一种新型间接空冷系统调试及运行技术研究

施青等

摘要：针对西北地区气候特点，一种新型并列配置间接空冷系统在该地区火电厂得以首次投用。通过对该空冷系结构特点的了解，介绍了有针对性的调试技术、运行技术以及冬季防冻措施。该系统投运方式灵活多变，可以最大限度的节约厂用电，目前该系统运行稳定，各项参数正常，顺利通过了当地酷暑和严寒的考验。

关键词：间接空冷系统；并列配置；调试技术；运行技术

引言

在水冷凝汽式发电机组中，耗水量的90%以上是在冷却塔中蒸发掉的。随着大型空冷技术的长足发展，空冷发电机组以其优异的节水性能及电厂选址的多样性，给火力发电厂的建设特别是富煤且干旱缺水地区的发电厂建设开辟了一条新路。我国北方地区因为其气候原因、地理位置和水资源状况，空冷机组以其卓越的节水性能而备受青睐[1]。

新疆地处西北，煤炭资源极其丰富，准东等九个煤田预测储量达1.64万亿吨，约占全国煤炭预测总储量的30%，位列全国第一，同时新疆大部分地区又属于水资源匮乏地区，因而大型空冷机组建设项目在此得以快速增加。

1.一种新型间接空冷系统的结构及特点

空冷系统主要分三种：一种是机械通风直接空冷系统；另一种是自然通风间接空冷系统；还有一种是机械通风间接空冷系统，它主要在国内辅机水冷却中采用，但规模较小[2]。自然通风间接空冷系统又分为三种：一种是混合式凝汽器间接空冷系统（海勒式系统）；另一种是表面式冷凝器间接空冷系统（哈蒙式系统）；还有一种是改进型表面式凝汽器间接空冷系统（SCAL型系统）[3]。

国电克拉玛依电厂新建工程首次采用带表面式凝汽器的一种新型并列配置间接空冷系统，该系统由自然通风空冷塔与机械通风空冷塔并列配置。两台350MW机组共配置一座自然通风空冷塔和两座机械通风空冷塔。每台发电机组对应自然通风空冷塔50%扇段和一座机械通风空冷塔[4]。循环水系统按照单元制布置，每台机组配置两台双速循环水泵，一套独立的进水/出水循环水管道。两台机组共用一座循环水泵房，布置在空冷塔附近。

每座机械通风空冷塔配置160个冷却三角，全塔共计20台风机冷却单元，每个冷却单元对应1台风机组，每个冷却单元配置8个冷却三角。为了调节和运行方便，将这些冷却单元分为6个冷却扇段。自然通风空冷塔全塔布置308个冷却三角，呈圆环形双层垂直布置在空冷塔外。为了调节和运行方便，将这些冷却三角分为8个冷却扇段，每台机组各分配4个冷却扇段，为了减少大风对空冷系统单台机组的影响，两台机组的冷却扇段交叉布置。

这种并列配置间接空冷系统是专门针对地处夏季高温，冬季严寒的西北地区供热机组推出的一种新型空冷系统，该系统具有以下特点：

1.1两种空冷塔并联组合，减小了自然通风空冷塔的占地面积，而机械通风空冷塔由若干单元组成，投运方式灵活多变，对夏季工况的适应能力较强。

1.2冬季供热运行时，自然通风空冷塔的冷却能力与汽轮机排热量的合理匹配能够保证自然通风空冷塔有足够的热负荷来防冻。

1.3自然通风空冷塔全年运行可以节约厂用电，而机械通风空冷塔可以根据热负荷变化、环境温度等因素决定投入运行的单元数。

2.新型间接空冷系统调试内容及注意事项

2.1调试内容

每台機组的空冷系统均是由两座空冷塔组成，每座空冷塔都有独立的充排水、稳压补水系统、空冷散热器系统以及空气输送系统，其中每座机械通风空冷塔空气输送系统配置20套风机组，风机采用变频调速，自然通风空冷塔空气输送系统由空冷塔、百叶窗及其电动执行机构等组成，利用双曲线型塔内外空气密度差形成的抽力满足冷却所需要的空气量。两座空冷塔循环水主管道并列接入，可同时并联运行，也可独立运行。该系统调试步骤如下：

2.1.1间接空冷系统安装工作结束，对系统设备进行全面检查，安装质量符合要求；

2.1.2系统阀门测试、逻辑保护及顺控试验；

2.1.3自然塔、机械塔充水泵及补水泵分部试运；

2.1.4循环水主管路及膨胀水箱注水，循环水泵分部试运；

2.1.5间接空冷系统管道冲洗（包括自然塔和机械塔）；

2.1.6系统试运，并投入自动调节系统；

2.1.7空冷机组整套试运。

2.2 调试注意事项

2.2.1进行系统水冲洗时，先冲洗主管道，合格后再冲洗各个扇段管道，在冲洗过程中要注意做好两台机组空冷系统管道的隔离工作，同时注意观察管道是否有漏水现象。在1号机组间接空冷系统冲洗过程中就发现管道大部分橡胶膨胀节存在漏水现象，全部更换为金属膨胀节后再未发生漏水现象。另外，由于个别阀门不严，两台机组的空冷系统存在隔离不严的现象，也是在1号机组间接空冷系统冲洗过程中，2号机组凝汽器坑曾发现积水，检查处理漏水阀门后，再未发生该现象。

2.2.2间接空冷系统水容积庞大，冲洗及清理工作量很大，清理质量的好坏直接影响后期的调试、运行。首次冲洗可采用工业水，启动循环泵冲洗排放，然后人工清理，以后的注水均应采用除盐水，并根据水质情况决定冲洗次数。

2.2.3启动循环水泵后，应特别注意监视膨胀水箱水位，首次启泵前应派运行人员去现场实际观测水位。如果发现水位急剧下降，应立即停泵，查明原因后才能再次启泵。

3.新型间接空冷系统投运及注意事项

3.1系统投运

该系统投运时，自然通风空冷塔和机械通风空冷塔可同时在启动阶段投运，也可启动阶段独立投运，也可在运行中，将未投运空冷塔无扰并入运行中的空冷系统。

3.1.1投运前系统检查，具备投运条件后开始投运；

3.1.2每座机械通风空冷塔地下储水箱容积约为800m3，自然通风空冷塔地下储水箱容积约为2000m3。通过除盐水泵向两座空冷塔地下储水箱分别注水至正常水位；

3.1.3将需投运空冷塔循环水进出口阀门打开，启动相应的充水泵向循环水管路及膨胀水箱注水，全开循环水泵进出口阀门，各扇段进出口门关闭，旁路门开启。注水至膨胀水箱水位正常，凝汽器水室顶部空气门排空后关闭，未投运空冷塔的循环水进出口阀门应检查处于全关位置。如果两台空冷塔同时投运，则将两座空冷塔循环水进出口阀门均打开，启动一台或两台充水泵向循环水管路及膨胀水箱注水即可；

3.1.4投入循环泵冷却水及密封水，关闭循环水泵出口门，启动一台循环水泵，泵出口门联开正常；

3.1.5检查循环水泵运行正常，进行扇段注水。当第一个扇段充水结束后，若一切正常，则可顺序向后续扇段充水。充水过程中，注意膨胀水箱水位，并注意循环水压力，适当调整旁路阀。在有足够数量的扇段充满水后，旁路阀关闭。该系统投运正常后，注排水可以投入顺控；

3.1.6未投运空冷塔并入运行中的空冷系统时，先将未投运空冷塔循环水出口阀门稍开，通过投运空冷塔的循环水出水（压力较低）来注满未投运空冷塔循环水管道，然后再全开未投运空冷塔循环水进出口閥门，将其并入运行。

3.2系统投运注意事项

3.2.1两座空冷塔同时并列投运时，如果其中一座空冷塔扇段投入，另一座空冷塔扇段未投入，那么由于阻力较小，循环水大部分将只流经未投入扇段的空冷塔，将严重降低空冷系统的冷却效果，继而影响机组真空，所以此时两座空冷塔的扇段都应投入。

3.2.2阀门的严密性对于空冷系统的安全运行非常重要。若运行扇段排水阀不严，将使扇段部分水经排水阀返回储水箱，造成空冷系统缺水，将直接影响循环水泵的正常运行，严重时将导致机组真空急剧下降。

3.2.3在正常情况下，各扇段百叶窗应投自动，要加强监视自动调节情况，在自动调节有异常时，应及时解除自动并进行手动调节，同时冬季要定时派人去现场测量扇段出水温度及扇段冷却柱表面温度，防止温度过低冻结。

3.2.4机组正常运行时背压变化大，注意背压变化对机组振动的影响。夏季高温运行时，控制背压不超过45kPa，注意监视扇段出水温度，严防热风对机组背压的影响。

4.新型间接空冷系统防冻

新疆克拉玛依历史气象资料显示，该地区年平均气温8.5℃，最低气温可达到-38℃。冬季极端低温下，间接空冷系统具有很高的冰冻风险，因此，冬季防冻是一项必须充分重视的工作。间接空冷系统冰冻事故多是由于运行中控制不当、防冻措施不到位造成的，故在空冷系统防冻方面应采取如下措施：

4.1进入冬季后，要严格执行空冷系统巡查制度，保证设备运行正常，各监视参数都必须在允许的范围内，包括环境温度、扇段出水温度，扇段冷却柱表面温度，膨胀水箱水位、膨胀水箱水温等关键参数。

4.2环境温度低于2℃空冷系统进入冬季运行模式，扇段充水应满足以下条件：环境温度在0℃到-5℃时，循环水热水温度大于40℃；环境温度在-5℃到-10℃时，循环水热水温度大于45℃时；环境温度在-10℃以下时，循环水热水温度大于50℃时。但环境温度在-10℃以下时应尽量避免对扇段进行充水。一般充水过程应该安排在白天气温较高的情况下进行，充水时应关闭百叶窗。

4.3百叶窗自动控制：冬季各扇段出水温度不要低于35℃，各扇段冷却柱表面温度不要低于16℃。当某扇段任意一个冷却柱表面温度低于6℃时，该扇段百叶窗自动全部关闭进行回暖，如果此时该扇段出水温度仍然继续下降，当降到15℃时，该扇段自动退出运行并自动排水。冬季运行必须每天对扇段完全关闭百叶窗进行回暖，降低管束冻坏风险。回暖时间在30分钟左右，每天每个扇段回暖至少两次。

4.4冬季尽量确保2台循环水泵并列运行或1台循环水泵高速运行，当出现所有循环水泵全停状态时，为防止扇段内循环水停止流动而发生冻结事故，会自动开启紧急泄水阀，所有扇段全部排水，间冷系统退出运行。

4.5膨胀水箱水温低于15℃会触发膨胀水箱防冻保护，若长时间水温仍没有回升，则应提高循环水温度，以防止膨胀水箱结冰。

4.6冬季为防止阀门不严引起局部漏水冰冻，应对每个扇段都充满水后再运行空冷系统，系统运行后应尽量避免投入和退出扇段。

4.7冬季停机或跳机后，要及时对各扇段进行泄水，同时必须就地检查进水阀和回水阀处于关闭状态，泄水阀处于开启位置，确保扇段内部的存水全部放掉。

5.结论

该间接空冷系统采用一种新型并列配置方式，投运方式灵活多变，可以最大限度的节约厂用电，同时对迎峰度夏和冬季防冻都具有很好的适应性。该系统经过小汽机及汽泵试运、锅炉吹管和机组整套启动及168试运，各项参数正常，运行稳定，顺利通过了克拉玛依地区酷暑和严寒的考验。该新型并列配置间接空冷系统还有很多技术特点需要我们继续摸索和学习，为下一步同类型机组的调试和运行工作积累丰富的经验。

参考文献：

[1]王佩璋.单机600MW大型空冷电厂的节水能力与废水零排放[J].电站辅机，2004，（1）： 23-26.

[2]王佩璋.空冷技术在火力发电上的应用与发展[J].电站辅机， 2006， （1）： 32-38.

[3]赵弦，冯碌.SCAL型间接空冷系统设计参数的优化[J].电力建设， 2012， 33（2）： 67-70.

[4]雷平和， 冯碌， 陈保华.新型并列配置间接空冷系统在热电厂的应用[J].电力建设， 2011， 32（12）： 51-56.