暢巨敏

直接空冷機(jī)組的防凍措施及冬季運(yùn)行

暢巨敏①

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司)

針對(duì)我國北方冬季環(huán)境溫度低,直接空冷機(jī)組凝給水易發(fā)生結(jié)凍現(xiàn)象,根據(jù)古交發(fā)電廠直接空冷機(jī)組的特點(diǎn),介紹了冬季啟停過程及防凍的方法。

直接空冷機(jī)組;防凍措施;冬季啟動(dòng);措施

山西古交發(fā)電廠位于山西省古交市。該廠當(dāng)?shù)氐湫蜌庀髼l件為：多年平均氣壓：902.6 h Pa,多年平均氣溫9.5℃,多年極端最高氣溫：39.1℃,多年極端最低氣溫：-22.4℃。汽輪機(jī)主要技術(shù)規(guī)范：汽輪機(jī)排汽壓力為15 k Pa,最大滿發(fā)背壓為45 k Pa。排汽通過大直徑管道進(jìn)入布置于主廠房A列前的空冷凝汽器,采用變頻軸流風(fēng)機(jī)使冷空氣流過空冷凝汽器(ACC),以使蒸汽得到冷凝,冷凝水經(jīng)過處理后回到鍋爐給水系統(tǒng)。

該空冷系統(tǒng)應(yīng)能滿足各種工況運(yùn)行,在冬季低負(fù)荷運(yùn)行以及機(jī)組在冬季的啟停過程中要有可靠的防凍措施,保證ACC管內(nèi)不凍結(jié),運(yùn)行風(fēng)機(jī)要根據(jù)環(huán)境氣溫、汽輪機(jī)排汽背壓、凝結(jié)水溫等能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)等,以求達(dá)到機(jī)組最大出力。

1 直接空冷凝汽器的防凍措施

1)空冷凝汽器防凍的基本手段?？绽淠鬟\(yùn)行和控制的三個(gè)任務(wù)：保持最佳的凝汽器壓力、最小的風(fēng)機(jī)電能消耗以及保護(hù)設(shè)備安全運(yùn)行。調(diào)節(jié)手段有兩種：空氣流量控制與蒸汽流量控制。

蒸汽流量控制就是控制空冷凝汽器管內(nèi)蒸汽的流量,保證管內(nèi)流動(dòng)的蒸汽足以加熱凝汽器;空氣流量控制就是控制流過空冷凝汽器脅片的空氣流量。

2)本空冷凝汽器的防凍措施從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行調(diào)節(jié)可分為：大橢圓形管束、與蒸汽分配管中心線等高的擋風(fēng)墻、內(nèi)部熱風(fēng)再循環(huán)、調(diào)頻風(fēng)機(jī)、K/D結(jié)構(gòu)的凝汽器及運(yùn)行保護(hù)方案。下面對(duì)其進(jìn)行論述。

a)大橢圓形管束。由于采用了大橢圓管束。如果管內(nèi)發(fā)生了凍結(jié),則橢圓形的管束就會(huì)向圓形脹去,從而減少了管束凍裂的可能性。

b)K/D結(jié)構(gòu)的凝汽器。為了防止凝汽器的凍結(jié),目前大型的空冷機(jī)組的空冷凝汽器都采用了順逆流結(jié)構(gòu)(K/D)。

低壓缸或低旁排出的蒸汽在差壓的作用下進(jìn)入蒸汽分配管,首先進(jìn)入順流凝汽器(K型),在管束外冷風(fēng)的冷卻作用下,蒸汽邊往下流邊凝結(jié)。凝結(jié)水與蒸汽以相同的方向流入低部聯(lián)箱,此時(shí)大部分的蒸汽(70%～80%)已在順流凝汽器中凝結(jié)。剩余的蒸汽與不凝結(jié)氣體一同進(jìn)入逆流凝汽器(D型),蒸汽邊向上流動(dòng)邊被凝結(jié)殆盡,凝結(jié)水在重力作用下與汽流逆向流回底部聯(lián)箱,不凝結(jié)氣體則被水環(huán)真空泵抽吸入大氣。

c)擋風(fēng)墻。電廠的空冷平臺(tái)上布置了與蒸汽分配管中心線等高的擋風(fēng)墻。采用這樣的布置后,在冬季能擋御寒風(fēng)直接吹在凝汽器管束,防止發(fā)生局部管束過冷而凍結(jié)的情況。它還有一個(gè)重要的作用是防止在夏季發(fā)生熱風(fēng)再循環(huán),影響機(jī)組的真空。

d)空冷凝汽器的運(yùn)行控制。空冷凝汽器防凍的常運(yùn)行只能進(jìn)行空氣流量控制,即調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向及啟動(dòng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量的控制。

只要蒸汽流量大于規(guī)定的最小流量,采用順/逆流結(jié)構(gòu)的空冷凝汽器可有效防止凍結(jié)。順流凝汽器一般在任何工況下都有蒸汽對(duì)其加熱;而對(duì)于逆流凝汽器,由于不可凝結(jié)氣體的影響,其上部還是要產(chǎn)生結(jié)霜凍結(jié)的現(xiàn)象,如果長期存在,就可能堵塞管束,甚至凍壞管子。所以當(dāng)環(huán)境溫度小于零下2℃時(shí),逆流風(fēng)機(jī)的回暖循環(huán)(WARMING UP)將被啟動(dòng),其動(dòng)作過程為第一列的逆流風(fēng)機(jī)將被停運(yùn)10 min,延時(shí)20 min后,第二列逆流風(fēng)機(jī)開始停運(yùn)進(jìn)行回暖,直至第六列也停運(yùn)進(jìn)行加暖完成一個(gè)循環(huán),這樣當(dāng)逆流風(fēng)機(jī)停運(yùn)時(shí),利用蒸汽可將其已凍結(jié)的部分融化掉。

3)當(dāng)逆流風(fēng)機(jī)已停止運(yùn)行,利用蒸汽加熱仍不見效。抽氣溫度低(特別是機(jī)組的真空嚴(yán)密性不合格或嚴(yán)寒季節(jié)),可手動(dòng)將逆流風(fēng)機(jī)置于反轉(zhuǎn),抽吸上部順流凝汽器排出的熱空氣對(duì)其進(jìn)行加熱化冰。

當(dāng)以上措施實(shí)施后,可保證凝汽器的安全運(yùn)行。但在特別嚴(yán)寒的季節(jié)或者機(jī)組的嚴(yán)密性不合格的情況下,還會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)水溫度、抽氣溫度偏低,甚至低于0℃,為此,設(shè)計(jì)了冬季保護(hù)的程序。

a)順流冬季保護(hù)。當(dāng)環(huán)境溫度小于3℃,本列的任一凝結(jié)水溫度小于15℃時(shí),本列逆流風(fēng)機(jī)被閉鎖在當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速不變;本列順流風(fēng)機(jī)以10%/min的速度下降,只有當(dāng)本列的凝結(jié)水溫度都大于25℃后,順流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速才停止下降,并以10%/min的速度上升至已被閉鎖的控制器的輸出值;否則將使順流風(fēng)機(jī)降到最低轉(zhuǎn)速,直至斷開停轉(zhuǎn)。

b)逆流冬季保護(hù)。環(huán)境溫度低于3℃,抽氣溫度小于15℃時(shí),本列的順流風(fēng)機(jī)將被閉鎖在當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速不變,本列逆流風(fēng)機(jī)以10%/min的速度下降,只有當(dāng)本列的抽氣溫度大于25℃后,逆流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速才停止下降,并以10%/min的速度上升至以被閉鎖的控制器的輸出值;否則將使逆流風(fēng)機(jī)降到最低轉(zhuǎn)速,直至斷開停轉(zhuǎn)。

2 直接空冷機(jī)組的冬季啟動(dòng)

1)冬季啟動(dòng)特點(diǎn)。冬季由于環(huán)境溫度低,對(duì)空冷機(jī)組的安全運(yùn)行造成一定的威脅。特別是在啟動(dòng)階段,蒸汽量如小于規(guī)定的最小流量,會(huì)造成空冷管束凍結(jié)的危險(xiǎn)。具體表現(xiàn)為：在起初的一段時(shí)間內(nèi)排汽壓力偏低,嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到2～3 k Pa,凝結(jié)水過冷度偏高,一定時(shí)間后,由于大量凝結(jié)水不斷集聚儲(chǔ)藏于排汽管道中,凝結(jié)水箱水位偏低,凝結(jié)水系統(tǒng)回收水量低,汽水流量嚴(yán)重不平衡,凝結(jié)水箱補(bǔ)水量不正常增加,排汽管道積冰嚴(yán)重。當(dāng)機(jī)組帶大負(fù)荷后,排汽管線和散熱片中出現(xiàn)涌水現(xiàn)象,局部出現(xiàn)水擊現(xiàn)象和積水冰凍現(xiàn)象,若處理不得當(dāng),可能因管道機(jī)械負(fù)載大,各沖擊振動(dòng)大面積冰凍而造成設(shè)備損壞。

2)冬季冷態(tài)啟動(dòng)方法。

a)機(jī)側(cè)開啟抽真空旁路門,啟動(dòng)水環(huán)真空泵,開始抽真空,抽真空到30 k Pa,停送備用真空泵,空冷風(fēng)機(jī)和油泵送電后,啟動(dòng)風(fēng)機(jī)油泵,油溫低可先啟動(dòng)電加熱,待油溫高于10℃后再啟動(dòng)油泵。

b)疏水排大氣,機(jī)側(cè)過、再熱器疏水,過、再熱器出口排氣閥開啟排空,點(diǎn)火時(shí)投入一支下層油槍,送風(fēng)量保持在35%額定值,汽機(jī)高壓旁路開至20%～30%。保持一支油槍運(yùn)行。同一層四角油槍按照1號(hào)角 —3號(hào)角 —2號(hào)角 —4號(hào)角順序每隔15 min切一次,進(jìn)行1 h的啟動(dòng)暖爐,就地檢查爐頂排空門排汽正常,各疏放水管道溫度正常升高,否則必須通知維護(hù)人員檢查管路是否結(jié)冰堵塞。

c)監(jiān)視爐本體各部膨脹正常后,增投運(yùn)行油槍對(duì)角的油槍,以后按1號(hào)角-3號(hào)角-2號(hào)角-4號(hào)角順序每隔15 min增投一支油槍,直到第一層油槍全部投入。

d)汽包壓力低于0.7 MPa,過熱器疏水門關(guān)閉以前,其它所有操作嚴(yán)格按正常方式進(jìn)行(高溫再熱空氣門保持開啟)。

e)汽包壓力達(dá)到0.7 MPa,關(guān)閉過熱器疏水門(高過入口集箱疏水門保持開啟),逐步開大高旁。

f)汽包壓力達(dá)到1.0 MPa后,利用高旁控制再熱器升壓率不大于0.05 M Pa/min,維持再熱汽壓在0.4 MPa以下,關(guān)閉高過入口集箱疏水門,保持高溫再熱器出口空氣門,疏水門開啟。

g)在鍋爐主汽流量低于10%BMCR(104.5 t/h)前,維持以上狀態(tài),利用爐膛出口煙溫探針,監(jiān)測(cè)煙氣指示溫度不高于538℃。

h)主汽壓力未達(dá)到3.2 MPa時(shí),必須逐漸開大高旁,以盡量增加鍋爐蒸發(fā)量,限制蒸汽升溫率。

i)在鍋爐主汽流量低于10%BMCR(104.5 t/h)后,當(dāng)再熱汽壓超過0.4 MPa后,關(guān)閉高再出口空氣門;當(dāng)再熱汽壓達(dá)到1.0 MPa時(shí),逐漸將輔汽源倒為再熱汽冷段帶。輔助汽源切換完畢后,關(guān)閉高再出口疏水門。j)當(dāng)蒸汽溫度接近汽機(jī)沖轉(zhuǎn)參數(shù)而鍋爐蒸發(fā)量不足13%BMCR(136 t/h)時(shí),必須進(jìn)一步壓低火焰中心,進(jìn)風(fēng)量不可過大。

k)一次風(fēng)機(jī)具備啟動(dòng)條件時(shí),啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī),作好投粉準(zhǔn)備。

l)在鍋爐主汽流量達(dá)到13%BMCR(136 t/h)后,逐漸開啟低旁,并開大高旁,同時(shí)增加燃料,在30 min內(nèi)將鍋爐蒸發(fā)量增加至15%BMCR(160 t/h),控制各受熱面金屬不超溫,過、再熱汽升溫率、升壓率符合冷態(tài)啟動(dòng)曲線要求。

m)汽機(jī)沖轉(zhuǎn),空冷進(jìn)汽后,由于環(huán)境溫度低,排汽可能在汽水循環(huán)過程中結(jié)冰,表現(xiàn)為：在起初的一段時(shí)間內(nèi)排汽壓力偏低,嚴(yán)重時(shí)只有2～3 k Pa,凝結(jié)水過冷度偏高,此時(shí)盡快開大低旁,并網(wǎng)帶負(fù)荷。監(jiān)視空冷各列抽氣溫度和凝結(jié)水溫度,待各列凝結(jié)水溫度、抽汽溫度接近并高于環(huán)境溫度后,視情況先后啟動(dòng)逆、順流風(fēng)機(jī),條件成熟時(shí),投入自動(dòng),有時(shí)各列管路阻力不均,則會(huì)出現(xiàn)有幾列進(jìn)汽,其它列不進(jìn)汽的現(xiàn)象。使空冷散熱器的總散熱面積減少,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響機(jī)組的背壓值,應(yīng)注意及時(shí)調(diào)整。

n)機(jī)組未并網(wǎng)前,維護(hù)鍋爐蒸發(fā)量在17%BMCR(180 t/h)。

o)并網(wǎng)后,應(yīng)盡快增加負(fù)荷20%以上,在負(fù)荷大于25%時(shí),逐漸投入高低加熱器,切換除氧器汽源為抽汽自帶。

p)如機(jī)組在短時(shí)間內(nèi)不具備并網(wǎng)加負(fù)荷條件時(shí),必須維持鍋爐蒸發(fā)在17%BMCR(180 t/h)以上,并保持高低壓旁路開啟;如鍋爐蒸發(fā)量低于15%BMCR(160 t/h)應(yīng)將輔汽汽源切至鄰機(jī)帶;如鍋爐蒸發(fā)量低于13%BMCR(136 t/h)且30 min內(nèi)不能恢復(fù),必須關(guān)小高旁,降低再熱汽壓力至1.0 MPa以下,開啟高再出口疏水門,關(guān)閉低旁,停止向空冷排汽。

q)以后操作按機(jī)組啟動(dòng)的正常方式進(jìn)行。

3 直接空冷機(jī)組的冬季運(yùn)行注意事項(xiàng)

1)在機(jī)組正常運(yùn)行中應(yīng)按規(guī)程規(guī)定加強(qiáng)巡視檢查。用測(cè)溫儀定期測(cè)量空冷塔上凝汽器的外部溫度,并觀察抽空氣管道、凝結(jié)水管應(yīng)無振動(dòng),外部無結(jié)霜、結(jié)冰現(xiàn)象。

2)在保持機(jī)組的排汽壓力要求的同時(shí),還應(yīng)控制抽氣溫度高于35℃,每一列的凝結(jié)水的過冷度(機(jī)組的排氣溫度 -每一列的凝結(jié)水的溫度)低于6℃。

3)正常運(yùn)行時(shí),空冷風(fēng)機(jī)應(yīng)投入自動(dòng)控制,并注意自動(dòng)控制正常,冬季保護(hù)、回曖保護(hù)動(dòng)作正常。當(dāng)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)控制動(dòng)作而不能滿足本措施要求時(shí),應(yīng)立即手動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),同時(shí)通知有關(guān)單位處理。

4)在調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí),在逆流風(fēng)機(jī)和順流風(fēng)機(jī)應(yīng)共同進(jìn)行調(diào)節(jié),如升高抽氣溫度時(shí),不應(yīng)一味地降低逆流風(fēng)機(jī),還應(yīng)降低相對(duì)應(yīng)的順流風(fēng)機(jī),調(diào)整凝結(jié)水溫度的方法相同。

5)在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中,應(yīng)勤調(diào)慢調(diào),每個(gè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化不能超過10%/min,密切注意各個(gè)參數(shù)的變化,一定要保證機(jī)組的排汽壓力正常的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié),防止出現(xiàn)只顧抽氣溫度、凝結(jié)水溫度的升高,而不管整個(gè)機(jī)組的安全運(yùn)行情況。

6)當(dāng)自動(dòng)控制程序運(yùn)行正常,逆流風(fēng)機(jī)已停運(yùn)而空冷系統(tǒng)的抽氣溫度低于10℃,則將逆流風(fēng)機(jī)切為手動(dòng),運(yùn)行倒轉(zhuǎn)程序。在此期間,應(yīng)特別注意排汽壓力、環(huán)境溫度的變化。當(dāng)對(duì)應(yīng)的抽氣溫度上升到35℃時(shí),應(yīng)停止風(fēng)機(jī)的倒轉(zhuǎn),將其投入自動(dòng)控制。

4 結(jié)束語

古交發(fā)電廠2臺(tái)300 MW直接空冷機(jī)組投產(chǎn)后,經(jīng)歷了嚴(yán)冬的考驗(yàn),只要認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)防凍措施,空冷系統(tǒng)是可以安全度過嚴(yán)冬的。

Anti-freeze Measuresand Winter Operation of Direct Air-cooling Unit

Chang Ju-min

The ambient temperature in winter in northern of China is low,direct air-cooling unit condensate water prone to f reezing p henomenon,according to characteristics of a direct air-cooling unit in Gujiao power plant,introduces process and anti-f reezing method of winter start and stop.

Direct air-cooling unit;Anti-f reeze measures;The winter starting;Measures

TD612

B

1672-0652(2010)增刊 -0030-03

暢巨敏 女 1979年出生 2000年畢業(yè)于太原電力高等專科學(xué)校 助理工程師 古交‘ 030206

2010-03-30