直接空冷凝汽器系统防冻的应用

空冷机组冬季运行注意事项及防冻措施摘要：近些年我国经济发展十分迅速，空冷机组冬季运行成为人们关注的事情。

燃煤发电厂使用大量的燃料和大量的水。

水是制约水资源短缺的主要因素。

电厂在“富煤少水”或在干旱地区。

某电厂位于极寒地区，冬季最低温度可达到-35.5℃，空冷系统为新建300MW汽轮机配套项目。

因所处地区冬季环境温度低，需严密监视空冷系统运行状态，防止管束出现冻裂现象。

关键词：空冷机组;冬季运行;防冻措施引言空冷是西部缺水区域火电机组主要冷却方式，因西部区域冬季环境低，经常发生空冷单元结冰甚至管束冻裂现象。

本文针极寒地区某电厂空冷机组冬季运行的情况，对现场进行部分改造，增长设备运行周期，保证机组冬季运行稳定。

1空冷机组冬季运行注意事项空冷系统冬季运行主要监控凝结水温度，排汽温度、排汽压力等参数，在此基础上及时调整轴流风机频率，控制参数在规定以上，具体如下：①环境温度低于-2℃空冷岛进入冬季运行期，并设专人对空冷岛散热器各部进行就地温度实测。

②在开放式运行情况下，必须提前了解和监测环境气象条件的变化。

冬季尽量在白天开始和停止。

③在任何情况下，空冷岛平台门在关闭位置。

空冷岛凝结水回水总管回水门始终保持在全开状态。

④冬季空冷岛正常运行期间，机组背压保持在25～30kPa，两台真空泵运行。

当环境温度低于10℃时，任何10kPa单位的情况都不允许后退。

⑤凝结水过冷是指汽轮机压力和每列的冷凝水温度下的饱和温度之间的差异。

在冬季霜冻期间为了安全监测指标，严禁低于6℃，冷凝温度在35℃以上。

⑥冬季天气凉爽时，或大风天气情况下，操作人员应适当增加负荷或改善运行背压。

引发热量分布束冻坏事故。

⑦冬季在空冷岛运行期间，及时做好巡检记录，投入各列散热器表面最低温度和凝结水下联箱外表面最低温度低于0℃时，汇报相关领导。

2空冷机组防冻措施2.1减少翅片散热量空冷岛设计有最小防冻流量，就是确保在此蒸汽流量下翅片不冻结。

冬季为电网用电低谷季节，电负荷较低，但热负荷却较大，为了保证供热温度满足要求，必须提高机组抽汽量，导致进入空冷岛的蒸汽量小于最小防冻流量。

空冷系统简介1 空冷系统简介1.1 空冷技术方案介绍在火力发电厂中采用的空冷系统形式有：直接空冷系统、混凝式间接空冷系统、表凝式间接空冷系统。

直接空冷系统是将汽轮机排汽由管道送入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，直接由空气冷却。

混凝式空冷系统由于有水轮机和喷射式凝汽器等系统设备，设备多系统复杂，使得整套系统实行自动控制较难；而表凝式间接空冷系统与常规的湿冷系统比较接近，也是通过两次换热，以循环冷却水作为中间冷却介质，循环冷却水由水泵加压后，进入凝汽器冷却汽轮机排汽，热水进入自然通风冷却塔由空气冷却。

表凝式间接空冷系统与湿冷系统不同之处是在冷却塔内（外）布置着钢（铝）制散热器，热水与空气不接触，进行表面对流散热。

直接空冷系统直接空冷系统主要由排汽装置、大排汽管道（包括大直径膨胀节、大口径蝶阀等）、钢制空冷凝汽器、风机组（包括轴流风机、电动机、减速机、变频器等）、凝结水系统、抽真空系统（包括水环式真空泵）、清洗系统等设备构成。

空冷凝汽器布置在汽机房A列外的高架空冷平台上。

直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，通过排汽管道引入钢制空冷凝汽器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，多采用机械通风方式。

其特点是：设备较少，系统简单，调节灵活，占地少，防冻性能好，冷却效率高；直接空冷受环境风的影响较大，运行费用较高，煤耗较大，风机群产生一定噪声污染，厂用电较高。

表凝式间接空冷系统表凝式间接空冷系统是指汽轮机排汽以水为中间介质，将排汽与空气之间的热交换分两次进行：一次为蒸汽与冷却水之间在表面式凝汽器中换热；一次为冷却水和空气在空冷塔里换热。

该系统主要由表面式凝汽器与空冷塔构成，采用自然通风方式。

表凝式间接空冷与直接空冷相比，其特点是：冬季运行背压较低，所以煤耗较低；由于采用了表面式凝汽器，循环冷却水和凝结水分成两个独立系统，其水质可按各自的水质标准和要求进行处理，使水处理系统简单、便于操作；表凝式间接空冷塔基本无噪声，满足环保要求；空冷塔占地大，冬季运行防冻性能较差。

直接空冷火力发电机组冬季空冷岛防冻措施摘要：空冷机组在冬季环境温度低于0℃运行时，容易发生空冷岛冻结故障，尤其在机组启动、停运阶段及机组低负荷运行阶段。

运行中必须针对冬季机组运行的各种恶劣工况制定相应的措施，防止空冷岛发生冻结。

关键词：空冷岛：防冻：b一、机组启动阶段的空冷岛防冻措施：空冷机组冬季启动初期蒸汽流量偏低，不能满足空冷岛防冻要求，为防止空冷岛冻坏，启动中采取以下运行措施：1.冬季合理控制启动时间保证空冷岛进汽时间尽量在一天中气温比较高的时间段进行。

2.机组启动前必须进行对空冷岛抽空气阀、抽汽隔离蝶阀、凝结水回水阀进行开关活动试验，保证正常，开关到位、动作灵活。

3.锅炉点火和汽机抽真空的时间要配合好，最好做到锅炉侧排空门关闭时，汽机侧抽真空结束具备开旁路进汽条件。

此阶段中锅炉侧要做到暖炉均匀、膨胀均匀、油枪试投正常和制粉系统可靠能用，具备快速增加燃烧的条件。

4.汽机抽真空结束后（以排汽压力低于20KPA为标准），快速开启高低旁进行升温升压，锅炉侧增加燃烧，启动制粉系统，保证升温升压速率满足要求，保证快速提升空冷岛进汽量；旁路的控制要求为：低压旁路全开，高压旁路开度维持在50%以上。

5．汽机参数满足冲转要求后应尽快冲转，同时保证电气系统满足机组并网条件，一旦冲转定速正常后立即进行机组并网操作，机组并网后根据缸温尽快接带高负荷以满足空冷岛进汽要求。

6．从汽机抽真空结束到机组并网后达到40%额定负荷之前的时间段内，空冷岛应采取切除部分街区，部分街区进汽的运行方式，具体操作要求如下：7.启动过程中，机组尽量维持高背压，背压维持在16—20KPa，空冷岛进汽温度保证安全的前提下尽量提高；注意监视空冷岛各抽汽和凝水温度变化以及排汽装置水位变化，如发现有抽汽和凝水温度明显降低到零下同时排汽装置补水量明显增大时，可判断为空冷岛发生冻结，应立即到就地进行检查，确认空冷岛冻结时，应立即采取消冻措施。

二、机组停运阶段的空冷岛防冻措施：空冷机组冬季停运操作后期蒸汽流量偏低，不能满足空冷岛防冻要求，为防止空冷岛冻坏，停运过程中采取以下运行措施：1.冬季机组停运操作除有检修工作要求或其他特殊情况外，均按定参数停机进行，尽量缩短机组停运操作时间，将机组低于50%额定负荷的时间控制在1小时之内，减少空冷岛的小蒸汽流量运行时间。

空冷凝汽器冬季低温及夏季高温运行措施批准：赵炎钧审核：李南江编写：杜金魁陕西国华锦界能源有限责任公司一、直接空冷系统的启动方式：空冷系统启动有两种启动方式：汽轮机运行方式和旁路方式。

A、汽轮机运行方式，汽轮机排汽压力控制器设定值为7.5～9.5Kpa，空冷凝汽器风机指令＜98%。

B、旁路运行方式，汽轮机排汽压力控制器设定值为30Kpa。

汽轮机运行方式及旁路运行方式下的设定值可以由运行人员根据汽轮机背压保护曲线的安全范围内设定。

二、直接空冷系统（ACC）启动1)锅炉点火前，应先将空冷系统抽起真空。

2)检查汽机润滑油系统、顶轴油系统、盘车装置、轴封系统、开闭式水系统、凝结水系统投入运行且正常。

3)环境温度低于+2℃时空冷系统进入防冻运行，关闭蒸汽分配管上的隔离阀。

4)环境温度高于+5℃时，应打开蒸汽分配管上的隔离阀。

5)启动三台真空泵系统抽真空，当汽轮机的背压达到30 Kpa.a时，完成真空系统的预排汽工作。

6)启动高、低压旁路向ACC中通入一定量的蒸汽，低旁流量不低于130t/h，冬季应维持空冷系统进汽温度尽量高，但不得超过120℃。

7)当汽轮机的背压达到15Kpa.a左右时空冷凝汽器可以开始接受全部蒸汽。

8)当汽轮机的背压达到15Kpa.a后，保留两台真空泵运行，使另外一台泵处于备用状态，投入备用真空泵“联锁”。

9)当各单元散热器下联箱凝结水温度升高达到35℃且凝结水温度与环境温度差大于5℃时启动各单元2或6列风机，并根据需要调整风机转速不低于17Hz。

10)根据各单元散热器下联箱凝结水温度，按照每单元3-5-1-7-4列的顺序逐个投入对应列风机。

三、有防冻蝶阀冷却单元投运的注意事项1、入口蝶阀开启条件：（1）环境温度＞5℃；排气压力高于设定值10Kpa且3~6排所有运行风机转速≥17HZ；（2）增加其它冷却单元风机转速，降低机组背压低于原运行值约10Kpa。

（3）逐个开启入口碟阀，注意机组背压的变化情况。

发电公司发电部文件发电技字…2015‟2号签发人：关于汽轮机空冷系统防冻技术措施运行各值：在冬季来临之际，为实现公司#1、2机组直接空冷系统安全稳定运行，督促运行人员和检修人员加强对直接空冷系统设备的维护和检修工作，特制定本措施。

一、防冻职责：1、值长是当值空冷岛设备防冻的总负责人，应根据环境的变化，除监督员工定期巡检外，要及时安排对空冷岛设备进行检查，发现异常立即通知检修人员处理，同时做好记录。

2、机组长是当值空冷岛设备防冻执行工作的第一责任人，根据机组空冷岛运行参数的变化情况，做好运行分析工作，发现空冷设备运行参数异常，及时汇报值长，并安排专人到就地测温，根据检查情况进行相应处理，做好记录。

3、汽机运行专工是空冷岛设备防冻工作技术负责人和监督人，根据环境的变化，指导运行人员严格执行该防冻措施，对各值执行空冷防冻措施情况进行检查，发现违反措施的相关人员进行考核和奖励。

4、空冷防冻期间，要求汽机检修人员每日上、下午和夜间值班期间对空冷岛设备进行巡检，协助和帮助运行员工进行防冻工作，发现异常及时汇报值长采取措施进行处理，并做好记录。

二、空冷防冻概述1、环境温度低于3℃空冷系统即进入冬季防冻运行期。

机组遇有重大操作时，必须提前了解并监视环境气象条件的变化。

因空冷系统上的三个环境温度指示偏高，建议参照锅炉画面上一、二次风机入口环境温度，进行空冷系统防冻工作。

2、空冷防冻的调整要坚持多风机、低转速的原则。

进入冬季后，要将#1、#2、#6列空冷凝汽器排汽隔离阀和抽真空电动门的伴热装臵投入运行，并定期对伴热效果进行检查，发现伴热带不热时，立即联系检修进行处理。

3、加强就地巡回检查。

运行中监视的参数是反映空冷凝汽器整体运行情况，不能反映局部冻结特征，而空冷凝汽器管束内部结冰是逐渐形成的，加强对空冷凝汽器散热管束表面温度的实测检查，可以及时掌握空冷凝汽器内部蒸汽分配以及局部冻结的情况。

4、机组在冬季运行期间，最低背压应不低于9kPa，汽轮机的背压控制值以三个背压较低背压值进行控制。

300MW直接空冷尖峰冷却系统的研究与应用1.前言我国西北地区煤矿较多，前期大量建造湿冷机组，但水资源缺乏，不适宜大容量湿冷机组；后期政策调整改为空冷机组，为了确保煤电的经济性，该地区大量投运空冷火力发电机组。

随着国内火力发电技术的发展和进步，以及国家对空冷机组能耗要求的提高，空冷机组主要的技术经济效益，成为了研究重点和难点。

在进行火力发电过程中，空冷汽轮机组在汽轮机组尾部的排汽冷却采用空气冷却，但近年来北方地区环境温度逐年提升，夏季高温季节时段延长，导致空冷机组夏季不能满负荷运行，且运行背压偏高，经济性严重受到影响。

2.空冷机组冷端特点因国家政策的调整，火力发电机组现阶段的供电煤耗普遍偏高，特别是空冷机组，因其采用空气冷却的方式，不仅换热效率低，而且耗电量大，增大了厂用电率，空冷机组冷端参数的特点主要有：1.空冷机组随负荷变化真空的变化较大；2.空冷机组的排汽焓值高；3.空冷机组较同等量湿冷机组乏汽量大；4.空冷机组排汽干度大；5空冷机组真空变化受环境温度影响较大。

以上原因导致空冷机组经济性差，从冷端角度来分析，解决空冷机组煤耗高的方法是加强冷端散热能力，加强冷端散热能力的方式有很多种：1、前几年很多空冷机组对空冷岛进行了加装喷淋装置的改造，喷淋的水采用软化水，费用昂贵，而且喷淋后由于空气中污染物较多，会对空冷岛翅片造成腐蚀，甚至使空冷岛翅片受力变形。

翅片内有高温乏汽，在60-70℃下，外部的喷淋水极易对翅片造成结垢现象。

2、增加空冷岛散热单元，这种改造费用昂贵且需要有足够的场地，一般电厂A排外就是发电机出线至变电站，很难有场地。

3、尖峰冷却系统，这是一种将空冷机组部分乏汽通过分流冷却的方式，降低空冷岛的散热压力，以降低机组背压。

相当于双冷源运行，效果确实很好，但是耗水量也较大。

如果附近有城市中水或其他水源可以考虑。

在机组空冷性能曲线中，随着环境温度的升高，机组背压呈递增式的提高，同样，机组排汽量增大后，背压也呈递增式的提高。

汽轮机直接空冷系统概述直接空冷系统亦称为ACC(Air Cooled Condencer) 系统，它是指汽轮机的排汽引入室外空冷凝汽器内直接用空气来将排汽凝结。

其工艺流程为汽轮机排汽通过大直径的排气管道引至室外的空冷凝汽器内，布置在空冷凝汽器下方的轴流冷却风机驱动空气流过冷却器外表面，将排汽冷凝为凝结水，凝结水再经凝结水泵送回汽轮机的回热系统。

直接空冷机组原则性汽水系统1—锅炉； 2—过热器； 3—汽轮机； 4—空冷凝汽器；5—凝结水泵； 6—凝结水精处理装置；8—低压加热器；9—除氧器； 10—给水泵； 11—高压加热器；12—汽轮机排汽管道；13—轴流冷却风机； 14—立式电动机；15—凝结水箱； 17—发电机直接空冷系统的空冷岛部分直接空冷系统的特点直接空冷系统是将汽轮机排出的乏汽，由管道引入称之为空冷凝汽器的钢制散热器中，由环境空气直接将其冷却为凝结水，减少了常规二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大，效果好。

该系统的主要特点还有：1、自然界大风的影响比较严重。

在夏季，自然气温普遍较高，如在这一时段再受到自然大风的影响，必然对机组的运行产生影响。

各电厂在夏季高温段遇到外界大风时，均有不同程度的降负荷现象，特别是山西漳山电厂、大一电厂、大二电厂在夏季高温时段皆因受到大风的影响，出现过机组跳闸现象。

自然大风影响是一个世界性难题，对直接空冷机组影响是很大的。

但是，自然大风的影响又是很难人为克服的。

因此，大一电厂在厂房顶部安装了测风装置采集数据，准备在进行相关数据分析的基础上，做出空冷机组应对自然大风的预案，尽量将因大风影响造成的损失降至最低。

榆社电厂、漳山电厂也准备采取同样的措施。

这种方法是否行之有效，还有待进一步探讨。

2、机组的真空系统严密性是一个普遍存在的问题。

特别是有一个奇怪的现象，就是有些电厂在机组刚投运时，空冷系统的严密性较好，但通过运行一年半载后，出现了反常现象。

由于空冷机组的真空容积庞大，汽轮机泄漏、安装焊接等原因，都会在很大程度上影响真空系统的严密性，致使机组背压提高，增大了煤耗，降低了机组带负荷的能力。

300MW火力发电厂直接空冷冬季防冻探讨【摘要】在北方地区干旱少雨，水资源匮乏，在影响机组容量的情况下，空冷机组以其节水效果明显成为这些地区的首选。

然而北方地区冬夏季气温相差很大，空冷系统受气温的影响较大，根据已有的运行可以总结本应注意的几点：凝结水的过冷度和其在运行中的控制，汽轮机冬季运行的最低背压，真空抽汽温度和凝结水温度，空冷凝汽器散热管束表面温差。

我们在运行中总结了一些结论，以供同类型空冷机组运行参考。

【关键词】空冷系统；空冷凝汽器；防冻措施中图分类号：tm621文献标识码： a 文章编号：直接空冷系统概述：本空冷凝汽器系统（acc）由六个屋顶总共300片换热管束和30台风机组成，每台风机向10片管束供风；管片提供换热面积；此系统构成中其中240片管束为冷凝器，其中60片为分凝器。

来自汽轮机的蒸汽经由排汽管道进入acc，并由蒸汽分配管箱进入冷凝器管束；冷凝器元件由平行排列的大量翘片管组成，蒸汽在管内表面冷凝，同时冷却空气横过管外表面，蒸汽分配管箱，并与作为冷凝器的管束焊接在一起；管束下部的接管直接与凝结水箱连接，联箱将凝结水送到凝结水疏水管道且将蒸汽送至分凝器管束；分凝器管束的顶端有一个管箱，空气经管箱上的接管被抽出；抽气管道与抽真空系统连接；抽真空系统由3台水环泵组成；所需要的冷却空气由布置在屋顶较低处的轴流风机提供；30台风机由变频电机驱动，功率传递由齿轮箱完成。

运行方式/方法描述由汽轮机排出需要冷凝的蒸汽通过排气管道进入冷凝器系统，然后通过蒸汽分配管道被提供到冷凝器管束，在那里被部分地冷凝；在冷凝器换热管内，冷凝液与蒸汽同向流，部分没有冷凝的蒸汽经由冷凝液集管，进入分凝器并在那里冷凝。

在换热管内，冷凝液的流向与蒸汽的方向相反；不凝气体排进分凝器的上部；它们将在抽气系统抽走并排放到大气中去；产出的冷凝液依靠重力作用，通过冷凝液管道进入冷凝液主储罐；排水罐位于汽轮机排气管道的最低点，收集聚积在管道中的冷凝液；收集到的冷凝液由疏水管道输送到冷凝液储罐；冷凝所需要的冷却空气由轴流风机从周围环境中抽入并供应给翅片管束的冷却表面；冷却空气的流速随变速电机速度的变化而变化；3在启动过程中的防冻措施1)冬季启动初期，按空冷防冻措施中规定：空冷开始进汽后，进汽量必须在30分钟内达到其额定汽量的20%(大约132t/h)。

发电厂直接空冷技术简介一、火力发电厂机组冷却方式分类1.1、湿式冷却方式。

湿式冷却方式分直流冷却和冷却塔2种。

湿式直流冷却一般是从江、河、湖、海等自然水体中罗致必定量的水作为冷却水，冷却工艺离心机汲取废热使水温升高，再排入江、河、湖、海。

当不具备直流冷却条件时，则需要用冷却塔来冷却。

冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。

1.2、干式冷却方式。

在缺水地区，增补因在冷却过程中损失的水非常难题，采用空气冷却的方式能很好地办理这一问题。

空气冷却过程中，空气与水(或排汽)的热交换，是通过由金属管组成的散热器表面传热，将管内的水(或排汽)的热量传输给散热器外活动的空气。

当前，用于发电厂的空冷系统主要有3种，即直接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统(哈蒙式空冷系统)和带喷射式(混淆式)凝汽器的间接空冷系统(海勒式空冷系统)。

直接空冷便是利用空气直接冷凝从汽轮机的排气，空气与排气通过散热器进行热互换。

海勒式间接空冷系统主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔形成，系统中的高纯度中性水进入凝汽器直接与凝汽器排汽混归并将加热后的冷凝水绝大部门送至空冷散热器，颠末换热后的冷却水再送至喷射式凝汽器进行下一个循环。

少少一部分中性水经由精处置惩罚后送回锅炉与汽机的水循环系统。

哈蒙式间接空冷系统又称带表面式凝汽器的间接空冷系统，在该系统中冷却水与汽锅给水是离开，如此就保证了锅炉给水水质。

哈蒙式空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成，系统与通用的湿冷系统无比相似[1，2]。

据统计目前世界上空冷系统的装机容量中，直接空冷系统约占43%，表面式凝汽器间接空冷系统约占24%，混合式凝汽器间接空冷系统约占33%。

二、直接空冷系统的工作原理汽轮机排汽在空冷凝汽器中被空气冷却而凝结成水，排汽与空气之间的热交流是在表面式空冷凝汽器内完成。

在直接空冷换热历程中，应用散热器翅片管外侧流过的冷空气，将凝汽器中从处于真空状况下的汽轮机排挤的热介质饱和蒸汽冷凝，末了冷凝后的固结水经处理后送回锅炉。

1）直接空冷系统特点目前国内、外已经运行的600MW级的直接空冷机组较多，其运行特点可归纳如下：a）汽轮机背压变动幅度大。

汽轮机排汽直接由空气冷凝，其背压随环境空气温度变化而变化，本电厂所处地区一年四季温差较大，要求汽轮机要有较宽的背压运行范围。

b）真空系统庞大。

汽轮机低压缸排汽通过大直径的管道引出，用空气作为冷却介质通过钢制散热器进行表面换热，冷凝排汽需要较大的冷却面积，导致真空系统容积庞大。

c）电厂整体占地面积小。

由于直接空冷凝汽器一般采用机械通风，而且布置在汽机房A列外高架平台上，平台下面仍可布置变压器、出线架构和空冷风机配电间等建构筑物，占地空间得到充分利用，使得电厂整体占地面积相对减少。

d）厂用电耗较高。

直接空冷系统所需空气由大直径的风机提供，2台1000MW机组整个空冷系统需要大直径轴流风机数量在160台左右，其能耗高于常规湿冷系统。

e）防冻措施灵活可靠。

直接空冷系统可通过改变风机转速、停运部分或全部风机来调节空冷凝汽器的进风量，或使风机反转吸取热风来防止系统冻结，调节相对灵活，效果好而且可靠。

f）给水泵采用汽动，为了达到电厂的耗水指标，汽泵的冷却需采用间接空冷，2台机组需要建设1座间接空冷塔。

2）间接空冷系统特点与直接空冷比较，间接空冷系统有以下特点：a）汽轮机背压变动幅度较小。

汽轮机排汽在凝汽器和空冷塔内通过水作为中间介质进行冷却，对环境温度变化的带来的影响产生了一定的抑制作用。

b）真空系统小。

汽轮机设有凝汽器，和湿冷机组相近，真空系统很小。

c）电厂整体占地面积大。

间接空冷塔为自然通风冷却，散热器全部布置在空冷塔内，塔的直径较大，占地面积较多，但是脱硫设施和烟囱可以布置在空冷塔内使得间接空冷系统占地相对减少，但总体占地还是大于直接空冷系统。

d）厂用电耗较低。

间接空冷塔为自然通风，与直接空冷系统比较虽然增加了循环水泵的电耗，但是与直接空冷系统风机的耗电比较，间接空冷系统总体电耗还是减少了。