（新疆石河子天富南熱電有限公司，石河子市，832000） 劉 靜

1 空冷簡介

采用上海汽輪機廠制造的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、直接空冷抽汽凝汽式汽輪機。隨著時間的推移，以防凍為核心問題，多樣的結凍現(xiàn)象層出不窮，正常運行的逆流單元發(fā)生覆雪的問題是多年運行少見的，常常伴有翅片變涼、變形的現(xiàn)象。圖1反映了翅片覆雪的現(xiàn)象。圖2、圖3和圖4 反映出空冷風室內(nèi)部觀察翅片變形、變涼的特征。

圖1 空冷翅片覆雪的圖片

圖2 直接空冷的雙排翅片管束

空冷逆流單元翅片的內(nèi)部結構是空冷進汽管與抽空氣管組成的單元，在頂部翅片管束入口布置有凹槽，抽空氣的管束頂部與進汽管隔斷，連接到了抽空氣的真空泵系統(tǒng)，以抽去空氣和不凝結的氣體。

圖3 空冷風室內(nèi)部一側圖片

圖4 空冷風室內(nèi)部對側圖片

2 設計應與實際相結合，考慮設計余量，保證機組參數(shù)在規(guī)定范圍。

由于大氣污染防治工作的不斷推進，2010年所設計的直接空冷系統(tǒng)未充分考慮節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保要求，不足以滿足企業(yè)安全、環(huán)保發(fā)展的核心利益，而今提出了新要求，不僅存在鍋爐因技改造成容量嚴重不足的重大設計缺陷，鍋爐容量由于脫硫脫硝等新增設備的影響，運行過程中常常出現(xiàn)引風機全壓高造成失速風險，由于煤質(zhì)變差造成結焦的影響，機組出力受到了極大的限制，原來1 180t/h的蒸汽，在冬季機組出力嚴重不足，產(chǎn)汽量也只有800t/h。因此，不僅需要對電、熱負荷進行合理分配，還應對配煤及時進行調(diào)整。

表1 冬季啟動時最小防凍熱負荷和周圍環(huán)境溫度的關系

表2 真空變化對凝結水溫度影響對比

汽輪機設備系統(tǒng)由于生產(chǎn)需要、市場需要，也進行了余熱利用系統(tǒng)和零出力系統(tǒng)的技改，原設計低壓缸排汽只去空冷，經(jīng)過技改，原來的排汽量分流至新增的余熱利用的高背壓系統(tǒng)和深度調(diào)峰的零出力排汽凝汽器，余熱利用常常需要15℃溫差的低壓缸的排汽量，而零出力設備也需要20℃溫差低壓缸的排汽量，綜合起來有35℃溫差，這些低壓缸排汽未進入空冷系統(tǒng)，由于環(huán)境溫度降低，電負荷不變而熱網(wǎng)供水溫度提高，EGV 不斷關小，不僅容易出現(xiàn)低壓缸鼓風摩擦，還使空冷進汽量更少。因此，投入了高背壓和零出力的同時，相應的通過減少空冷列數(shù)來實現(xiàn)，保證了空冷滿足防凍要求的最小進汽量，對低壓缸排汽量進行合理的分配，然而空冷翅片變涼變形情況仍然常常出現(xiàn)，以至于出現(xiàn)翅片覆雪的現(xiàn)象。（見表1）

3 翅片覆雪的原因分析

3.1 理論分析

由于環(huán)境溫度低，空冷逆流單元的結構特點和工質(zhì)的熱力學特點，決定了翅片管束變涼、變形是常常發(fā)生的，應定期進行現(xiàn)場檢查，及時調(diào)整相應的運行參數(shù)。通過對翅片管束進行測溫，觀察變涼變形的范圍，判斷出對應空冷各列的進汽量是否適當。

帶有抽空氣管的逆流翅片容易結凍，主要原因就是與進汽管道是否隔斷，空氣空是否含有水分有關，隨著環(huán)境溫度的降低，其狀態(tài)也會不同。抽空氣溫度和凝結水溫度在35℃至70℃范圍，會出現(xiàn)水蒸汽，水的蒸發(fā)會在管內(nèi)會形成珠狀凝結和膜狀凝結，在管壁受到凝結的水受到自然冷卻和風機冷卻后，溫度過低時就會出現(xiàn)變涼及結冰現(xiàn)象。

表3 真空的變化對煤耗的影響

空冷翅片變形原因之一是因為空冷進汽量不均勻，由于順流、逆流單元結構不同，39個20m長的翅片管束構成一個翅片組，同樣一個風室，有的翅片組進汽多，有的翅片組進汽少，進汽量少到一定程度時，發(fā)生了變涼變形。

空冷翅片變形原因之一是因為空冷風機風壓分布不均衡，風向單一，致使部分翅片受風壓大和風向單一的影響而發(fā)生變形，比如說某列空冷風室單元兩側，一側發(fā)生變形的少，另一側發(fā)生變形的多，就說明了風進入風室后，風向直吹對翅片的影響較大，風機的頻率確定了風壓的大小，受空冷風機機械特性的影響，偏向某處的頻率較高，而偏向某處翅片頻率較少的地方，翅片變形情況不同，受風壓高、風向直吹的翅片就會發(fā)生變涼變形。試想，仿照引風機、一次風機入口和出口，是否安裝在空冷風機入口，對各個風室結凍情況進行對比分析。

翅片變形規(guī)律符合熱脹冷縮規(guī)律，對現(xiàn)場管束觀察發(fā)現(xiàn)，熱管束往往發(fā)生變形，涼管束常常是直的。

3.2 現(xiàn)場實測

翅片覆雪下方管束肯定是涼的，管束已發(fā)生變涼和變形，經(jīng)過對比翅片覆雪管束和不覆雪管束的敲擊聲音，從聲音進行判斷翅片管束是不是空的，經(jīng)過現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)管束內(nèi)部并未結冰。一旦管束發(fā)生變涼、變形、結冰現(xiàn)象，及時進行回暖處理。

做一個實驗，將運行列抽空門后放空氣接至停運列翅片回水集箱底部，對停運列進行烘烤，融化的水流過這段管道時，整個管道截面發(fā)生的結冰現(xiàn)象，堵塞了整個管道。

表2對某個風室各個參數(shù)結合現(xiàn)場實際情況進行對比分析，觀察環(huán)境溫度、真空、某風室凝結水溫度及其偏差、抽空氣溫度及其偏差。

從表2 中，可以看出，真空受風速、風向變化一般不穩(wěn)定，而凝結水溫度和抽空氣溫度隨真空變化而變化，影響較大。

當發(fā)現(xiàn)該風室翅片覆雪后，邊檢查邊回暖。從最初的翅片管束下每根管束上部和中部管束零下25℃，下部與集箱連接處一直25℃。頂部接抽空氣管束的翅片涼的較多，而未接抽空氣管束的接口處的涼的少、變形的也少，這是由于逆流翅片特有的結構所致。即使都接抽空氣管的管束，有變涼和是否覆雪的區(qū)別，這是風機頻率和真空值的調(diào)整所致。之所以能回暖成功，是因為翅片與集箱連接的下部并沒有變涼，以及回暖方式的多樣，提供了回暖成功的可能性。

翅片管束每組39 根管束，其中，在覆雪的兩組翅片管束中，回暖的程度也是了反復，一組翅片覆雪較少的，有6根變涼變形，也可能會增加或減少一根，而另一組翅片覆雪較多的，變涼變形的根數(shù)也發(fā)生變化，最初的18 根變形變涼，到6 根涼的+5 根熱的+15根熱的，涼的溫度都很低，熱的管束已然是正常狀態(tài)。

空冷回暖是否成功需考慮的因素：空冷風機運行的時間、環(huán)境溫度變化的時間段、真空變化的幅度、空冷進汽量的多少。以上幾個因素是需要及時進行調(diào)整、觀察監(jiān)測的。比如說：空冷風機運行時間為10:29-12:03，12:30-13:30環(huán)境溫度最低時間段為5:40-7:40，這時真空仍然保持較高，空冷風機頻率沒有調(diào)低，那么覆雪并沒有融化。在覆雪融化的過程中，真空會突然快速變化，注意監(jiān)視真空和背壓，及時調(diào)整變頻、控制風機的運行臺數(shù)。

凝結水溫度偏差大可能會造成翅片變形，可能有兩種情況，一種情況是因為真空高、風機變頻未減小，使翅片變涼變形，另一種情況是因為覆雪發(fā)生融化，管束里已通流，造成一側凝結水溫度高、另一側凝結水溫度低。當然還要考慮其中有一個原因是溫度測點有故障，與實際不符。凝結水溫度沒有偏差，說明真空不高，存在余量，可以適當提高真空，或者真空本身不高，因各個管束的進汽量均勻使的兩側凝結水溫度一致。

環(huán)境溫度-19℃，真空維持-89.08KPa，真空與負荷、空冷運行列數(shù)的規(guī)定不一致，由于技改的原因，仍需要找出其對應的規(guī)律，真空高、煤耗少，空冷耗電率高，按經(jīng)濟指標的規(guī)定進行甄別、調(diào)整。下圖是化凍過程中真空變化的情況：

圖5 第一天覆雪時的真空趨勢

圖6 第二天回暖時的真空趨勢

圖7 第三天回暖時的真空趨勢

圖8 回暖成功后的真空趨勢圖

通過圖5 至圖8、表3 可以看出，煤耗的變化受供熱量的影響較大，低位發(fā)熱量高，使得煤耗的變化更加明顯?；瘍銮罢婵粘３］^低，在-80KPa 到-85KPa 之間，而且真空變化較大，化凍后，真空較為穩(wěn)定。

4 結論

通過對翅片覆雪情況的觀察，發(fā)現(xiàn)真空、環(huán)境溫度是自變量，而凝結水溫度和抽空氣溫度是因變量，在維持真空不變的情況下，凝結水溫度和抽空氣溫度的變化趨勢是一致的，當這種變化趨勢不一致時，說明真空過高或者是正在化凍，凝結水溫度可能會偏差較大，或一側凝結水溫度低，另一側凝結水溫度高，某一列的抽空氣溫度低、另一列的抽空氣溫度高，出現(xiàn)偏差。因此需要對空冷的特性進行分析，使得空冷能維持在合理的運行區(qū)間或者是壓紅線運行，或者偏向紅線正常運行的一側運行。