300 MW 直接空冷供热机组防冻措施探讨

1、300 MW直接空冷供热机组防冻措施探讨发表日期：2008 年1月30日0 概述包头第二热电厂扩建工程的 3号、4号机组为东方汽轮机厂设计制造的300 MW 亚临界、中间再 热、单轴、双缸双排汽直接空冷凝汽式供热机组，空冷部分采用比利时 SPX 公司冷却技术。采用高 中压合缸结构。该工程由山西电力勘测设计院总体设计、山西电建二公司承建、黑龙江电科院调试。 3 号机组于 20061215T18：18 完成 168 h 时试运，投人商业运营，于 2006 1217 开始进行采 暖抽汽供热，该机组是我国首台投人运营的直接空冷凝汽式供热机组直接空冷系统的结构与功能11 系统构成以 3 号机组为例，汽轮

2、机的排汽通过 1 条直径 5 500 mm 大直径的排汽管道进人布置于主厂房 A 列前的空冷凝汽器。空冷凝汽器是由凝汽器管束和风机组组成，单台机组空冷凝汽器（简称ACC）由6 歹U、每列5个单元组成。由东向西1-6列排序，每列第l5单元由北向南排序。空冷凝汽器共有300 片换热管束和 30 台直径为954 m 的轴流风机，每台风机向 10片管束供风（1 个空冷凝结器单元）。 在这个系统构成中，300片翅片管束总换热面积838 050 m2,其中252片为顺流管束，48片为逆流 管束。每列5 个单元中，其中4个空冷凝汽器单元为顺流单元，位于每列中部的1 个为逆流单元。在 逆流单元中，其中 8片为

3、逆流管束，两侧分别布置1 片顺流管束。12 功能从汽轮机排出的蒸汽经由主排汽管道、管道系统分流形成 6个上升管，进人水平蒸汽分配管后进 人凝汽器管束。凝汽器为A型架构，每个单元由平行排列的大量单排钢管铝翅片管组成，每个单元的 管束构成夹角为59、50。60、50。的A型架构。其上端同蒸汽分配管焊接，下端与凝结水联箱联 结。凝汽器下部的变频轴流风机提供冷却风，冷空气流量由变频控制器调节风机转速来实现。蒸汽在 翅片管内被冷凝，同时，冷却空气穿过翅片管外表面带走热量。在顺流凝结器翅片管束内，凝结水的 流动方向与蒸汽流动方向相同，大约80的蒸汽被冷凝，剩余的蒸汽和不凝气体进人逆流凝结器。 逆流单元主要

4、作用是排除不可凝气体和防冻。在逆流凝结器翅片管束内，水流和蒸汽方向相反。通过 这种方式，凝结水从蒸汽中获得热量，避免发生过冷却现象而冻结。凝结水联箱汇集的凝结水通过回 水管道自流到汽机房排汽装置。逆流管束的顶部有1 个管箱，凝汽器中的不凝结气体通过管箱上的抽 空气管被抽出与抽真空设备相连接。抽真空设备由 3 台水环式真空泵组成，启动时， 3 台泵均需投 人运行；在正常运行时1 台真空泵运行即可维持真空。该空冷系统的设计特点为：排气装置与凝结 水箱合二为一；在冬季时第 3 列可以在全逆流模式下运行即整列全部从凝结水联箱下部进汽。在冬季启动时。当环境温度低于一 3 qC和蒸汽载荷小于10%的情况下

5、。ACC将通过第3列以全 逆流模式运行。该列的凝结水隔离阀和抽真空隔离阀保持全开，蒸汽隔离阀保持关闭。其他列的凝结 水隔离阀、抽真空隔离阀、蒸汽隔离阀保持关闭。通过打开全逆流模式管道上的蒸汽隔离阀蒸汽从 第 3 列凝结水联箱下部进汽通过逆向流动模式获得冷凝即剩余蒸汽和不可凝结气体向上流动， 而凝结水向下流人凝结水联箱。不凝结气体在蒸汽分配管顶部汇集通过安装在蒸汽分配管上的抽 空气阀被真空泵抽走残余的不凝结气体汇集到逆流凝汽器管束顶部被真空泵抽走。13 设计运行数据直接空冷设计运行数据见表1 所示。冬季运行防冻措施21 入冻前的设备防冻措施设备出厂要求环境温度低于o qC，空冷机组运行必须采取防

6、冻措施。根据现场实际情况，在 设备方面采取如下防冻措施：将第6列进汽蝶阀、抽真空阀、凝结水阀关闭严密马达停电。因临时端没有挡风墙，为减 少从临时端进人空冷散热器的风量在第6列散热器上覆盖帆布；将每列的第1单元(即从北数第1排风机)空冷风机停电在风机人口防护网上用帆布封堵；每列的进汽蝶阀加装半热带；运行中将每列人行道的门关闭，减少风在各单元之间的流动；进行空冷岛系统的正压气密性试验，对系统进行查漏堵漏，要特别注意检查安全门、防爆门 的严密性。2. 2机组启、停时的防冻措施2. 2. 1冬季机组冷态启动时的防冻措施冬季机组冷态启动锅炉点火前，应检查汽机高、低旁关闭，主、再热蒸汽管道疏水至疏水扩 容

7、器截门关闭，疏水检查门开启。锅炉点火，汽机抽真空，以防真空系统变为正值，防爆门、安全门 动作。空冷第 3 列投逆流运行方式，空冷程控投人自动模式：锅炉通过过热器疏水和集汽联箱排大气进行升温升压。汽机高、低旁在炉侧压力达到1. 5 MPa、温度在200 qC左右时开启，低旁尽量开大，咼旁保持开度在60%。保障进人空冷散热器中有 更多的蒸汽，并根据主汽压力进行调整、减缓结冻的可能性：主、再热蒸汽管道疏水在汽机高、低旁开启后方可允许开启至疏水扩容器截门：在空冷系统进汽前应检查各系统投人正常尽可能的加快启动速度尽量缩短小流量蒸汽进 人空冷系统的时间：合理调整燃烧，尽快达到冲转参数，减少空冷岛内小流量蒸

8、汽的进汽时间。在机组并网后.及 时安排锅炉启动第2台磨煤机并调整燃烧加快带负荷的速度使蒸汽流量能尽快达到150 t/h以 上其主要意图是加大蒸汽流量，使得整个翅片管束的流程中都能存在汽水混合物减小结冻的可能 性；并网后，随着负荷增加，机组背压增加，按 4、 2、 5、 1 列的顺序，逐渐投人各列运行；在50100 MW期间缓慢升负荷加强对排汽装置的水位控制。2. 2. 2冬季机组掉闸及热态启动防冻措施在机组掉闸时进人空冷系统的蒸汽量骤然减小，此时进人空冷岛的蒸汽为排汽装置内积存 的高温水的汽化、部分管道内的积水、积汽以及汽封漏汽蒸汽量不会太大。此时，主、再热蒸汽系 统的疏水不得开启，其原因是：

9、开启后，蒸汽的流量相对会大一些此时发生结冻的可能性会更大； 而且开启疏水主再热蒸汽的温度会下降得更快，不利于机组的恢复：锅炉灭火，及时关闭减温水，机组尽快减负荷到零。汽机掉闸，锅炉维持温度、压力稳定， 汽机检查具备启动条件则重新启动。主汽门前汽温高于汽机上缸内壁金属温度时，高、低压旁路可不 开启，直接进行冲车；若汽温低于允许参数(450 c【= 】，拉升汽温时高旁开度要在60%左右、 低旁全开；汽机挂闸冲转前，开启主、再热蒸汽管道疏水。拉干净疏水后方可冲转；尽量加快机组启动和带负荷速度，使空冷系统大流量进汽，降低结冻可能性；机组掉闸后，检查背压变化情况和风机及每列散热器停运的情况检查停运列的进

10、汽隔离阀 和凝结水阀、抽真空阀关闭严密，防止因进汽量小而使散热器结冻。背压维持在20 25 kPa,太低 时可停止真空泵运行，背压高于30 kPa时启动备用真空泵。223 冬季机组停机时的防冻措施机组滑停，随着空冷岛进汽量的减少，维持背压在1520 kPa运行，检查程控动作情况，并 按1、 5、 2、 4的顺序停运散热器，用红外线测温仪检测进汽隔离门后温度。停机后除特殊原因(轴系 问题等)尽量不破坏真空，使停机后系统内的存水、存汽能及时得到凝结，排汽缸不出现超温现象(一 般在停机24 h 后破坏真空)：机组打闸后，关闭所有进排汽装置的疏水，检查高、低旁及主汽门关闭的严密性。机组停运 后，要定期

11、启动真空泵运行，防止真空泵人口结冰而影响启动或冻坏设备。2.3 机组正常运行时的防冻措施231 空冷防冻重点检查部位当汽轮机的进汽量大于70额定进汽量时采暖供热可以投入运行。环境温度越低，采暖抽汽 量越大，进入空冷岛的蒸汽量越少，对空冷岛的防冻更加困难。空冷岛防冻必须设专人进行检查，每 2 h时上空冷岛检查1次，采用红外线点温仪及手感方式测温度，并对指定部位的温度作好记录。重 点检查部位如下：各投运列顺流管束下部、逆流管束上部；重点检查部位为第3单元2片顺流管束下部及8片 逆顺管束上部的管束温度；各未投运列进汽阀、凝结水阀、抽空气阀等阀门前、后温度；空气抽出管、凝结水管温度。2.32 运行过程

12、中各参数控制背压设定 1520 kPa；空冷风机在自动方式下运行，各运行风机尽量控制在同一频率：机组运行时，排汽温度与凝结水回水温度之差(过冷度)不大于3C,否则要调整排汽背压降 低过冷度：空气抽出管的温度与凝结水温度的温差控制在10一15 C 以内：由于供热蝶阀后(即低压缸进汽)没有压力表，为保护低压缸末级叶片和保障空冷岛正常运行 中最低进汽量，需控制6段(1721 级后)抽汽压力不低于0055 MPa；23.3 正常运行中空冷岛运行参数的控制与调整背压的调整：根据环境温度设定排汽背压，当环境温度较低、机组抽汽量大、空冷岛进汽量 小时，背压可设置高一些。当机组背压降低，接近设定值的 06 倍

13、有可能跳步解列某一列散热器 时，为防止该列进汽隔离阀频繁开、关，造成隔离阀密封面不严，以致漏汽产生结冻的可能性发生， 此时应将空冷自动运行解为手动，采用风机降速或停运的方法以降低对流换热强度，避免进汽隔离阀 的频繁开、关。当机组抽汽量较大，背压较低，需解列一列散热器运行时，应将进汽隔离阀手动关严， 并定期测试门后温度。在环境温度低于一 3。C时，投运的逆流风机每隔1 h停运5 min。在自动方 式下运行时，排汽背压一般设定较高，无特殊情况，不得降低。另外环境温度较低时，尽量采用运行 2 台真空泵，以减少空气在空冷系统的聚集。当环境温度较高、空冷岛进汽量较大时，或空气抽出管的温度与凝结水温度的差

14、值较接近时，背 压可设置低一些，此时运行较为经济。当环境温度大于0。C时，背压可设置在1015 kPa运行。空气抽出管的温度与凝结水温度差值的监视与调整，是空冷凝结器整体运行情况的反映，运 行中要加强对散热器翅片温度和对空气抽出管的温度与凝结水温度的差值的检查与调整。当环境温度 较低或空冷岛进汽量较小时。空气抽出管的温度与凝结水温度的差值较大此时易造成空冷系统结冻， 可采用增加负荷、停运风机、使风机倒转或启动备用真空泵，对逆流区内蒸汽和不凝结气体进行强 制流动，使管束温度上升或达到减少空气抽出管的温度与凝结水温度的差值使部分冻结的管束迅速 融化。加强对凝结水溶氧的监视与调整：凝结水溶氧大或不合格，反映出空冷系统严密性较差。真 空系统漏泄，易造成局部系统冻结，此时,可适当提高低压缸汽封进汽压力，并对安全门、防爆门、 负压系统进行查漏、堵漏工作，直至溶氧合格。凝结水过冷却度：正常情况下凝结