直接空冷系统：300MW直接空冷机组冬季运行防冻措施探讨

直接空冷系统：300MW直接空冷机组冬季运行防冻措施探讨 直接空冷系统:300MW直接空冷机组冬季运行防冻措施探讨 摘要:围绕郭家湾电厂冬季运行中遇到的问题进行总结、分析结合空冷机组的优化运行，探讨空冷机组冬季运行的防冻方法及注意事项。 关键词: 郭家湾电厂;直接空冷系统;防冻措施 1 概述 郭家湾电厂直接空冷汽轮机，采用亚临界、一次中间再热、两缸两排汽抽汽式汽轮发电机组。汽轮机为上海汽轮机厂生产，直接空冷有GEA 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 生产。 2 直接空冷系统的冷却过程 锅炉产生的新蒸汽经汽轮机做功后，将乏汽经排汽管道送入空冷凝汽器进行凝结，其凝结水汇集到排汽装置热井中，最后经水泵送入锅炉。直接空冷系统在整个冷却过程中存在凝结水的过冷现象，如该现象发生严重时，就有可能导致空冷凝汽器某些区域产生冻结现象。 3 空冷产生冻管的机理及应对方法 3.1 产生原因 第一种是系统中有空气聚集。当系统漏气量大，抽气系统功能下降，换热不均都会造成空气在系统中聚集形成冷区。在冷区里，蒸汽的含量很少，凝结放热很小，而空气本身因为比热小，很容易被冷却到环境温度。当凝结水流经冷区的时候就会被冷却，如果在冷区内被 冷却到冰点，就会结冰。所以所有可能导致空气聚集的因素都会增加冻管的风险。 第二种是当环境温度降到0?以下时，如果进入ACC的蒸汽流量很小，即使风机不运行，ACC也有可能因为自然换热而结冻，特别是在启动时间长，蒸汽流量小的机组(锅炉/汽机)冷态启动工况。要满足防冻要求必须保证ACC有一定的进汽量且达到该进汽量的时间应尽可能短(不应超过2小时)，而且在连续运行的过程中也不能低于这个流量。该蒸汽流量随ACC的换热面积的降低与环境温度的升高而降低。 3.2 应对的方法 由于这两种情况的机理不同，所以应对的方法也不相同。 对于第一种机理，在安装过程中要保证系统严密性。真空衰减性试验要经常做，应控制在200pa/min以下。如果漏气比较大，应保持高背压运行。冬季运行中ACC尽量投自动，这样转速自动，凝结水过冷保护，逆流风机回暖，抽气过冷保护等能够据情况实现自动投切，避免人为疏忽造成不必要的损失。当凝结水温度>+35?，且凝结水过冷度<+15?，才允许启动风机。另外加强巡视，如果发现大面积的冷区，可以采取以下的方式。 (1)如果仅是逆流管束过冷。首先开启备用真空泵，适当降低相邻顺流风机的转速。 (2)如果是顺流管束出现大面积冷区。首先开启备用真空泵， 其次适当降低该顺流风机的转速(极端情况下，如果已经冻了，甚至可以根据情况慢速倒转顺流风机)。最后在抽气温度不过冷的前提下，适当提高逆流风机的转速。 对于第二种机理。主要是要考虑解决自然换热的问题。启动中环境温度低于2?需要隔离列启动,而环境温度高于2?时可以不隔离列启动。对于被隔离的列。风机护网上铺毯子或木板，受热面上铺毯子以减少自然对流换热。 4 直接空冷凝汽器的防冻的基本手段 (1)空冷凝汽器运行和控制的三个任务:保持最佳的凝汽器压力、最小的风机电能消耗以及保护设备安全运行。而基本的调节手段主要有两种:空气流量控制与蒸汽流量控制。所谓的蒸汽流量控制就是控制空冷凝汽器管内蒸汽的流量，保证管内流动的蒸汽足以加热凝汽器，空气流量控制就是控制流过空冷凝汽器胁片的空气流量。蒸汽流量控制需要大型的蝶型切断阀，还需要处于真空条件下的排水阀、空气阀，另外这些阀门还需要正确的选择、安装和调试等。如果调整不当，阀门关闭不严会带来冻结的危险。本工程采用了安装蝶型切断阀控制蒸汽流量,为了保证空冷最低的蒸汽流量，第三、四列没有安装蝶型切断阀。 (2)在偏离设计工况下(如启动工况)，各管排之间必然会存在热负荷不均的现象，也会发生冻结的危险。最有效的方法是采用顺逆结构，又称之为“K/D”结构。低压缸或低旁排出的蒸汽在差压的作用 下进入蒸汽分配管，首先进入顺流凝汽器(K型)，在管束外冷却风的冷却作用下，蒸汽边往下流边凝结。凝结水与蒸汽以相同的方向流入底部联箱，此时大部分的蒸汽(70%,80%)已在顺流凝汽器中凝结。剩余的蒸汽与不凝结气体一同进入逆流凝汽器(D型)，蒸汽边向上流动边被凝结殆尽，凝结水在重力作用下与汽流逆向流回底部联箱，不凝结气体则被真空泵抽吸排入大气。为了防止凝汽器的冻结，该工程空冷机组的空冷凝汽器采用了顺逆流结构(K/D)。其两者之间的面积比为3?2。即每台机组由6列凝汽器组成，每列凝汽器由5个 单元 初级会计实务单元训练题天津单元检测卷六年级下册数学单元教学设计框架单元教学设计的基本步骤主题单元教学设计 组成，其中有3个顺流单元和2个逆流单元，每个单元由10片凝汽器组成，呈“A”型结构(底部角度为62?)，由调频风机向其供风。组成这样的蒸汽流程以后，则蒸汽在顺流凝汽器中不会全部凝结完，没有凝结的蒸汽在逆流凝汽器中凝结，空气和不可凝结的汽体在逆流凝汽器中被真空泵抽走排入大气。也就是说在冬季里一直有蒸汽对其加热，不会产生冻结。 (3)如果进入空冷凝汽器的流量在30min内达不到20%，则空冷凝汽器就会有冻结的危险。也就是说，尽管有顺、逆流的流程，如果蒸汽量太少的话，那么在顺流凝汽器里蒸汽已凝结完了，甚至蒸汽仅走了顺流凝汽器的一部分，就已经全部凝结殆尽。然而风机继续对其冷却，就会产生过冷水，直至发生凝固冻结。所以在运行方面必须对进入凝汽器的蒸汽流量进行控制，保证蒸汽的最小流量。为了保证进入ACC的最小流量，本工程第3、4列空冷凝汽器的入口未安装关 断阀，在蒸汽流量很小时其他4列关断阀关闭，3、4列保证凝汽器的最小流量。 (4)该工程的空冷平台上布置了与蒸汽分配管中心线等高的挡风墙。采用这样的布置后，在冬季能挡御寒风直接吹在凝汽器管束上，防止发生局部管束过冷而冻结的情况。它还有一个重要的作用是防止在夏季发生热风再循环，影响机组的真空。 (5)逆流凝汽器的回暖循环,对于空冷凝汽器防冻，从运行角度上讲正常运行中对管内的蒸汽流量进行调节是困难的;而对管外的冷却风量的调节则是灵活的。即调节风机的转速、方向及启停，以实现对风量的控制。如前所述，只要蒸汽流量大于 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的最小流量，采用顺/逆流结构的空冷凝汽器可有效防止冻结。顺流凝汽器有蒸汽对其加热，而对于逆流凝汽器，由于不可凝结气体及其结构的影响，其上部在寒冷季节还会产生结霜冻结的现象。如果长期存在，就可能堵塞管束甚至冻坏管子。凝结水霜冻保护，背压主控的设定点提高3KPa，系统会启一台真空泵，报警消失或者背压设定值恢复为原值，停至备用真空泵。当环境温度小于零下2?时，逆流风机的回暖循环将被启动，其动作过程为:第一列的逆流风机将被停运10min，然后该风机重新启动至控制器输出所对应的转速值，延时20min后，第二列逆流风机开始停运进行回暖，直至第六列也停运进行加暖后完成一个循环。此循环将一直持续下去，直至气温上升到一定的水平为止。这样当逆流风机停运时，利用蒸汽可将其已冻结的部分融化掉。但是当机 组运行在低气温、低负荷和低排汽压力的工况下，利用回暖程序加热逆流管束时，有可能加热量不足而发生冻结。所以在本工程中空冷机组的回暖程序中加入逆流风机倒转的程序，即利用逆流风机倒转，抽吸空冷岛上方的热空气，融化管内产生的冰屑。这对机组排汽压力的稳定是没有问题的，但却大大提高了管束的安全性。 5 机组运行、停止时的防冻措施 进入严冬空冷系统要加强就地实测。 1)合理调整通风量，采用自动变速风机，根据气温的变化调 ( 节通风量，在低温时减少通风量，保证空冷凝汽器出口凝结水过冷度在2-4?。 (2)在冷却单元的进汽管道上增设隔离阀，当机组在低负荷或空负荷时，根据其排汽量将部分冷却单元隔离出来，以确保运行冷却单元的蒸汽流量在其设计流量之内，防止凝结水过冷度太大造成冻结。 (3)在逆流区采用具有反转功能的风机，在逆流管束发生过冷时，以形成局部热风再循环。 (4)在机组启、停过程中，应先停顺流单元风机，后停逆流单元风机，投运时的操作反之，以确保凝结水自然流动畅通。 (5)严格控制空冷系统凝结水过冷度，一般保证其过冷度在4-6?之内。 (6)预防逆流管束空气抽出区结冰，在严寒气候条件下，逆流 风机可每隔4小时停运5分钟。 (7)锅炉点火后且预抽真空结束，投入旁路后维持机组高背压对空冷系统进行加热，待空冷凝汽器凝结水、抽空气温度正常后，根据低旁投入要求将机组背压降至规定值。 h)低旁投入后，应尽快增加低旁流量达空冷凝汽器设计最小防冻流量，并控制空冷凝汽器进汽温度接近70?。 (8)在空冷凝汽器进汽后，应根据背压、空冷凝汽器出口热风温度、各排散热器联箱凝结水出口温度以及各排抽空气温度等参数综合考虑后，决定是否启动风机。 (9)停机时，应将空冷退出自动调整，通过手动调整降低各列风机转速，维持凝结水温度在35?以上。 (10)停机过程中，随着排汽量的减少，需停止某一列空冷列，先解列温度低的那列。 (11)负荷减到100MW以下，主汽流量小于150T/H投入高、低旁路系统。 m)打闸后立即关闭高低旁路阀，检查空冷岛各列蒸汽隔离阀应关闭，破坏真空。(空冷岛各列蒸汽隔离阀是否关闭，应就地检查) 6 空冷凝汽器发生冻结的现象分析及采取的措施 6.1 空冷凝汽器发生冻结的现象 如果机组运行处于“三低”(低气温、低负荷、低排汽压力)的工况下或者正在进行冬季启动，大大偏离了设计工况时,我们就要警惕 冻结的发生。具体现象表现为: (1)在起初的一段时间内排汽压力偏低，严重时可达到3,4kPa，凝结水过冷度偏高，运行风机转速偏高; (2)凝结水箱水位发生不正常的偏低现象，凝结水系统需要大量的补充水，而现场检查没有外部的泄漏现象。如果采取措施的话，则又会出现凝结水箱水位暴涨，必须进行放水的情况; (3)排汽管道(立管)内部有物体掉落的声音，凝结水管内有水击的现象; (4)经过一段时间的冻结以后，机组的背压迅速上升至一个与机组负荷、环境气温和风机的转速不对应的高排汽压力状态，并且居高不下; (5)就地检查，部分凝结管束的金属表面温度低于零度以下，甚至部分管束出现弯曲变形的情况; 6.2 空冷凝汽器发生冻结后采取的措施 (1)如果早期发现冻结，机组排汽压力还未上升，只是凝汽器金属表面温度下降至零度以下管束已结冻尚未堵塞时，应迅速提高机组的排汽压力，降低风机转速，利用蒸汽加热融化。注意水箱水位变化及管道振动情况。 (2)如果已经发生严重冻结，管束堵塞时，利用其它外界热源是不行的，因为空冷凝汽器的冷却功率是很大的，用外来热源加热是“杯水车薪”。这时应利用空冷岛上方的热空气来融化冰。利用风机的 倒转，吸取上方的热空气加热管束，同时注意机组运行排汽压力的安全。 (3)如果没有风机的倒转功能，则可使用一足够大的篷布罩于被冻管束上方，停用被冻管束的风机，利用邻机所吹出的热空气加热被冻管束以实现解冻。 7 结束语 通过上述分析和讨论，可以得出这样的结论，如满足下述设计和运行条件，即使在极其寒冷的气候条件下，空冷发电厂也可无冰冻运行: (1)采用经长期运行检验，具有良好防冻性能的换热元件; (2)选用容量适当、质量可靠的阀门、泵和抽空设备; (3)采用设计合理、可靠的控制监测系统; (4)对所有设备进行正确的安装和测试; (5)遵循空冷系统供货商提出的运行要求; (6)对所有关键设备定期进行检查和预防性维护。 该工程两台300MW直接空冷机组相继投产，并经历了严冬的考验,没发生过冻结的情况。对待空冷凝汽器的冻结，主要要作到精心操作、精心维护。防患于未然。提出以上论点，供同类型机组的安全过冬参考。 参考文献 ,1,邱丽霞.直接空冷汽轮机及其热力系统,M,.北京:中国 电力出版社,2006,(9). ,2,肖增弘.火电机组汽轮机运行技术,M,.北京:中国电力 出版社，2009,(1).