空冷R B在600 MW直接空冷机组的应用

王利涛 ，徐月浩 ，王天堃 ，周忠伟 ，钟 宁 ，李华东

（1.陕西德源府谷能源有限公司，陕西 府谷 719407；2.神华国能集团公司，北京 100032；3.山东中实易通集团有限公司，山东 济南 250002）

0 引言

府谷电厂一期2台600 MW亚临界燃煤直接空冷机组于2008年实现双投。2台机组并排布置，机组间无间距，两台机组空冷凝汽器热空气相互影响，尤其在夏季空冷背压位置高限运行，当风速在7 m／s时，空冷岛的热回流对机组的影响较大，经常出现限负荷运行，严重时导致背压保护动作跳机。因此解决背压突变造成机组停运是迫切解决的问题。

1 府谷电厂空冷系统

府谷电厂空冷系统主要由带风机组的凝汽器、凝结水系统、抽真空系统等组成。

A、B低压缸排出的乏汽分别通过两根主汽管道进入空冷凝汽器，空冷凝汽器向大气放出热量，实现对蒸汽的冷却，空冷风机起到加速冷却的作用，蒸汽凝结成水以后由凝结水管道汇流排至凝汽器。

空冷凝汽器由8组“A”屋顶型翅片管排构成。每组管排包含7个模块（5个一次模块和2个混合模块）。每个模块由10个翅片管束构成。屋顶结构下方布置的轴流风机迫使空气流过翅片，蒸汽通过2组大孔径管道流入凝汽器。为保证2组排汽装置之间的压力的平衡，安装了1个平衡管。每个管道系统分流成4个上升管和蒸汽集管，沿每组管排的顶部布置。

蒸汽通过蒸汽集管进入顺流冷凝管束顶部的翅片管道。大约80%的蒸汽通过顺流冷凝管束冷凝（蒸汽和凝结水自上而下顺流）。凝结水和残留的未冷凝蒸汽通过“A”型屋顶结构底部的大尺寸蒸汽／凝结水联箱收集。 剩余蒸汽（约20%）通过与蒸汽／凝结水联箱的底部连接进入逆流冷凝管束的翅片管道。

蒸汽通过逆向流动模式获得冷凝，即不可冷凝的气体向上流动，而凝结水向下流入蒸汽／凝结水联箱。通过这种方式，凝结水总能从蒸汽获得热能，避免发生过冷现象。逆流管束沿着列分成2组重新均匀分配蒸汽。不可冷凝的气体在逆流冷凝管束顶部附近汇集，被吸入逆流冷凝管束顶部布置的空气集管内。这些集管通过空气管线与抽真空系统相连，以便从空冷凝汽器内抽走不可冷凝的气体。蒸汽／凝结水联箱内收集的凝结水在重力作用下排入除氧器，在那里被分散以利于部分在加热。然后，凝结水返回到从排汽装置伸出的主凝结水箱。由凝结水泵从主凝结水箱内将凝结水抽入锅炉系统。

2 府谷电厂RB简介

设计RB逻辑的主要目的是当机组主要辅机发生故障时，为维持锅炉允许出力，必须使机组快速自动降负荷，同时保证主要调节系统工作正常，维持机组主要参数在允许范围内。该机组设计有以下几项RB 功能［1，3］。

两台并列运行的送风机中的一台跳闸；

两台并列运行的引风机中的一台跳闸；

两台并列运行的一次风机中的一台跳闸；

两台并列运行的空预器中的一台跳闸；

两台并列运行的给水泵中的一台跳闸，3 s后另外一台给水泵未联启。

3 府谷电厂空冷RB设计

空冷岛采取风机从环境吸入冷空气鼓入空冷散热翅片和汽轮机乏汽进行热交换，对汽轮机乏汽进行冷凝。所以经过空冷散热翅片的冷空气量和温度及汽轮机乏汽量是空冷凝汽器的效果的主要因素［2］。在夏季运行时，环境温度较高，此时空冷风机在全出力运行方式下，背压仍旧较高运行。如在特定的气象条件下（如大风），形成空冷岛回流，经空冷凝汽器散热翅片换热后的热空气被大风重新压回散热翅片进入风机入口。导致空冷散热翅片入口空气温度升高，严重降低了空冷岛的换热效率，使汽轮机背压急剧恶化，严重时可能造成机组非正常停机。

为避免在府谷电厂发生类似的情况，根据以上分析及府谷电厂空冷系统的特点，有两方法可以改变空冷背压。一是提高空冷风机的转速。由于夏季，空冷风机一般在超频运行，风机转速影响有限。二是降低汽轮机乏汽量。当风速、风向变化时，直接空冷机组背压升高幅度大且急，最有效的办法是减小空冷岛的进汽量（汽轮机乏汽），已平衡空冷岛瞬间失去的冷却能力，防止背压快速增加。

3.1 完善报警系统

府谷电厂只设有空冷背压大于60 kPa的报警，65 kPa即发生背压高跳机保护，两者之间间隔太小，报警后运行人员已来不及进行补救，失去处理的最好时机。所以根据府谷电厂的实际情况重新确定报警信息，完善测量机报警系统，让运行人员有足够的时间做好应急准备。主要采取以下的措施。

根据府谷电厂机组特点，背压在大于45 kPa时增加一报警点，提前提醒运行人员及时调减负荷，减少空冷岛进汽量，及时减小机组背压。

增加背压上升过快报警。通过逻辑判断背压在30 s内增加大于1 kPa，发出声光报警提醒运行人员注意背压的变化，提前做好预处理。

空冷岛安装的风速、风向仪紧靠在散热翅片的上部，由于热风回流现象的影响，不能真实的反映出实际环境的风速及风向。根据府谷电厂的风向的特点，将风速、风向仪移到锅炉房顶，及时发现不利的风向变化。同时在集控室做出风速、风向的报警，提醒运行人员发现不利的风向、风速的变化。

3.2 设计空冷RB

为快速消除由于热风回流造成的背压上升过快，最直接的方法就是减少空冷岛的进汽量，也就是快速减负荷（run back）。即在背压突变时发生RB使机组快速甩负荷。主要控制思路是将机组背压大于一定值且背压上升速率大于一定值时触发机组RB，快速降负荷，快速减少进入空冷岛的乏汽量，防止背压上升过快而造成机组非停。通过逻辑判断机组背压的上升速率和不同的背压值进行组合，达到条件发出RB条件及时减负荷，快速减少进入空冷岛的乏汽量。控制逻辑如图1所示。

空冷背压信号将排气管道1、2两侧的信号经过3选中选择，后经大选且经过点质量判断后作为逻辑的判断信号。

空冷RB触发条件：

1）RB投入且负荷大于RB动作负荷。

2）以下任一条件发生：空冷背压在49～54 kPa之间，背压每30s变化大于2.5kPa；空冷背压在54～58kPa之间，背压每30 s变化大于1.5 kPa；空冷背压大于58 kPa。

3）空冷RB在负荷大于420 MW时触发，负荷小于300 MW时复位。

3.3 注意事项

因为RB动作时会造成机组负荷大幅下降，机组运行稳定性降低，要避免空冷RB的误动同时也要避免拒动。特别注意在做逻辑时要对空冷背压信号进行质量判断，防止因为信号质量问题造成的空冷RB误动。排气管道1、2的背压要经过大选，确保最大的背压作为逻辑判断信号，防止汽轮机排气管道两侧的背压偏差较大，造成汽轮机背压保护动作而空冷RB未动作。

图1 空冷背压RB逻辑图

图2 空冷RB动作时的曲线

空冷背压负荷动作值之所以设定在420 MW，是根据府谷电厂近几年的经验判断，发现机组负荷在大于420 MW时，当环境急剧恶化时，空冷背压上升较快，留给运行人员时间太短。其它背压的设定值也是根据背压的变化率设定也是根据经验数值所得。因此不同机组的真空设定值、变化速率及负荷要根据具体情况而定。

4 空冷RB效果

2012年5月18日府谷电厂2号机组空冷RB动作，当时机组负荷在564 MW，机组背压37 kPa。由于风速风向突然变化，背压变化过快，空冷RB动作，机组负荷很快稳定在299 MW，机组背压稳定在27 kPa。根据当时的曲线如果空冷RB不动作的话，机组背压大概在4 min左右就会达到跳机动作值，空冷背压的动作成功的避免了一次非停的发生。趋势图如图2所示。

同时在夏季运行的过程中，空冷背压增加过快的报警系统也起到和很重要的作用，在机组未达到空冷背压RB动作值之前提前提醒运行人员及时调整机组运行方式防止背压的进一步恶化。

5 结语

空冷RB应用解决了由于热风回流造成机组背压急剧恶化导致机组非停的问题。提高机组背压的报警值，及时提醒运行人员干预运行方式，尽量避免空冷RB的动作，减少机组负荷的次数。依靠自动调节系统的RB功能，机组主要参数均能控制在允许的范围之内，完全能够保证机组在恶劣环境工况下的安全运行。

［1］李华东，李艳.RB技术探讨及其在300 MW机组的应用［J］.山东电力技术，2005（4）：27-30.

［2］王佩璋.解决强热风回流威胁汽轮机停机问题的探讨［J］.电力设备，2006，7（11）：47-49.

［3］郎澄宇，马维迁.府谷电厂1号机组RB性能试验报告［R］.山东电力研究院，2008.