600MW空冷岛冬季运行防冻和背压调整

第42卷第7期2013年7月热力发电T H E R M A LP O W ER G E N E R A T l0NV01．42N O．7J ul．2013[摘超临界600M W直接空冷机组背压控制策略的优化何钧1，刘宝玲2，鄢波11．江西省电力科学研究院，江西南昌3300962．南昌工程学院机械与电气学院，江西南昌330099要]针对山西河曲电厂超临界600M w直接空冷机组汽轮机背压控制超调大、难以稳定等问题，对空冷系统防冻保护、空冷风机切步等控制逻辑进行了增加抗干扰回路、背压控制参数自适应等优化。

优化后，从汽轮机旁路阀开启到机组带负荷且投入防冻保护功能的起机过程中背压最大偏差小于0．8kPa，实现了空冷岛全过程自动控制，背压控制稳定，保证了空冷机组运行的安全性和稳定性。

[关键词]超临界；600M w机组；直接空冷；背压控制；防冻保护功能；空冷风机切步控制[中图分类号]TK323[文献标识码]B[文章编号]1002—3364(2013)07—0018—04[D ol编号]10．3969／j．i ss n．1002—3364．2013．07．018O pt i m i za t i on of bac kpr es s ur e cont r ol s t r a t e gy f or a600M Ws uper cr i t i c al di r ec t ai r—cool ed uni tH E J unl，LI U B aol i n92，Y A N B011．D e par t m e nt of A ut o C on t r ol，Ji ang xi E l ect r i c P ow er R es e ar ch I nst i t ut e；N ancha ng330096，C hi na2．D e par t m e nt of E l ect r i cal and E l e ct r o ni cs En gi n e e ri ng，N a n c hang I ns t i t ut e of Te chno l ogy，N anc ha n g330099，C hi naA bs t r a ct：A i m i ng a t sol i ng s uch pr obl em s as l a r ge over s hoot and uns t abl e w hi c h exi st ed i n back—pr e ssur e cont r ol s ys t em of ai r—cool ed i s l and f or600M W di r ect ai r—cool ed uni t of H e qu P ow e r Pl a nt i n Shanxi pr ovi nce，i m pr ovem ent m eas ur es i nc l udi ng a ddi ng ant i—i nt er f er ence ci r cui t and a—dapt i ve adj us t m e nt param et er s have been pr opo s ed t O opt i m i ze t he cont r ol l ogi c of ant i——f r ee ze pr o。

杨 凯(大唐阳城发电有限责任公司，山西 晋城 048102)600 MW间接空冷机组空冷塔散热器冬季防冻优化0 概况某电厂1期为6台350 MW 燃煤水冷发电机组，2期为2台600 MW 燃煤间接空冷发电机组。

2期工程2×600 MW 空冷机组汽轮机制造商为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，是国内首座间接空冷发电机组(2005-05-18开工建设，2007-09-20投入商业运营)。

该机组冷却系统采用表面式凝汽器间接空冷系统，为自然通风冷却塔的间接空冷系统。

空冷散热器采用全铝制六排管冷却三角，垂直布置在空冷塔的周围。

循环水进入表面式凝汽器的水侧，通过表面换热冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环水泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热；循环水被空气冷却后再返回凝汽器冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。

火电厂汽水流程如图1所示。

1 散热器现状间接空冷系统选用自然通风冷却塔。

在塔底的一圈边缘位置布置散热器，呈圆形分布，并将其划分为8个区域，这8各区域被称为8个扇区(见图2(a))。

每个扇区有22个冷却三角，分为11组；每组包括2组冷却三角散热器、1个电动执行机构。

每个扇区的循环水全部由11组散热器的底部进入，然后从顶部回流至母管，母管安装3个PT100温度测量元件，当3个温度信号都正常时，取3个温度平均值为扇区总的出水温度；当1个温度与另2个温度偏差大于设定值或发生故障时，取2个正常值的平均值为扇区总的出水温度。

通过1个电动执行机构控制百叶窗的开度对散热器的进风量进行控制，以控制每个扇区总的出水温度。

图1 火电厂汽水流程由于外界风速和散热器流速偏差，各个散热器出水温度存在较大差异。

因为各个散热器没有有效温度监测手段，只能控制每个扇区总的出水温度(22个冷却三角混合后的出水温度)，部分散热器出水温度较整个扇区总的出水控制温度偏低4-8 ℃。

在冬季，如果盲目降低扇区出水温度，在恶劣天气下极易造成空冷扇区冷却三角管束冻结破裂，整个冷却三角隔离，设备损坏，损失巨大，降低机组运行的效益。

直接空冷机组冬季防冻与安全运行能力分析摘要：大型直接空冷机组在冬季启动以及低负荷运行阶段的防冻问题尤为突出。

文章总结了机组空冷凝汽器冬季运行措施及注意事项。

关键词直接空冷防冻安全运行1.空冷系统概述华能上安电厂安装2台超临界直流600MW直接空冷机组，空冷岛由空冷凝汽器、空冷风机、凝汽器抽真空系统及空冷散热器清洗系统等组成。

汽轮机排汽在空冷凝汽器中的流程为汽轮机排汽--各排空冷凝汽器配汽管--各排顺流段空冷凝汽散热管束( 凝结)--各排空冷凝汽器凝结水汇流集( 部分乏汽和不凝结气体) --各排逆流段空冷凝汽散热管束( 凝结) --各排逆流段凝汽器顶部真空抽口( 极少部分乏汽和不凝结气体)--水环真空泵—排至大气（图1）。

汽轮机的排汽有约70%- 80%的乏汽在顺流式凝汽器中被冷却，形成凝结水，剩余的蒸汽随后在逆流式凝汽器中被冷却。

在逆流管束的顶部设有抽真空系统，能够比较畅通地将系统中空气和不凝结气体抽出。

每组空冷凝汽器下部设置1台轴流变频调速冷却风机，使空气流过散热器管束外表面将排汽凝结成水，流回到排汽装置水箱。

图（1）2.空冷岛冬季运行面临的问题与调整空冷岛冬季运行期间最主要的任务是在夜间低负荷和启动过程中空冷岛散热管束的防冻问题。

冬季空冷岛温度低的原因有机组负荷低和空冷散热器负荷分配不均匀以及不凝结气体漏入形成气穴。

2.1.机组负荷低机组在冬季启动并网过程中，由于蒸汽流量低造成空冷岛热负荷低。

根据道尔顿定律，理想气体混合物的总压力为各气体分压力之和。

蒸汽在系统内分压力越高，对应的饱和温度越高。

在空冷岛进汽前关闭1、2、7、8排对应的蒸汽分配阀，凝结水管道隔离阀。

减小空冷岛冷却面积，以增加其他排热负荷冬季启动过程中，空冷岛进汽后在满足下列条件时方可启动该排风机。

进汽列的管束下联箱凝结水温度大于35℃且凝结水的平均温度比环境温度大 5℃时。

各排逆流散热器抽空气口温度均≥15℃，且真空抽汽温度无“过冷”报警信号。

2019年01月浅谈寒冷地区空冷岛冬季防冻措施惠润泽（神华榆林能源化工有限公司，陕西榆林719000）摘要：神华榆林能源化工有限公司位于榆林市大保当镇清水工业园区，公司LORU单元有两台由蒸汽轮机带动的压缩机，产品气压缩机和丙烯制冷压缩机。

两台压缩机为装置精馏系统提供必要的压力和冷量，压缩机是装置核心机组，确保机组正常运行至关重要。

关键词：空冷岛；防冻1空冷岛的使用背景随着我国工业发展的进程，工业用水越来越紧张，尤其是在我国西北、华北、东北等干旱和半干旱缺水地区。

如何减少工业用水已经成为一项亟待解决的问题。

传统大型石化装置压缩机蒸汽透平采用常规水冷的方式进行冷却。

随着工业用水越来越紧张的趋势，尤其是干旱和半干旱缺水地区，利用自然空气冷却代替常规水冷更显得尤为重要。

榆林位于中国西北地区，在陕西省的最北边，黄土高原和毛乌素沙漠的交界处，是典型的干旱缺水地区。

神华榆林能源化工有限公司就坐落于榆林市大保当镇清水工业园区内。

2空冷岛的组成空冷岛也叫直接空冷凝汽器，在化工领域中是使用较多的大型冷却设备。

空冷岛由蒸汽冷凝集液器，疏水膨胀箱，热井，复水系统，进汽管道，翅片管式换热器，风机单元，蒸汽分配管，凝结水收集系统，抽真空系统、排气系统，高压清洗系统、降温喷淋系统，旁路减温减压蒸汽补充系统，仪表、电气及控制系统和空冷平台，挡风墙及其支撑钢结构。

3空冷岛的结构布局（图：空冷A字型结构图）空冷岛的结构是典型的“A”字型结构。

由轴流风机，蒸汽分配管和凝结水管呈三角形斜顶式结构，外设挡风墙。

“A”字型结构可以减少电机和框架的数量，提高系统的可靠性，同时充分发挥顺流和逆流的管束效应和使用效率。

空冷岛有两列凝汽器，A—D和E—H共8台风机，风机转速变频可控。

其中B和F两台为逆流凝汽器，风机可反向操作，冬季时可反转为空冷岛回暖。

逆流凝汽器下部与凝结水收集管相连，上部与抽真空系统相连，其余6台为顺流凝汽器，顺流凝汽器之间相互连通，上部连接蒸汽分配管，下部连接凝结水收集管。

高海拔高寒地区660MW机组间接空冷系统的防冻措施研究间接空冷系统以其节水、节能、抗风以及对真空系统影响小等优势已成为西北地区电厂建设的首选。

但由于散热器结构特点易发生冻坏现象，散热器冻结后的修复工作技术难度大、工作量大、检修时间长、损失大，因此制定相应的冬季运行防冻措施就显得非常重要。

本文从设计、安装、运行等多个方面全面制定各种措施，深入分析了防止散热器管束冬季运行过程中冻坏的安全运行措施。

标签：高海拔高寒地区；600MW机组；间接空冷系统一、间接空冷系统概述循环水及间接空冷系统主要包括3台循环水泵、循环水管道、自然通风空冷塔、冷却三角、百叶窗、地下贮水箱、高位膨胀水箱、补水泵、充水泵以及紧急泄水阀等。

间冷塔散热器由178个冷却三角构成，每个冷却三角由全铝制水-气热交换器构成，冷却三角的第三面安装有百叶窗。

二、间接空冷系统冻结防冻措施我厂位置地区属大陆性干旱气候，特点是冬季寒冷，因此使用间接空冷系统必须要解决好冻结运行防冻的问题。

（一）设计时需要考虑的防冻问题因间接空冷系统扇区进、回水管道较大，多采用蝶阀控制，但蝶阀的严密性又较差，所以漏水现象比较常见。

系统设计时在进水阀后、回水阀前、进回水管放水阀前加装放水检查阀，这样既可检查扇区退出后进回水阀门是否严密，也可在扇区退出后及时排掉阀门不严而漏进的水，从而可有效防止停运扇区发生冻结的现象出现。

（二）冬季扇区投运过程中的防冻措施冬季扇区投运时必须就地检查扇区百叶窗确实关闭严密，系统回水温度在40℃以上，充水时间控制在60-90秒之间，但充水温度和充水速度也不易过高，过高易造成管束之间连接处的O型橡胶垫圈受较大热冲击而破损导致漏水，因此经长期的运行调整总结出以下一些措施：（1）冬季扇区充水尽可能选择白天环境温度较高时进行，且回水温度保持在40℃。

（2）扇区充水时进、回水阀同时开启，進水阀开至8%，回水阀开至10%中停，就地听进回水管进水声音明显下降后全开进回水阀门。

冬季空冷岛安全、经济运行技术措施为了确保空冷系统进入冬季的安全、经济运行，根据实际情况，针对空冷系统的投、停及正常运行维护、异常处理情况下，特制定以下措施，望各值认真学习、执行。

一、日常维护工作1.正常运行时空冷岛每班进行两次巡回检查，检查项目增加：就地温度计显示的环境温度、伴热带工作正常、防冻帆布防火情况、挡风墙彩板无松动、平台孔洞封堵正常、风机室之间的门关闭正常。

2.环境温度下降到-3℃以下时，安排人员进行空冷岛翅片就地测温，并将数据详细记录到空冷测温表中。

3.就地测温工作每班进行两次，保证顺流区管束表面温度在35℃以上，（尤其注意下半部分）,逆流区管束表面温度在10℃以上，（尤其注意上半部分）集控DCS盘面各列抽空气温度低于凝结水10℃时，要进行重点侧温，防止管束冻结。

4、保证空冷岛进汽量在冬季防冻最小防冻流量150t/h 以上,空冷岛进汽流量=主汽流量-各段回热抽汽量（主汽流量的35%）5、主汽压力严格按照滑压曲线运行，相同负荷下，主汽压力升高时，主汽流量下降，这样进入空冷岛的蒸汽量降低，不利于防冻。

6、冬季排汽背压应根据环境温度、凝结水、抽空气温度综合考虑后设定。

正常情况下按额定背压13.6kPa运行。

（附背压对功率关系修正曲线）二、极端工况的检查规定1、极端工况是指：1)环境温度低于-25℃以下时；2)机组启、停时；3)低负荷时；4)事故处理时；5）空冷岛进汽量小于最小防冻流量时；2、上述第一项的检查、测温工作安排专人，每小时进行一次。

三、机组启动时1、机组在冬季启动前（环境温度≤0℃），应检查空冷排气装置各列进汽隔离阀关闭，各列凝结水阀、抽空气阀开启。

2.锅炉点火前，将机组管道疏水一、二次门关闭并“挂禁操”，确保空冷系统无蒸汽进入。

3.锅炉点火前，机组送轴封后启动三台水环真空泵开始抽真空，当机组背压降至50PKa，时关闭抽真空旁路阀。

利用ACC逆流区抽真空，系统继续降低机组背压，此时锅炉点火。

XXXXXXXX电厂深度调峰运行方案批准：审核：编写：2014年01月13日XXX电厂600MW机组深度调峰运行方案根据东北电力调控分中心关于做好2014年春节期间电网安全稳定运行工作的通知，XXX电厂根据实际情况制订机组深度调峰方案。

由于XXX电厂地处于极寒地域，目前最低气温-40℃，春节期间预计平均汽温-35℃，同时由于我厂#2机组空冷岛第二列有大量泄漏现象，经各种方法处理无效，现已出现大面积冻结现象，为了满足空冷防冻要求，避免冻害现象进一步恶化造成设备损坏、机组停运，XXX电厂最低负荷不能低于370MW。

一、组织机构组长：生产副总、总工程师副组长：运行副总工程师、检修副总工程师成员：运行部主任、维护部主任、安全监察部主任、当值值长、储运部主任及各部门专业主任、专工。

二、总体要求（一）生产指挥系统的核心为当值值长，值长值班期间代表生产副总行使生产指挥权，有权力对全厂发供电设备及缺陷处理、系统运行方式进行调度和调整。

值长所发出的一切命令，各岗位值班人员必须无条件执行，对无理由延迟和拒绝执行值长的正确命令者，要追究责任，给予严肃处理，对造成的后果负全责。

（二）值长要实时掌握电网形势，积极与调度协调沟通，了解机组的调峰情况，尽量减少深度调峰的次数和时间。

遇有深度调峰要根据电网调度令，提前通知各相关部门做好机组深度调峰准备工作。

（三）深度调峰以保安全、保设备为主。

值长积极与网调沟通，根据机组设备状况合理控制机组运行方式。

（四）在深度调峰期间，生产各单位要按厂部要求严格执行值班制度，值班期间严格遵守值班纪律，及时了解掌握生产运行情况，绝不允许有空岗位，要保证值班人员有良好的精神状态，杜绝酒后上班。

（五）在深度调峰期间，各级人员要高度重视，到岗到位，执行现场签到。

（六）深度调峰期间，燃料协调要及时有效，期间遇特殊情况，值长有权临时更改上煤方式。

（七）深度调峰期间，监盘人员一定要集中精力，提高监盘质量，加强对各仪表的分析，对出现的异常情况要做出正确判断和正确处理；同时，由于锅炉负荷低，要做好锅炉突然熄火的事故预想，杜绝锅炉熄火后事故扩大。

600MW 亚临界直接空冷机组空冷系统运行技术研究摘要:本文针对600mw 亚临界直接空冷机组空冷系统的运行特性 ,分析其运行时出现的问题，找出各种影响因素，综合分析，制定出解决方案，进行技术改进，保证系统运行的安全经济性。

关键词：空冷系统；运行技术；改进我国煤炭资源丰富，但水资源却相对匮乏,近年来，国家审批电厂项目时都优先批准直接空冷机组，现在在建及准备要建的工程项目大多都是直接空冷机组，因为它可以解决很多缺水地区难建电厂的问题。

空冷机组节水，空气作为冷却介质可以免费获取，厂址没有限制且环保，对周围电器设备没有影响，所以大力推广和应用这种技术已是大势所趋。

因此，对空冷系统进行技术改进，提高运行的安全性，降低电煤消耗，提高经济性也就成了迫在眉睫的问题。

综述1. 国外发展概况发电厂空冷技术的应用始于德国，30年代末，德国首先在鲁尔矿区的1.5mw汽轮机组应用了直接空冷系统。

1977年，美国沃伊达克矿区电厂的330mw机组应用了机械通风型直接空冷系统。

80年代以来，空冷技术进一步发展起来，投运机组容量最大的电厂有南非马廷巴电厂(665mw机组，采用机械通风型直接空冷系统)和南非肯达尔电厂(686mw机组，采用表面式凝汽器的自然通风空冷塔间接空冷系统)。

目前全世界大约有1250个空冷系统在运行，采用空冷技术的发电厂的总装机容量已有37000mw其中60%是在90年代发展起来的。

2．国内发展概况我国电厂空冷技术起步是在1966年哈尔滨工业大学试验电站的50kw机组上首次进行了直接空冷系统的试验，1967年在山西侯马电厂的1.5mw机组上又进行了工业性直接空冷系统的试验。

1993年国务院重大办列为八五重大技术攻关项目的国产20万千瓦空冷机组在丰镇发电厂建成。

1994年由我国自行开发设计制造安装调试运行管理的表面式凝汽器的空冷机组在太原第二热电厂建成投入运行。

3．国产化项目介绍从2002年之后，大型电站空冷市场才开始在国内全面启动。

关于空冷岛冬季防冻的措施方案
一、目的
结合系统特点、设备性能采取外部防护和运行控制的办法保证空冷设备冬季安全运行。

二、方案
（1）空冷岛隔离阀、真空阀、凝结水阀装拌热加保温壳。

（2）大排汽管道疏水管加保温。

（3）逆流管束外部采用帆布加彩条布遮盖，帆布主要起保温，彩条布防雨雪水。

三、防范措施
（1）系统设有冬季运行保护模式程序，即根据凝结水温度、抽真空温度、环境温度来自动进入保护模式，避免空冷系统
发生冻结，冬季工况下可根据室外风向和风力投入自动。

（2）冬季机组启动先启动汽轮机，后启动空冷风机。

即启动真空泵――暖空冷凝汽器翅片管束群――启动汽轮机――待
汽轮机背压到一定值时，再启动空冷风机。

（3）按厂家冬季启动时最小防冻热负荷（启动两小时达到负荷）和周围环境温度的关系表执行，关系表见后附。

（4）入冬前测试各列蒸汽隔离阀严密性，以保证关闭后不漏汽入管束。

（5）每天巡检必须测量隔离列上部节分配管和下部联箱温差。

温差异常增大说明有汽漏入管束。

内蒙古京海煤矸石发电有限责任公司工程部：茹军卫
发电部：刘建成
二〇一〇年十月十三日。