浅谈火力发电厂间接空冷系统控制技术

浅谈火力发电厂间接空冷系统控制技术

袁龙

（华电重工股份有限公司北京市100070）

摘要：在火力电厂中，锅炉将水加热成为高压高温的蒸汽，然后推动汽轮机工作促使发电机发电。将汽轮机做工之后的废汽排入到冷凝器中，和冷却水进行热交换之后凝结成水，再利用给水泵进入到锅炉中循环使用。而间接空冷系统的主要作用就是将废热冷却水在间冷塔中和空气进行热交换，以此来将废热传输至空气中。本文主要分析了火力发电厂间接冷却系统的工作原理，然后对其各种工况进行了详细的说明。

关键词：火力发电厂；间接空冷系统；控制技术

0.引言

本文主要就是以某一个火力发电厂的间接空冷系统为例来进行分析，该火力发电厂主要就是采用表凝式间接空冷系统。启动给水泵小汽机和主机气轮机排气都是会进入到主机表面式凝汽器，而在表面式凝汽器中循环冷却水也是能够进行完热交换，之后再经由循环水泵将循环冷却水送到间接空冷系统中，然后借助于间接空冷系统进行统一的冷却，而循环水泵则是应该布置在空冷塔附近。在空冷塔进风口处的圆周上三角垂直布置空冷散热器，每一个冷却三角进风口处都有布置能够调开度的百叶窗。

1.火力发电厂循环水泵系统分析

本工程在1号机组和2号机组这两者之间设置一座间接空冷塔，循环水泵的位置在塔热水入口侧。两台机组共用一个循环水泵房，其位置就在冷却塔的附近。每一台机组都配备三台循环水泵，循环水泵主要就是利用定速电机来进行工作[1]。两台机组间冷系统主要就是通过单元制的模式进行运行，每一台机组在任何的情况下都是必须得投入最少两台循环水泵，这主要就是因为本项目的循环水泵是使用定速电机。单台泵在实际的运行过程中系统总水阻比较低，泵运行点和设计点也是偏离较大，进而循环水泵电机则是存在着较大的过载风险。如果在冬季的时候单台循环水泵运行，那当运行泵出现故障的时候将会使得管束出现冰冻的情况，如下图1：

当两台机组在夏季并且不同负荷情况下运行的时候，空冷塔内的热空气气流将会产生相互作用，这样也就会使得高负荷机组的空冷散热器冷却能力下降。而在冬季运行的时候，管束冻结风险将会加大。在冬季低负荷运行的时候采用全扇区全流量的运行方式比较合适。机组在4℃环境下运行的时候就是处于冬季运行工况。首先就是为了更好的避免冷水出水的温度太低，应该让循环水系统处于全流量的运行状态。然后就是在低负荷的防冻工况中，使用扇区退出运行的方式就不合适。当扇区退出运行的时候，那塔内的气流将会不均匀，而这也就加大了管束冻结的风险。同时旁路阀会自动的打开，以此来有效的控制住系统水阻以及管束内的水流速。如果进入管束中的水流量减少，那管束冻结风险也会加大。除此之外，在扇区退出运行的时候，如果局部未排净水出现冻结的情况，那将会使得阀门故障，进而加速管束以及管道的腐蚀。所以扇区退出运行也是被视作一种事故工况。而合理的调节百叶扇开度则能够很好的控制水温，实现防冻的目的。因此所有的百叶窗应该时刻保持着统一开度，以此来有效的保证塔内流场均匀。

2.火力发电厂间接空冷塔系统控制技术分析

冷却塔系统的可控设备主要包括扇区排水电动蝶阀、紧急放水阀、输水泵、地下储水箱水位以及排水电动蝶阀和充水电动蝶阀等等。冷却塔系统的仪表主要分为用于监视的仪表以及参与控制仪表。参与控制的仪表主要包括膨胀水箱温度、膨胀水箱液位、扇区冷水出口温度、塔外环境温度、地下水箱液位以及循环水热水总管温度。其他的仪表都是被用来监视的。

2.1膨胀水箱系统和水位平衡

每一台机组都应该设置一台独立的高位膨胀水箱，而水箱的顶部则是应该和大气联通。膨胀水箱的位置应该设置在塔内膨胀水箱的平台上，而其容积能够满足充满一个扇区容积的要求，并且其属于常压系统。间接空冷系统的基本压力主要就是通过膨胀水箱中的水位来控制，其中的水位还控制着冷却三角顶部水位。

在膨胀水箱液位太低的时候，管束不能够满水运行，进而使得大量的空气进入到循环水系统中，导致管系震动，同时还会损伤到循环水泵。而在冬季运行的时候将会使得管束出现冻结的情况。整个间接空冷循环水系统都是时刻处于封闭的状态，其中的水平衡主要就是由膨胀水箱中的水位来进行控制[2]。这主要的目的就是为了更好的满足系统正常运行时的水位以及启动时扇区充水水位的要求，其在正常运行的时候能够有效的保证冷却三角顶部的排空气立管中水位足够，进而水循环运行也是十分的稳定。

2.2旁路电动蝶阀与流量平衡

每一台机组都会设计两个旁门路，以此来保证两个机组各自循环水系统中的流量平衡，而保持流量平衡的主要目的就是以下几点：（1）在扇区还未投运的时候建立循环水回路；（2）保证系统总水阻一直处于合理的范围，确保凝汽器、空冷管束以及循环水泵不会出现超压的情况；（3）控制空冷管束中的水流速，以免管束磨损快速；（4）科学的匹配投运扇区流量以及旁路流量，提升管束的防冻性能以及散热性能。

当机组扇区还未投运的时候，两个旁路阀门都是处于开启的状态，而循环水主要就是通过旁路来进行循环的建立。而在短时停机的时候，扇区退水的同时还会开启两个旁路阀门，这样也就会使得循环冷却水系统一直处于热备用的状态。而在非全部扇区投运的时候，旁路电动蝶阀的开启数量与扇区投运数量相匹配，以此来有效的保证系统流量的平衡。

2.3冷却扇区系统与温度控制

扇区系统主要就是由扇区热水进水管道、扇区冷水出水管道、冷却三角、百叶窗、扇区冷热环管以及排气管道等所组成。每两个百叶窗会通过一个共用执行机构来进行调节。两台机组冷却扇区主要就是利用间隔布置方式。首先就是扇区充水，当机组中至少有一台循环泵运行的时候，其中的冷却水系统将会直接通过旁路来建立水循环，而这个时候则是能够逐个的对冷却扇区充水。然后就是扇区排水，这也就是说扇区退出运行。当关闭冷水电动蝶阀和扇区热水，打开冷水电动蝶阀和扇区热水的时候，扇区中的水将会直接通过排水管道流入地下水箱中，这也就是扇区退出运行。最后就是温度控制，扇区冷水出水管道上会安装三至PT100来进行扇区水温的监控。合理的利用百叶窗开度调节能够有效的控制系统中的循环水水温。在夏季运行的时候，百叶窗会处于全开的状态，而在冬季运行的时候，则是需要调整百叶窗开度来进行循环水水温的控制，以免其处于防冻温度以上。

循环水热水温度和汽轮机排汽背压相对应。而降低循环水的水温能够将汽轮机排汽背压降低下来，这样也就能够有效的提升机组出力。不过当排汽背压降到汽轮机阻塞背压的时候，那降低冷却水的温度对于机组出力的提升而言作用也就不大了。

3.结语

综上所述，间接冷却系统的各种联锁要求以及逻辑控制方面要求的主要目的就是为了更好的保证间冷系统的设备安全以及运行的安全，同时这样也是能够确保火力发电厂机组稳定并且安全的运行，实现安全生产这一重要的目的。本文主要就是结合多年的工作经验对间接空冷系统控制技术的一些想法和总结，希望能够对相关人员有所帮助。

参考文献：

[1]郑鹏，李晓玲.火力发电厂间接空冷系统控制技术[J].工程技术：全文版，2016（5）：00292-00295.

[2]张长志，张应田，刘卫平，等.大型火电机组间接空冷自动控制系统优化[J].资源节约与环保，2014（2）：21-21.