350MW超临界间接空冷机组冬季防冻措施研究

350MW超临界间接空冷机组冬季防冻措施研究

胡贤军

（国电库尔勒发电有限公司841000）

摘要：空冷降温方式是电厂采取的机组排汽冷却的主要方式，具有明显的优势和性能。冬季运行时，如果操作不当很容易引起空冷机组的冻结，造成设备的损坏。本文结合250MW机组进行空冷机组防冻分析，探讨了冬季易发生冻结的原因，并提出了相关的防冻措施，以期为相关的操作运行提供参考。

关键词：超临界；间接空冷机组；防冻

1引言

电厂机组的空冷主要分为两种，即直接空气冷却系统和间接空气冷却系统，而间接空气冷却系统又可以分为表面式空气冷却系统和混合式空气冷却系统两种。目前，空冷系统在国内电厂中的应用较为广泛，具有显著的优势。据相关的统计报告，电厂中的间接空冷系统在冬季应用过程中容易出现冻结，影响装置的正常运行。间接空冷系统一般采取翅片铝管作为散热器，由于管壁薄，冬季运行时常常冻裂，因此本文针对这一情况进行分析，对空冷散热器冻结的原因进行了探讨，并提出了相应的防冻措施。

2间接空冷系统简介

间接空冷系统的运行过程如下，汽轮机的排汽进入表面凝汽器的凝汽侧，与进入冷却侧的循环冷却水进行换热。换热后，排汽凝结成液体水进入锅炉给水循环系统，经过一系列处理后进入锅炉，而换热器冷却侧的循环冷却水吸热后进入空冷塔与空气进行换热，换热后进行循环冷却系统，继续与汽轮机的排汽进行热交换。间接空冷系统主要包括循环冷却水系统、空冷散热器补水稳压系统、空冷散热器补水、排水系统和空冷散热器清洗系统等。图1表示间接空冷系统的示意图。

图1间接空冷系统示意图

3空冷散热器冻结的原因

3.1散热管内的液体流速较低

根据流体力学的相关知识，可以得知，管内液体的流动速度在中心区域较大，而靠近管内壁的速度较小。如果散热管内的液体整体速度较低时，管内壁的速度更低，如果速度低到一定的程度，其换热模式将由对流传热变为热传导，而热传导的传热速度远远低于对流换热，导致管内壁处的温度降低，导致液体在此处冻结。冻结后的液体形成流动阻力，进一步使得冻结恶化。据相关的统计，如果循环冷却水在管内的流动状态呈现层流，且外界环境温度小于零时，管内的液体极易发生冻结。

3.2环境温度过低

环境温度过低，空冷塔的百叶窗角度调整不合适等都会导致换热管内的液体出现过冷度增加的趋势。一般情况下，空冷换热器设置在空冷塔的进风处，空冷塔的进风方式为自然进风。而在热负荷一定的情况下，换热量的多少直接由空气的干球温度决定。整个系统在冬季严寒状态下运行，空冷器中冷却水的过冷度较大，如果温度过低，其过冷度也较大。另外，散热器的翅片直接在空气中暴露也增加了管内液体出现冻结的可能，即便依靠百叶窗调节进风量也不能有效的缓解冻结发生。管内液体冻结使得翅片管变形，设备损坏。

3.3温度测点数量不足

由于空冷系统中的冷却管数量众多，不可能做到监测每条冷却管的温度。在冬季环境中，由于回水的温度较低，测点的分布不均，不能完整地监测每条冷却管的温度，加大管内液体冻结的可能性。

3.4杂质堵塞冷却管

由于冷循环水的水质不合格，杂质堵塞了管束。当冬季环境温度较低时，导致了管束被冻损。

4间接空冷系统冬季防冻措施

4.1系统运行中的防冻措施

（1）百叶窗调整控制措施

首先，系统冬季运行过程中，需要定期对百叶窗的开度进行同步校验，如果遇到极严寒的天气应适当增加校验调整的次数。防止因为百叶窗的故障发生冻结。具体的校验过程如下，首先将百叶窗的自动调整系统关闭，在关闭自动调整系统之前记录百叶窗的开度及扇区的出水温度。在记录相关的数据之后，将所有的百叶窗全部手动关闭，然后查看控制页面是否显示百叶窗为全部关闭的状态。然后将百叶窗调整到校验前的参数数值，观察是否存在开度不一致的情况发生。在校验过程中如果出现问题，应该及时进行维修。

在冬季运行中，要密切关注百叶窗的控制和调整，禁止随意关闭其自动控制程序。冬季系统试运行期间，一般当环境温度<-5℃时，空冷各扇区最低冷却柱温度不得低于10℃。当环境温度>－5℃时，空冷各扇区最低冷却柱温度不得低于8℃。

（2）循环水泵的运行方式调节

循环水泵的调节要结合各扇区的运行投运情况进行，一般控制调节的原则为不冻结的前提下保证最佳的真空度运行。循环水泵的投运和停运调整措施主要为：当循环水泵为工频调整时，水泵的开启和关闭都应和液控蝶阀同步进行，并且当DCS界面中水泵出口压力上升时，停止循环水泵的运行。而当循环水泵为变频调整时，开启水泵的同时应该关闭液控蝶阀，待水泵的频率升高至25Hz时开始蝶阀，水泵停运中，频率将至25Hz时关闭蝶阀。冬季，扇区的出水温度仍然无法达到22℃以上，应立即启动第3台循环水泵或增加机组负荷。

4.2机组停运后的防冻措施

机组停运后，每天定时进行补水措施，一般情况下启动2台补水泵，并行运行2小时。将地下储水箱中的水通过补水泵泵入膨胀水箱内，使得水从膨胀水箱溢流回到地下水箱，促使膨胀水箱内的水流动加快，防止冻结。换水过程中，仔细检查各设备，如有异常情况立即处理。查空冷塔内的排水槽是否积水，防止排水槽冻裂。冬季停机后，应尽快停运所有的循环泵，并开启冷热水管道的紧急泄水阀，并将系统内地面上的水排入地下储水箱。

4.3事故情况下的防冻措施

如果机组发生故障，且在短时间内不能修复时，需要采取措施进行防冻处理。首先将所有的扇区退出运行，并实时监测其出水温度。如果循坏水泵跳闸，应该开启备用泵，防止单台循环泵过负荷跳闸或扇区冷却管束内的水流速过缓，导致管束冻损。

5结语

间接空冷机组的防冻措施研究对于提升系统运行稳定性具有积极的作用。在分析间接空冷机组冬季冻结原因的基础之上，对相关的防冻措施进行探讨，可以有效地降低冬季机组冻结的发生概率，提升系统运行的稳定性。

参考文献

[1]梁金丽,赵典满.350MW机组间接空冷系统冬季防冻控制及系统优化[J].冶金动力,2015(2):32-34.

[2]胡海勃.涿州热电新建项目间接空冷控制系统及运行维护对策[J].工程技术:全文版,2016(12):00221-00221.