直接空冷机组空冷系统运行问题分析及对策研究

黄兴晨

（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150001）

概述

随着水资源的日益减少，在火力发电站中直接空冷机组被大量采用，直接空冷机组采用直接空冷系统用环境中的空气作为介质冷却汽轮机的排气，因此可节约大量的水资源，是发展循环经济的重要举措，尤其是在我国缺水的北方地区，直接空冷机组已经成为未来发电机组的重要发展方向，直接空冷系统在运行过程中会遇到真空泄漏、管束积灰、严寒冻裂等问题，如果不能得到有效的解决就会严重影响直接空冷机组运行，因此必须针对每一个问题制定相应的对策，以保证系统运行的安全性、可靠性和经济性。

1 真空泄漏问题及对策

1.1 真空泄漏的原因

直接空冷系统的排气管道直径较大，因此焊接处面积较大、焊缝较长、密封较为困难，尤其是在拐角处，容易成为真空泄漏高发部位；直接空冷系统散热器一般采用管束结构，管子数量众多且带有散热翅片，这些翅片一般都是通过焊接工艺与管子相连，再加上翅片较薄，一旦在运输或者安装过程中受到外力的作用就可能发生变形，翅片与管子连接处容易脱焊而可能导致管子破坏泄漏；另外空冷岛体积庞大、结构复杂，安装过程中不容易做到完全的密封，安装完毕后有没有大面积真空检漏的方法。综合以上几种情况，可见直接空冷系统在运行过程中发生真空泄漏问题似乎很难避免。

1.2 真空泄漏解决对策

要解决直接真空系统真空泄漏的问题，首先要在排气管道焊接时采用先进的焊接工艺，如无缝焊接等，使焊接部位可以有效结合成一个整体，消除焊缝带来的密封不严的问题；其次，要科学设计散热器的结构，可设计出管子与翅片一体化的散热器或者采用高强度的焊接方式等减少翅片形变对管子损坏的概率；空冷岛的安装要按部就班的进行，避免在运输及安装过程中损坏，并研究出大面积真空检漏的方法，使空冷岛在安装后能够及时检验真空度，以便及时发现问题及时解决。

2 管束积灰问题及对策

2.1 管束积灰的原因

直接空冷机组一般在我国北方地区应用较多，尤其是西北缺水地区，一般空气质量较差、沙尘较多，由于空冷机组是暴露在外界环境中，就使得空冷机组任何部位都会与外界环境相接处，尤其是管束部位，由于存在大量散热翅片并且翅片间距较小，使得空气中大量的灰尘被滞留下来，久而久之就会形成大量积灰，由于积灰层的存在使得散热器不能与外界空气充分接触，无法与冷空气形成热交换，因而大量的热量散发不出来，会严重影响直接空冷机组的运行。

2.2 管束积灰解决对策

首先，要优化散热器的结构，包括散热器形状以及散热翅片的结构和尺寸，使之既可以保证与外界环境充分接触，又不易积灰；其次，改进清灰工艺，如使用高压水力清灰的方式，并根据空气质量情况科学安排清灰周期，使散热器上的积灰不会影响散热效果，并能够最大限度节约清灰用水量。

3 管道冻裂问题及对策

3.1 管道冻裂问题的原因

在北方冬季一般气温较低，因此如果管壁的温度处于零下，则凝结水在管道中流动过程中就有可能结冰，随着时间的推移，结冰越来越多，由于水结冰的过程是体积膨胀的过程，因此较为薄弱的管道就会发生冻裂现象，一旦管道被冻裂，就会影响直接空冷系统的正常运行。

3.2 管道冻裂问题解决对策

首先，可改变散热器管道的结构，如采用椭圆形钢制管道，可有效抵抗内部结冰带来的对管壁的压力；其次，可根据各个机组的实际情况进行计算，并科学布置管道的顺流和逆流面积，使不凝气体及时顺利的排出，防止蒸汽回流，降低结冰的几率，此外，应当优选单排管散热器，以防止不凝性气体聚集的现象。

4 环境影响的问题及对策

4.1 环境对直接空冷系统运行的影响

由于直接空冷系统是完全依赖环境条件而工作的，因此环境的气温、风速、风向等等都成为影响直接空冷系统运行的重要因素。首先，如果环境气温较高，如在炎热的夏季，会直接导致空冷系统散热器进口空气的温度较高，当较高温度的空气进入凝汽器后会导致凝汽器冷凝温度升高，同时排汽压力就会升高，同时由于空冷岛是暴露在空气中的，如果是多个空冷岛共同工作则会导致下游的空冷岛进口温度升高，因此不利于机组的经济运行；其次，空冷岛安置在炉后的位置，在环境风的作用下其工作效率会发生一定的变化，主要表现为：对系统而言，空冷器的迎面风速越大越有利于系统的散热，而如果环境风速越大，则会影响进风口的风向，从而导致空冷器的迎面风速变小，导致直接空冷系统的冷却效果变差。

4.2 环境影响问题解决对策

首先，在环境温度相对较高的夏季，要使系统安全有效的运行，可通过使机组非满负荷运行，从而通过降低热负荷的方式来降低凝汽器的压力，但非满负荷运行的方式无疑会降低系统运行的经济性，因此可通过在散热器进口处喷雾增湿的方式降低进口空气的问题，从而降低凝汽器的冷凝温度，保证系统满负荷运行。

其次，可通过变频器调节风机的转速，提高空冷散热器的冷却空气流量，使直接空冷系统能够安全且高效的运行。

再次，多个空冷岛要通过合理布局，最好使空冷岛面向夏季主导风向并排布局，降低空冷岛之间的相互影响。

结语

直接空冷系统在运行过程中可能会出现真空泄漏、冻裂、积灰等现象，这些都会影响空冷系统的运行，可通过优化设计、改进工艺、质量管理以及定期维护等方式消除这些问题，同时环境温度、风速、风向也会影响直接空冷系统的冷凝效果，因此要采取相应措施，力求降低散热器进口空气温度并提高系统空气流量，使空冷机组能够安全、高效的运行。

[1]陈淑琴，王进.直接空冷机组空冷系统运行特性分析[J].山西电力，2010.

[2]赵凌俊，武云龙.直接空冷机组运行中常见问题分析及处理[J].科技传播，2010.