(chǔ)水箱，造成空冷系統(tǒng)缺水，將直接影響循環(huán)水泵的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致機(jī)組真空急劇下降。

3.2.3在正常情況下，各扇段百葉窗應(yīng)投自動(dòng)，要加強(qiáng)監(jiān)視自動(dòng)調(diào)節(jié)情況，在自動(dòng)調(diào)節(jié)有異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)解除自動(dòng)并進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)冬季要定時(shí)派人去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量扇段出水溫度及扇段冷卻柱表面溫度，防止溫度過低凍結(jié)。

3.2.4機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)背壓變化大，注意背壓變化對(duì)機(jī)組振動(dòng)的影響。夏季高溫運(yùn)行時(shí)，控制背壓不超過45kPa，注意監(jiān)視扇段出水溫度，嚴(yán)防熱風(fēng)對(duì)機(jī)組背壓的影響。

4.新型間接空冷系統(tǒng)防凍

新疆克拉瑪依歷史氣象資料顯示，該地區(qū)年平均氣溫8.5℃，最低氣溫可達(dá)到-38℃。冬季極端低溫下，間接空冷系統(tǒng)具有很高的冰凍風(fēng)險(xiǎn)，因此，冬季防凍是一項(xiàng)必須充分重視的工作。間接空冷系統(tǒng)冰凍事故多是由于運(yùn)行中控制不當(dāng)、防凍措施不到位造成的，故在空冷系統(tǒng)防凍方面應(yīng)采取如下措施：

4.1進(jìn)入冬季后，要嚴(yán)格執(zhí)行空冷系統(tǒng)巡查制度，保證設(shè)備運(yùn)行正常，各監(jiān)視參數(shù)都必須在允許的范圍內(nèi)，包括環(huán)境溫度、扇段出水溫度，扇段冷卻柱表面溫度，膨脹水箱水位、膨脹水箱水溫等關(guān)鍵參數(shù)。

4.2環(huán)境溫度低于2℃空冷系統(tǒng)進(jìn)入冬季運(yùn)行模式，扇段充水應(yīng)滿足以下條件：環(huán)境溫度在0℃到-5℃時(shí)，循環(huán)水熱水溫度大于40℃；環(huán)境溫度在-5℃到-10℃時(shí)，循環(huán)水熱水溫度大于45℃時(shí)；環(huán)境溫度在-10℃以下時(shí)，循環(huán)水熱水溫度大于50℃時(shí)。但環(huán)境溫度在-10℃以下時(shí)應(yīng)盡量避免對(duì)扇段進(jìn)行充水。一般充水過程應(yīng)該安排在白天氣溫較高的情況下進(jìn)行，充水時(shí)應(yīng)關(guān)閉百葉窗。

4.3百葉窗自動(dòng)控制：冬季各扇段出水溫度不要低于35℃，各扇段冷卻柱表面溫度不要低于16℃。當(dāng)某扇段任意一個(gè)冷卻柱表面溫度低于6℃時(shí)，該扇段百葉窗自動(dòng)全部關(guān)閉進(jìn)行回暖，如果此時(shí)該扇段出水溫度仍然繼續(xù)下降，當(dāng)降到15℃時(shí)，該扇段自動(dòng)退出運(yùn)行并自動(dòng)排水。冬季運(yùn)行必須每天對(duì)扇段完全關(guān)閉百葉窗進(jìn)行回暖，降低管束凍壞風(fēng)險(xiǎn)。回暖時(shí)間在30分鐘左右，每天每個(gè)扇段回暖至少兩次。

4.4冬季盡量確保2臺(tái)循環(huán)水泵并列運(yùn)行或1臺(tái)循環(huán)水泵高速運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)所有循環(huán)水泵全停狀態(tài)時(shí)，為防止扇段內(nèi)循環(huán)水停止流動(dòng)而發(fā)生凍結(jié)事故，會(huì)自動(dòng)開啟緊急泄水閥，所有扇段全部排水，間冷系統(tǒng)退出運(yùn)行。

4.5膨脹水箱水溫低于15℃會(huì)觸發(fā)膨脹水箱防凍保護(hù)，若長(zhǎng)時(shí)間水溫仍沒有回升，則應(yīng)提高循環(huán)水溫度，以防止膨脹水箱結(jié)冰。

4.6冬季為防止閥門不嚴(yán)引起局部漏水冰凍，應(yīng)對(duì)每個(gè)扇段都充滿水后再運(yùn)行空冷系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行后應(yīng)盡量避免投入和退出扇段。

4.7冬季停機(jī)或跳機(jī)后，要及時(shí)對(duì)各扇段進(jìn)行泄水，同時(shí)必須就地檢查進(jìn)水閥和回水閥處于關(guān)閉狀態(tài)，泄水閥處于開啟位置，確保扇段內(nèi)部的存水全部放掉。

5.結(jié)論

該間接空冷系統(tǒng)采用一種新型并列配置方式，投運(yùn)方式靈活多變，可以最大限度的節(jié)約廠用電，同時(shí)對(duì)迎峰度夏和冬季防凍都具有很好的適應(yīng)性。該系統(tǒng)經(jīng)過小汽機(jī)及汽泵試運(yùn)、鍋爐吹管和機(jī)組整套啟動(dòng)及168試運(yùn)，各項(xiàng)參數(shù)正常，運(yùn)行穩(wěn)定，順利通過了克拉瑪依地區(qū)酷暑和嚴(yán)寒的考驗(yàn)。該新型并列配置間接空冷系統(tǒng)還有很多技術(shù)特點(diǎn)需要我們繼續(xù)摸索和學(xué)習(xí)，為下一步同類型機(jī)組的調(diào)試和運(yùn)行工作積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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