空冷器防冻培训

汇报人:XXXX2026.01.27空冷器防冻培训CONTENTS目录01

空冷器防冻概述02

空冷器设备与系统构成03

防冻核心技术措施04

特殊工况防冻策略CONTENTS目录05

监测与预警系统06

实践案例与经验总结07

防冻管理与人员培训空冷器防冻概述01空冷器冬季运行的挑战环境温度过低导致冻结风险当环境温度低于+2℃时，空冷系统进入冬季运行期，低于-3℃时防冻保护需启动。低温环境下，管束外表面温度易低于0℃，导致凝结水过冷结冰，堵塞基管甚至冻裂管束。蒸汽流量分配不均与过冷度超标机组低负荷时蒸汽流量偏差可达5%，易引发局部过冷。直接空冷凝结水过冷度定义为排汽饱和温度与下联箱凝结水平均温度的差值，冬季需控制在3-5℃，超标预示冰冻前兆。供热期与极端天气的双重压力供热期抽汽量增大导致空冷岛进汽量减少，防冻难度加剧。如某电厂70%额定负荷（231MW）需参考主蒸汽量710T/h，极端低温（如-43.6℃）下管束变形与冻裂风险显著上升。运行调节与设备维护的复杂性需平衡背压控制（通常10-30kPa）、风机转速（不低于15Hz）及散热面积分配。顺流与逆流管束布置比例、阀门严密性、抽空气温度（需≥15℃）等均需精准调控，增加操作难度。冻害成因分析：温度与流量因素环境温度过低是冻害的直接诱因当环境温度低于+2℃时，空冷系统已进入冬季运行期，面临冻害风险。极端低温（如-43.6℃）会使散热器管束外表面温度低于0℃，导致管束内凝结水结冰，引发堵塞或冻裂。蒸汽流量不足与分配不均加剧冻结机组低负荷运行或启动时，空冷岛进汽量偏小，蒸汽在管束内提前凝结，凝结水持续过冷易结冰。流量分配不均（如设计安装不合理）会导致个别管束通流面积不足，温差增大，增加管束变形和冻结概率。凝结水过冷度超标是冻结前兆直接空冷凝结水过冷度定义为汽轮机低压缸排汽压力对应饱和温度与下联箱凝结水平均温度的差值。冬季运行中，过冷度若大于6℃，或凝结水温度低于25℃，预示管束存在冰冻风险，需立即采取调整措施。冻害的危害：设备损坏与经济损失散热器冻裂与堵塞

冬季环境温度低，冷却水在散热器内结冰，易导致散热器堵塞、冻裂，影响散热效果。机组出力降低与停机事故

空冷岛冻害会使散热效果下降，造成机组出力降低，严重时引发停机事故，影响电厂安全经济运行。停机损失与维修成本增加

因冻害事故造成的停机，会带来巨大的停机损失，同时设备维修更换也会使电厂维修成本大幅增加。防冻工作的核心目标与重要性01核心目标一：防止设备冻害避免空冷岛散热器管束、管道因结冰导致堵塞、冻裂等物理损坏，确保设备结构完整性。02核心目标二：保障系统稳定运行维持空冷系统在冬季低温环境下的正常功能，防止因冻害引发散热效果下降、机组出力降低或停机事故。03核心目标三：提升电厂经济效益通过有效防冻，避免因设备损坏和停机造成的维修成本增加与发电量损失，保障电厂安全经济运行。04防冻工作的重要性空冷岛作为电厂重要冷却设备，其冬季安全运行直接关系到机组的稳定与电厂的整体效益，是北方寒冷地区电厂冬季运行的关键环节。空冷器设备与系统构成02空冷器核心设备组成及功能

散热器空冷岛的核心部分，通过翅片管将汽轮机排出的乏汽冷却为凝结水，直接影响换热效率与防冻性能。

风机为空冷岛提供冷却空气的动力源，通常采用变频调速轴流风机，可根据环境温度和背压调整转速，控制散热量。

控制系统监测空冷岛运行状态（如温度、压力、流量），自动调整风机转速、进汽蝶阀开度等，确保安全稳定运行，实现智能防冻。

辅助设备包括水泵、阀门、管道等，用于输送冷却水、控制蒸汽流量及压力，保障空冷系统各环节协同工作。直接空冷与间接空冷系统对比

系统构成差异直接空冷系统采用翅片管散热器强制通风，汽轮机排汽直接进入散热器与空气换热；间接空冷系统通过封闭循环水系统，包含冷却塔与表面式凝汽器，分为带混合式凝汽器和表面式凝汽器两类。

核心性能特点直接空冷系统背压高、电耗大、噪声大、占地小；间接空冷系统通过封闭循环减少水质影响，严寒地区适用顺逆流管束防冻设计，无需处理大量循环水。

防冻能力比较直接空冷系统采用顺流与逆流管束按比例布置（如K/D结构），可顺畅排出不凝气体避免死区冻结；间接空冷系统表面式采用翅片椭圆钢管利于防冻，发现结冰后可采取化冰措施，防冻设计各有优势。

运行维护复杂度直接空冷系统需控制风机运行，真空系统严密性要求高且找漏困难；间接空冷系统（表面式）运行控制项目少，设备故障率低，运行人员较熟悉，维护相对简单。关键部件：散热器与风机系统

散热器结构与防冻设计散热器是空冷岛核心换热部件，通常采用单面覆铝钢基管、铝翅片单排管结构，部分设计包含顺流与逆流管束，如呼伦贝尔电厂空冷岛顺流与逆流冷却面积比例为5:2，可有效避免局部过冷。

散热器易冻区域与防护重点顺流管束下部和逆流管束上部是易冻关键区域，运行中需重点监控顺流区中部偏下、逆流区顶部温度，确保表面温度不低于0℃，防止凝结水过冷结冰导致管束堵塞或冻裂。

风机系统配置与防冻调节空冷岛风机多采用变频调速轴流风机，可通过调整转速或停运控制风量。例如某300MW机组在环境温度低于-3℃时，防冻保护启动，按特定顺序停运顺流风机，维持凝结水温度不低于25℃。

风机反转与热风循环应用部分机组风机具备反转功能，可形成内部热风循环。如当逆流区抽气温度低于15℃时，停运并反转逆流风机，提升空冷岛内部温度，防止翅片管结霜堵塞，保障换热效率。辅助系统：阀门与管道配置关键阀门选型与功能进汽隔离蝶阀：用于冬季启动时隔离部分空冷列（如三、四列），确保阀门完全关闭，防止蒸汽进入非运行区域。抽真空管道阀门：控制真空度，保障抽空气口温度比下联箱凝结水温度低1-5℃且不低于5℃。疏水阀：及时排出管道内凝结水，避免积水冻结，尤其在机组启停阶段需加强检查。管道布置与保温要求蒸汽分配管与下联箱：采用单面覆铝钢基管，焊接质量需100%检验合格，防止泄漏导致局部过冷。凝结水管道：设置电伴热装置并定期检查投入，对易冻部位（如下联箱弯头、抽真空管道连接处）采用保温材料覆盖，维持管内介质温度不低于30℃。阀门与管道严密性保障安装阶段：对主排汽管道、蒸汽分配管焊口进行严格气密性试验，确保真空系统严密不泄漏，呼伦贝尔电厂通过此措施在-36℃环境下实现空冷岛安全运行。运行维护：冬季每班次检查阀门开关灵活性及密封性能，发现凝结水温度异常下降时，及时排查阀门内漏或管道堵塞问题。防冻核心技术措施03设备维护：阀门密封性与电伴热检查

阀门密封性检查要点重点检查进汽蝶阀、疏水阀等关键阀门的严密性，防止蒸汽泄漏导致局部结冰。确保阀门开关到位、动作灵活，必要时进行研磨或更换密封件。

电伴热系统检查与维护对凝结水管道、阀门等易冻部位的电伴热装置定期检查，确保其投运正常。检查伴热电缆有无破损、绝缘是否良好，温控器设定值是否准确，保证加热效果。

定期巡检与记录冬季运行期间，每班应对阀门状态、电伴热投运情况进行不少于两次的就地检查，并做好记录。发现阀门泄漏、电伴热失效等问题及时汇报处理。运行参数控制：背压与过冷度管理

冬季运行背压控制标准冬季运行时，汽轮机背压应控制在10kPa及以上，供热期机组负荷参考汽轮机进汽量，例如70％额定负荷对应额定主蒸汽量的70％，以平衡供热与防冻需求。

凝结水过冷度监控指标直接空冷凝结水过冷度定义为汽轮机低压缸排汽压力对应饱和温度与各列下联箱凝结水平均温度的差值，冬季防冻期间应严格监控，一般控制在3-5℃，最低不超过6℃。

背压调整与防冻联动机制当环境温度持续低于-3℃延时5分钟后，防冻保护启动。若运行中半数列管排凝结水温度低于25℃（可调整），汽轮机背压设定值增加3kPa(a)；若温度仍低，30分钟后再增加3kPa(a)，直至温度回升。

过冷度超标应对措施当凝结水过冷度超标时，可采用增加机组负荷、提高运行背压、减小风机出力或停运相应列风机等方式调整。正常运行期间，应确保各列凝结水出水温度不低于25℃，抽空气口温度不低于20℃。风机调节策略：转速与启停控制

01风机转速调节原则遵循“多转低频、整体调整”原则，低负荷时保持各排风机多投、低频运行（不低于15Hz），避免同列风机频率差异过大导致局部过冷。

02基于环境温度的转速控制当环境温度≤-3℃且持续5分钟，防冻保护启动，可降低风机转速；环境温度≥+3℃且持续5分钟，防冻保护停止，恢复正常转速控制。

03凝结水温度与背压联动调节运行中若凝结水温度＜25℃，汽轮机背压设定值增加3kPa(a)；若温度仍未回升，30分钟后再增3kPa(a)；当所有列凝结水温度＞30℃且持续60分钟，背压设定值降低3kPa(a)。

04风机停运顺序与条件当所有风机转速低至15Hz时，按008-001-007-002-005-004排顺序停运顺流风机（每次停8台），停运后需确保剩余风机转速可升高以维持背压；逆流风机停运前需确认抽空气口温度不低于22℃。

05低负荷与极端天气控制低负荷时优先降低外侧列风机转速，再逐步调整内侧列；极端寒冷或大风天气（风力＞5级），可停运迎风面部分风机或启动热风循环（如风机反转），维持管束温度≥30℃。加热系统应用：高效预热与热风循环高效加热系统的功能与配置配备高效加热系统，对冷却水进行预热处理，提高冷却水温度，防止其在散热器内结冰。西安智源电气防冻方案中提及此系统作为核心防冻手段之一。热风循环技术的应用方式部分空冷器可通过风机反转或设置热风循环装置，将热空气回流至空冷岛，提高温度。如美国Wyodak电厂，当排汽流量少于17%时，风机自动反转运行形成热风循环。加热系统与运行参数的协同控制在防冻保护启动时，高效加热系统与风机转速、背压调整等运行参数协同工作，例如当环境温度低于-3℃且凝结水温度低于25℃时，在调整背压的同时可启动加热系统提升水温。智能控制技术：实时监测与自动调节

多维度参数实时监测体系智能控制系统通过在空冷岛各列散热器下联箱、抽空气口等关键部位布设温度传感器，实时监测凝结水温度（要求≥25℃）、抽空气温度（要求≥15℃）、环境温度（防冻启动阈值≤-3℃）及汽轮机背压等核心参数，构建全方位监测网络。

环境温度联动防冻启动机制当环境温度持续低于-3℃并延时5分钟后，系统自动触发防冻保护模式；当环境温度回升至+3℃并延时5分钟后，防冻保护自动解除，实现基于环境温度的智能化启停控制。

凝结水温度闭环调节策略若运行中某列凝结水温度低于25℃，系统自动将汽轮机背压设定值增加3kPa(a)；若温度仍未回升，30分钟后再次增加3kPa(a)；当所有列凝结水温度均高于30℃并持续60分钟，背压设定值降低3kPa(a)，形成动态调节闭环。

风机群智能调速与停运逻辑遵循"多转低频、整体调整"原则，当所有风机转速低至15Hz时，按预设顺序（如008-001-007-002-005-004排）停运顺流风机，每次停运8台，同时监测剩余风机转速变化，确保散热与防冻平衡。特殊工况防冻策略04机组启动阶段的防冻操作要点

启动时机选择与环境监测冬季机组正常启动应尽量安排在白天进行，确保空冷岛系统进汽时间处于一天中气温较高的时间段。启动前必须提前了解并监视环境气象条件的变化，当环境温度低于+2℃时，空冷系统已进入冬季运行期。

启动前设备检查与准备启动前需对空冷岛系统抽空气阀、抽汽隔离蝶阀、凝结水回水阀进行开关活动试验，确保其开关到位、动作灵活。锅炉点火前，关闭机组管道疏水一、二次电动门并“挂禁操”，防止蒸汽进入空冷系统。

真空建立与蒸汽引入控制送轴封后启动三台水环真空泵抽真空，当机组背压降至50KPa.a时关闭抽真空旁路阀，利用ACC逆流区抽真空系统继续降低背压。当主蒸汽流量达到空冷单列凝汽器最小防冻流量（按厂家曲线确定）时，方可投入旁路系统，并控制高压旁路出口温度在300-330℃，二级减温水后温度保持在160℃以上。

参数监控与风机投运原则投入旁路后将机组背压逐渐升高到25～30KPa.a，控制启动列凝结水温度在55～65℃，抽空气温度在50～60℃，过冷度在3～5℃。并网前空冷风机尽可能不投，需投入时应根据背压、凝结水温度及抽空气口温度综合决定，投入1、2列风机反转时需确认抽空气口温度不低于22℃。停机过程中的防冻保护措施

停机前准备与参数控制停机前应确保凝结水温度维持在50℃以上，避免停机后温度骤降导致结冰。同时，维持机组背压不低于10kPa，保证蒸汽流量足够，防止管束过冷。

风机停运与隔离操作按顺序停运空冷风机，先停顺流风机后停逆流风机，停运过程中密切监测凝结水温度及抽气口温度，确保各列凝结水温度不低于25℃。对于长期停用的风机，需关闭其进汽蝶阀并封堵进风口，减少冷风进入。

管道排水与系统隔离停机后及时关闭空冷岛各列散热器进汽阀、凝结水门及抽空气门，打开系统最低点排水阀，彻底排净散热器管束、管道及联箱内的积水，并用压缩空气或氮气吹扫残余水分，防止冻裂。

辅助加热与保温措施投入电伴热装置对凝结水管道、阀门等易冻部位进行加热，维持温度在0℃以上。对停运的空冷岛区域采用保温材料覆盖，如棉被、帆布等，减少热量散失，特别注意逆流管束及边缘单元的保温。低负荷运行时的防冻调节方法

风机运行策略：多转低频与整体调整低负荷时，空冷风机转速调整应遵循“多转低频、整体调整”原则。当风机转速均降至15Hz后，若凝水温度（>35℃）、抽真空温度(>15℃)低于规定值，可根据背压控制情况停止列1、列8风机运行，停止顺序先停顺流后停逆流，先停两边后停中间，且停运过程需缓慢进行，避免蒸汽分配扰动。

凝结水过冷度控制与调整手段低负荷运行中，凝结水过冷度应控制在3-5℃之间。当系统聚集空气或环境温度降低、进汽负荷减小时，过冷度增大易导致局部冻结，可采用增加负荷、提高机组运行背压、减小风机出力或直接停运相应列风机等方式调整，以减小凝结水过冷却度。

特殊区域风机轮换与温度监测针对低负荷时长时间运行可能导致的#3、4、5排风机单元过冷问题，应定期对其进行轮换运行，切换调整时逐台风机缓慢操作。同时，严密监视空冷凝汽器各列凝结水温度（控制在35℃以上）及逆流区抽气温度（控制在15℃以上），每班就地检查不少于两次，发现异常及时汇报并增加检查次数。

背压设定与进汽量适配调节低负荷时，根据机组进汽量参考调整背压，例如70％额定负荷应以额定主蒸汽量的70％为参考，维持背压在10.5KPa左右（控制范围不超过±0.5KPa）。当空冷岛进汽量较少时，可通过关闭部分列进汽隔离阀减少投入运行的空冷凝汽器单元数，使其与汽轮机排汽量相适应，提高机组运行背压以达到防冻目的。极端低温环境下的应急处理方案环境温度骤降至-15℃以下的快速响应立即启动三级防冻预警，将汽轮机背压设定值提高至20kPa(a)，停运迎风面2列顺流风机，每30分钟检查一次各列凝结水温度及过冷度。管束冻结征兆的判断与处置当某列抽空气口温度持续10分钟低于10℃或凝结水过冷度超过8℃，判定为冻结前兆，立即停运该列逆流风机并启动热风循环，若30分钟无改善则隔离该列进汽。事故停机后的防冻保护措施停机后保持真空泵运行1小时，维持背压≥15kPa；关闭所有进汽蝶阀，开启电伴热系统，每小时记录下联箱温度，确保不低于5℃，必要时通入厂用蒸汽加热。大风寒潮天气的特殊防控策略风速≥15m/s时，全关空冷岛迎风面百叶窗，将风机转速统一降至15Hz，采用“单列间断运行”模式，每列运行2小时轮换，防止局部过冷。监测与预警系统05温度监测点布置与关键参数核心监测区域布置顺流区中部偏下、逆流区顶部、凝结水集水箱弯头位置、抽真空管道与散热翅片连接位置为防冻关键监测点，需携带便携式测温装置定期检测并记录。温度监测参数标准各排真空抽气口温度应比本排下联箱凝结水温度低1-5℃，但不应低于5℃；凝结水出口温度需高于30℃，过冷度不大于5℃；空冷岛进汽后风机投入时，各列抽空气口温度不得低于20℃。特殊区域强化监测单列顺流单元#1、7下联箱，逆流单元#2、6下联箱与顺流单元结合处，以及逆流管束顶部抽真空管需设置温度监视点，低负荷时长时间运行时，对#3、4、5排风机单元需加强温度监测。过冷度与背压的实时监控凝结水过冷度的定义与监控标准直接空冷凝结水过冷度定义为汽轮机低压缸排汽压力对应的饱和温度与各列下联箱的凝结水平均温度的差值。冬季防冻期间，过冷度作为重要参数进行监控，一般要求不大于5℃，部分电厂要求不超过6℃，严禁低于6℃。机组背压的控制要求机组冬季运行时背压需维持在一定范围，通常不低于10KPa，部分电厂为保证防冻安全，将背压控制在15-30KPa。例如，某电厂冬季运行时背压保持在25-30kPa，两台真空泵运行，环境温度低于10℃时，不允许背压低于10kPa单位。关键温度测点的实时监测运行中需严密监视各列凝结水出水温度（应高于25℃或30℃，部分电厂要求35℃以上）、抽空气口温度（应比本排下联箱凝结水温度低1-5℃，但不应低于5℃或20℃以上），以及逆流区顶部、凝结水集水箱弯头位置等关键部位温度，每班就地检查不少于两次，使用便携式测温装置做好记录。异常情况的预警机制与响应流程

关键参数预警阈值设定环境温度低于+2℃时进入冬季运行期；凝结水过冷度不大于5℃；各列凝结水出水温度不低于25℃；抽气口温度不低于20℃；机组背压不低于10KPa。

实时监测与报警系统采用智能控制技术实时监测空冷岛运行状态和环境温度，设置低温报警、自动停机等多重保护机制。当凝结水温度低于25℃或抽气口温度低于20℃时，系统自动发出报警信号。

分级响应处理流程一级响应：当凝结水温度低于25℃时，汽轮机背压设定值增加3kPa(a)；二级响应：若温度仍低于25℃，30分钟后背压再增加3kPa(a)；三级响应：当温度低于20℃时，降低风机转速或停运部分风机，必要时增开真空泵。

紧急停机与隔离措施当空冷凝汽器管束外表面温度低于0℃或发生管束冻结时，立即汇报相关领导，采取隔离该列空冷单元、停运对应风机等措施，防止事故扩大。若情况严重，执行紧急停机程序。实践案例与经验总结06极端寒冷地区防冻成功案例

内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司案例该公司2×600MW直接空冷机组位于内蒙古呼伦贝尔市，冬季最低气温可达-43.6℃。调试期间在环境温度最低-36℃时，通过安装期间严把真空系统严密性、进行各种气密性试验、调整排汽蝶阀间隙、加设主汽管道至锅炉疏水扩容器的管道疏水等措施，空冷岛运行良好无任何冻结变形现象。

极寒地区80MW机组案例地处中亚缺水地区，冬季最低温度-40℃，配套两套GEA直接空冷式凝汽器。通过在环境温度低于+2℃时进入冬季运行期，严格控制汽轮机背压，在启动、停运及运行阶段采取针对性措施，如冬季启动尽量安排在白天、提前试验相关阀门、缩短抽真空时间等，确保了空冷岛安全过冬。

北方某300MW直接空冷供热机组案例位于中国北方蒙西地区，冬季最低气温低于零下30℃，供热抽汽量常达300t/h以上导致凝汽器进汽量少。通过对设备结构改进和广泛应用防冻措施，如合理控制风机运行、加强参数监控等，极大减少了冬季空冷散热片冻裂现象的发生。常见防冻问题及解决方案

凝结水过冷度超标现象：凝结水温度低于对应排汽压力下的饱和温度，差值大于5℃。危害：易导致管束内部结冰，影响换热效率。解决方案：提高机组背压至10-20kPa，控制风机转速或停运部分风机，确保凝结水温度高于30℃。

管束局部冻结现象：顺流管束下部或逆流管束上部出现冰层，管束外表面温度低于0℃。危害：造成管束堵塞、变形甚至冻裂。解决方案：停运对应列风机，启动热风循环或电伴热，隔离冻结管束并进行化冰处理。

真空系统泄漏现象：空冷岛真空度下降，不凝气体积聚，导致换热效率降低。危害：加剧凝结水过冷，增加冻结风险。解决方案：进行气密性试验，检查阀门密封性，修复泄漏点，确保真空系统严密性。

风机运行异常现象：风机转速异常、反转功能失效或启停顺序错误。危害：导致风量控制不当，局部过冷或过热。解决方案：定期检查风机变频系统，确保反转功能正常，严格按照“多转低频、对称启停”原则操作。防冻措施的经济性分析防冻措施的成本构成空冷岛防冻成本主要包括设备改造成本（如智能控制系统、高效加热系统等）、日常运行成本（如电伴热能耗、风机调整电费）及维护成本（如保温材料更换、阀门检修）。以某300MW机组为例，冬季防冻期日均耗电增加约5000-8000kWh。冻害损失与预防效益对比空冷岛管束冻裂修复费用高达数百万元，停机损失日均超百万元。实施防冻措施后，可避免此类损失，同时减少因背压升高导致的煤耗增加（据测算，防冻期合理背压控制可降低煤耗2-3g/kWh）。长期投资回报率评估智能防冻系统