國產首臺600MW直接空冷示范機組冬季啟動防凍實踐

趙文杰

摘要：文章針對大容量直接空冷機組冬季啟動過程中旁路運行方式、空冷島進汽時機等防凍關鍵要素進行實踐摸索，以提高空冷島的防凍能力，防止啟動過程中發生大面積凍結事故。結果證明，該項操作縮短了啟動時間，提高了機組工作效率。

關鍵詞：直接空冷凝汽器；示范機組；冬季啟動；防凍能力；旁路運行方式；空冷島 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK247 文章編號：1009-2374（2015）27-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.023

1 系統概述

通遼發電總廠（通遼電廠三期工程）安裝的一臺600MW亞臨界直接空冷機組，由哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產，型號為NZK600-16.7/538/538。直接空冷凝汽器系統由哈爾濱空調股份有限公司生產，這也是國產第一臺600MW直接空冷凝汽器。該工程被國家發改委列為國產首臺600MW直接空冷示范機組，該機組的成功投產標志著我國直接空冷凝汽器在大容量機組應用方面邁上了一個新臺階。

該空冷凝汽器采用雙排管散熱片，由64臺冷卻單元組成，排成8排，每排8臺冷卻單元。8排蒸汽分配管設有6個進汽蝶閥。冷卻元件采用鋼制大直徑橢圓翅片管，上下兩排翅片管分別采用2.5mm和4mm不同的片距。該系統主要流程為：從汽輪機低壓缸排出的乏汽，經由兩根直徑為DN6000排汽管道引出主廠房外，垂直上升到37.5m高度后，向兩側引出8根直徑為DN3000的蒸汽分配管將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯箱。每組配汽聯箱與8個冷卻單元相連接，每個冷卻單元由8塊冷卻翅片管束和1個直徑9.14m的軸流風機組成。8塊翅片管束以接近60°角組成的等腰三角“A”型結構構成，“A”型兩側分別為4個管束，順流管束長度為9.90m，逆流管束長度為9.30m，寬度均為3.02m。當乏汽通過聯箱流經空冷凝汽器的翅片管束時，大量的冷空氣被軸流風機吸入通過翅片管外部進行表面換熱，將乏汽的熱量帶走，從而使排汽凝結為水。凝結水由凝結水管收集起來，排至排汽裝置下部的熱井中，經過內置式除氧裝置除氧后，由凝結水泵升壓，送至汽輪機熱力系統。

2 啟動過程中空冷系統防凍要點

直接空冷機組從鍋爐點火開始，只要進入空冷島的蒸汽量低于空冷島的最低防凍保證進汽量，蒸汽凝結后就會發生凍結，所以啟動過程中不發生凍結現象是不可能的，關鍵是要用盡可能短的時間使空冷凝汽器的熱負荷達至防凍設計值，空冷凝汽器的散熱片才不會發生大面積凍結而逐漸運行正常。

通過幾次冬季啟機摸索（環境溫度-10℃～-20℃），直接空冷系統啟動過程的防凍要點主要有以下八個方面：（1）鍋爐點火后，充分利用再熱器的干燒能力，盡快提高蒸汽參數，點火初期只投入高壓旁路運行，不投入高旁運行（該機組）；（2）在蒸汽壓力達至一定參數之前，避免空冷島進汽，在低壓旁路開啟之前不投入軸封供汽，只是啟動三臺真空泵“干抽”，以最大限度減少空冷島進汽量；（3）在蒸汽壓力達至規定數值（見防凍措施），低壓旁路在5～10分鐘內快速開啟，使空冷凝汽器進汽快速達到防凍流量；（4）對系統進行改造，增加再熱汽冷、熱段疏水至鍋爐定排管道，保證高低壓旁路開啟前，各管道不積水，并充分預熱；（5）增加了空冷系統抽真空管道伴熱帶，一是防止抽真空管凍結，影響不凝氣體的抽出，二是在啟機前將抽真空管溫度測量元件外包裹的冰化掉，為熱控系統正常工作，提供準確數據；（6）機組沖轉及并網后旁路仍應保留一定開度，直至汽輪機排汽量能夠滿足空冷島防凍要求時，方可停止旁路系統；（7）空冷島進汽后應嚴密監視各排散熱器凝結水聯箱溫度及抽真空管溫度，這兩處溫度必須得到保證，是空冷凝汽器防凍運行的關鍵，監視未投入散熱器凝結水聯箱溫度及抽真空管溫度，可以發現未投入空冷散熱器是否隔絕嚴密；（8）在進入嚴冬后，將最外側兩列散熱器迎風面用苫布、棉被蓋好，防止冷風直吹，引起局部凍結。

3 機組啟動過程中的防凍措施

第一，在通遼地區，秋季非常短暫，所以進入秋季后就要對氣溫加強監測，環境溫度低于+5℃空冷系統進入冬季運行期。機組在遇有啟動和停機操作時，必須提前了解并監視環境氣象條件的變化。環境溫度達-20℃，空冷島禁止進汽，冬季啟、停機盡量選擇在白天氣溫高時進行。

第二，在任何情況下，必須保證空冷島各列散熱器端部小門以及各冷卻單元的隔離門在關閉位置，防止各個散熱單元相互影響。

第三，冬季機組啟動過程中應設專人對空冷島各列散熱器下聯箱及散熱器管束表面各部進行就地溫度實測，因為在DCS中監測的數據只能反映空冷島整體運行狀況，不能反映空冷散熱片局部的凍結情況。在該機組啟動過程中曾經發現部分散熱片中部溫度20多℃，而散熱器下角部處于-2℃的情況，遇有此種情況時，應將類似溫差大的散熱單元風機停止，直至溫差大幅減小。

第四，鍋爐點火前，關閉至排汽裝置及疏水擴容器的全部疏水門，開啟汽輪機主再熱汽管道疏水導定

排門。

第五，鍋爐點火后，高低壓旁保持關閉狀態，控制爐膛出口煙溫不超過538℃，升溫升壓至0.8～1.0MPa（此過程應嚴密監視汽缸溫度、溫差，如有異常及時匯報并采取措施），然后汽機啟動三臺真空泵抽真空，注意此時不投軸封供汽，這樣就最大限度地保證了在投入旁路前沒有蒸汽進入空冷島。當背壓達到40kPa以下時，關閉空冷島10、20、30、60、70、80列散熱器進汽蝶閥及抽真空電動門，也就是將這6列散熱器隔離，減少空冷凝汽器的散熱面積。

第六，主汽壓力達0.8MPa時，可適當開啟高旁閥，再熱器暖管后逐漸開大高旁門，當再熱器壓力達1.2～1.5MPa，主汽壓力達2.0～2.5MPa時，開啟低壓旁路、開大高壓旁路向空冷島供汽，并在規定時間內使空冷島進汽量達到規定的最小進汽量以上（在3分鐘之內將低旁開度逐漸增加至30%，再過5分鐘將開度開至100%，注意背壓不得高于50kPa）。

第七，當第40、50列空冷凝汽器管束下聯箱中凝結水的溫度（平均值）高于35℃后風機開始運行，首先開啟第四、五單元逆流凝汽器的風機，在21.9～36.5r/min之間運行，注意散熱器抽真空管的溫度不能低于25℃。將機組真空背壓設定在35kPa，隨著蒸汽負載的增加風機轉速上升，當風機轉速達到36.5r/min，滿足不了排熱量的要求，即實際排出蒸汽壓力高于設定值，應依次增加風機的開啟臺數（如果ACC處于自動狀態，風機自動開啟）。注意：通過幾次冬季啟機實踐發現，一般環境溫度特別低時，由于機組上次停機時，散熱片下凝結水聯箱中的溫度測點已被冰包裹，有時其完全化開需0.5～2小時不等，以散熱片下凝結水聯箱中的溫度作為自動啟動風機的條件有時行不通，此時背壓會急劇增加，故應根據實際情況確定啟動部分風機以保證背壓不急劇上升。

第八，蒸汽參數接近沖轉參數時，調整高低旁開度，根據汽缸金屬溫度，調整參數達至沖轉要求，采用高中壓聯合的啟動方式，汽輪機開始沖轉（沖轉時應保持低旁開度在30%以上，以增加空冷島進汽量）。并根據機組啟動曲線，用最短的時間升速、并網。注意沖轉過程中應適當提高背壓，以增加空冷島進汽量。

第九，機組并列后，根據汽缸金屬溫度盡快帶至最小防凍流量所對應的負荷。注意機組并網后，背壓應低于背壓保護曲線的規定值，即25kPa，所以應視情況增加風機啟動臺數，當兩列風機轉速均高于70%轉速時，方可按30、60、20、70、10、80列的順序依次投入隔離的散熱器。

4 結語

通遼地區冬季漫長而寒冷（冬季長達6個月），雙排管空冷凝汽器從冬季啟動及運行實踐觀測發現，其單個散熱片同側不同位置及相同位置內外側之間溫差都比較大，這主要是由蒸汽流量分配不均造成的，要保證空冷散熱片不發生大面積凍結事故，必須對汽機旁路及空冷凝汽器的運行方式、進汽時機及進汽量予以充分的把握，盡量縮短空冷機組冬季啟動時間，另外，完善各管道的伴熱設施及空冷風機的防凍控制邏輯也是非常必

要的。

參考文獻

[1] 600MW汽機輔機運行規程[S].

（責任編輯：陳 倩）