基于汽轮机空冷器运行监控

于晓明

摘 要：空冷器作为汽轮机辅助系统，利用变频风机强制送风与空冷器管束换热，将汽轮机排汽有效冷凝，维持系统的真空。文章主要阐述空冷器的启停操作，控制室监控内容及其操作注意事项。

关键词：空冷器；汽轮机；真空；变频风机

空冷器是以环境空气为冷却介质，将管束内高温工艺气流冷却或冷凝的设备。随着空分设备的大型化，如60000m3/h空分设备配套汽轮机乏汽量大约在140t/h，水冷凝器需要11200t/h冷却水，而且还需要设立废水处理系统[1]。大多煤化工廠区处于水源缺乏地区，无法提供大量的循环冷却水，进而常用空冷器来代替水冷壳管式换热设备，它主要包括管束、风机、框架、清洗设备等。空冷器的优点是：对环境没有热污染和化学污染，空气腐蚀性小使用寿命长，维护费用低，一旦风机断电仍有30-40%的自然冷却（图1）。

1 空冷器流程简述

大唐阜新公司空分分厂压缩机组，配套空冷器于2013年7月23日汽轮机调试一同调试，设置空冷器以取代水冷却，将汽轮机排汽在空冷器管束内冷凝，维持整个系统的真空。空冷器主要由管束翅片，变频风机，空冷旁路系统，清洗设备，框架，仪电控系统等组成。汽轮机乏汽经两个隔离阀K301，K302进入空冷器的两个屋顶，蒸汽在管束内自上而下逐渐冷凝，风机强制送风带走管束蒸汽的热量加速冷凝，冷凝液收集到下联箱，送至凝结水箱通过凝结水泵送出。空冷旁路系统是将减温水喷入汽轮机排气管道，进入空冷器，用于空冷器的防冻堵。

2 空冷器的启动

机组启动前现场确认真空破坏阀门处于关闭状态，不凝气取出管道上导淋关闭。空冷系统准备启动之前，先将压缩机组热井、集液箱加水至正常液位，启动凝结水泵；开启抽真空系统，并确保连续运行，真空小于-76kPa（正常运行时真空控制在-82kPa左右）；空冷器屋顶隔离阀、管束隔离阀处于关闭状态，变频风机测试合格。从空冷器开始建立真空到第一台风机启动的过程称为空冷器的启动阶段。机组启动后，空冷器隔离阀准备打开，与隔离阀相对应的风机准备启动，以最低运行频率保证风机运行。环境温度低于零下时，空冷器旁路系统应在空冷器启动之前及时投入运行，旁路系统是利用节流降压后的蒸汽把低温水通入汽轮机排汽管线，提高空冷器管束温度旁路系统能有效防止空冷器的冻堵。

3 风机变频调节

汽轮机在冲转过程中，蒸汽入口流量低，进入空冷器的蒸汽量相应较少，低流量的蒸汽又夹带着空气（不凝结气体）进入空冷器管束，会造成真空下降，但这是暂时的，在抽真空系统作用下，真空将会逐渐恢复。低速暖机过程中应使用K302前的管束，也就是说空冷器屋顶隔离阀K301、管束隔离阀K302应处于关闭状态。这样蒸汽在K302前冷凝，F304风机作为独立的控制风机，不收到隔离阀的影响，调节F304风机的频率以调整真空，这样凝结水过冷度较小，温度TI303，TI305将接近排气压力下的饱和温度。

汽轮机正常运行过程中，空冷器屋顶隔离阀K301、管束隔离阀K302全开，6台风机处于运行状态，此时真空低可能有两种情况：若凝结水温度高，则说明空冷器冷却效果不好，应增加风机变频，增大进入空冷器的蒸汽冷凝量；若凝结水温度低，则说明空冷器有漏气，此时增大风机频率，只能使冷凝水温度过低，真空未必见好，应仔细检查消除漏点。当汽轮机进汽量超过满负荷的70%后，风机逐一投入自动，以空冷系统的真空来控制风机的变频输出。

4 控制室监控内容

空冷系统是否能够安全运行，很大程度上取决于操作人员应对紧急状态的应急处理能力和在低温状态下是否准确监控整个系统的运行参数。凝结水温度作为空冷器运行监控的重要指标，根据凝结水温度调整风机变频。操作过程中，操作员往往只依赖汽轮机的排汽压力来调整风机变频，这在环境温度低的情况下是很危险的，空冷器凝结水温度的高低能够监测空冷器的运行状况（图2）。

5 空冷系统停机

空冷系统停机是指风机停止运行，隔离阀关闭。随着机组降转速，逐渐降低风机变频最后停止风机运行。尤其在环境温度较低的情况下，机组停机，蒸汽中断，进入空冷器的蒸汽随之中断，风机的运行将会导致管束的冻堵。风机停机顺序与开机顺序相反，隔离阀联锁关闭之前应确认风机停止。

6 异常现象分析

空冷器正常运行过程中，空冷器旁路真空好于汽轮机排汽缸处。

正常运行时，汽轮机的乏汽不断的在空冷器管束内冷凝，冷凝处产生负压，带动乏汽不断的流向空冷器，高速气流在排汽管道内流动，而旁路系统仅仅是个盲端，就好像抽气器的不凝气抽气口，因而旁路处真空要好。

7 注意事项

根据空冷器凝水温度增减风机变频。启动时先开隔离阀后启动相应风机，停机时与之相反。环境温度低时，应先启动旁路系统，保证空冷器冷凝蒸汽量，防止汽轮机在冲转过程中蒸汽流量低，在空冷器管束内过度冷凝。启动空冷器前应将所有温度联锁切除，关注凝结水温度，待机组运行正常后，根据投入的隔离阀的顺序逐一投入温度联锁。空冷器建立真控时间较长，机组启动时间很长，应尽量不要使用破坏真空的方式停止机器运行，避免影响机组启动时间。空冷器旁路系统的切除应随着汽轮机的进汽量增加缓慢关小，待汽轮机进汽量正常后，将旁路切除。启动风机前应点动测试风机，确认风机启动正常后，停止风机运行，再次启动风机，以确保风机安全稳定运行。空冷器管束应定期进行清理，保证翅片无堵塞，通风正常。

参考文献

[1]李化治，孙淑凤，张华涛.煤化工配套空分设备特点综述[J].深冷技术，2014，7：5-6.