直接空冷凝汽器冬季防冻方案

侯欣妍

摘 要：直接空冷凝汽器在国内应用较广，尤其是北方富煤缺水地区。结合机组运营状况对直冷系统严寒状况下的防冻问题进行处理具有较高重要价值，并根据冻结原因制定防冻措施。该文结合空冷岛结构、运营、操作等方面在防冻处理中的措施进行了探讨，旨在为厂区直冷系统的防冻处理提供一定借鉴价值，从而维持整个机组运行的安全性、经济性、合理性。

关键词：直接空冷凝汽器；冬季防冻措施；直冷系统

中图分类号：TK264.1 文献标志码：A

0 前言

当下电厂经常采用的空冷机组包括3种形式：直接空冷、表面凝汽式间接空冷、复合式间接空冷。其中直冷机组和常规湿冷机组的主要差别在冷端部分，直冷借助外界环境空气作为冷却介质，并非传统冷却器中的水介质，因此，外界环境温度变化即当地气候条件会对直冷系统产生严重影响。当下国内直冷机组大部分集中在西北地区，当地风沙大易导致严重的设备积灰问题，同时当地冬季过于寒冷的气候会引发设备管束冻裂。为此加强整个直冷机组冬季防冻问题的分析至关重要。

1 极端低温条件下防冻要求及原因分析

1.1 防冻要求

在低温状态下，空冷系统的运行需要注意3个问题。第一，保证系统的密闭性，按照SPX的标准要求，空冷系统的严密性需要达到100 Pa/min，而优秀值需要达到50 Pa/min。备齐风筒封堵帘，在对翅片采用覆盖帆布封堵后，需要保证四周严密，使冷空气无法吹透帆布。此外还需要准备一些厚棉布帘，当管束根部出现过冷的状况时，对翅片以及凝结水联箱根部采用保温处理。第二，风机各单元之间保证不串风，密封门要处于关闭状态，同时重点关注密封门的状态，必要时还可以增加闭门器的数量对漏风口进行及时的封堵。第三，保证进气蝶阀2～3列严密状态，在隔离后不会有蒸汽进入其中，若不是极寒地区则没有具体的指标要求。

1.2 过冷原因

（1）空冷器发生泄漏或者是蒸汽流量不足会使得散热管束内进入大量的空气，蒸汽所占有的散热空间就会被缩减，在泄漏点附近散热管束的温度会显著减低，从而产生过冷状况。

（2）如果能够有效地控制排气压力，这样就会使得排汽压力始终高于真空泵组的抽气限值，这样就可以避免空气和不可凝气体的进入和贮存，如果排气压力控制不得当，则会造成空凝器中凝结水温度过低，在较低的外环境下则容易出现结霜状况。一般情况下，当环境温度持续低于2 ℃时，在空凝器逆流管束的上端容易出现结霜状况，出现这种状况的主要原因是该位置的不可凝物出现过冷。如果这种状况持续的时间较长，比如一天或者几天，则容易造成该位置的端口堵塞，使得不可凝气体抽出较为困难。

（3）如果空凝器运行出现异常状况，象抽真空设备故障极易引发不凝气无法排出、排汽压力不稳等现象，此时便容易引发过冷问题。此时针对凝结水箱中的液体进行温度检测便可发现过冷问题。

（4）散热面积一定的前提下，汽轮机排汽量越低、管束温度越低。如果空冷岛的控制为手动模式，则逆流管束蒸汽流速低于顺流管束，转速发生改变的状况下，内部汽流量便会出现波动，蒸汽此时便会再次进行分配，对应蒸汽流量偏低区域便会发生过冷现象。同一时间，考虑到整个空冷设备的管束是相互连通的，凝结水箱内部液体温度不会发生较大波动，即水箱不存在过冷现象，控制方面便无法及时做出保护动作处理。正常工况下，逆流管束风机转速会高于顺流管束，如果顺流管束的风机转速高于逆流风机，容易在顺流段发生气滞现象，严重时会引起管束堵塞。从中可分析出汽轮机在启动、关闭环节中，汽量低，凝结水易发生冻结问题，此时最需要进行防冻处理。

2 防冻措施分析

2.1 启动前准备工作

空冷岛系统启动前，需要核查凝结水系统，为了避免其发生冻结问题，可进行电伴热、保温处理，冻结后马上处理至化开后方可将凝结水管路投入运营，需要引起重视的是该环节中需要关闭疏水气动阀、进汽蝶阀。此外，机组启动前不可提前开启轴封系统，需要启动风烟系统后方可进行相应操作，轴封开启后便可进行抽真空处理。

2.2 高、低旁暖管操作

主汽见压后便可开启高旁调节阀门，对应温度升高后进行调节门的判定和处理，该阀门开度不可超过5 %。当旁路调节门出现质量缺陷发生内漏问题时，可暂不开启该阀门。高旁调节门内漏状况下，对其进行暖管处理环节时需要考虑氧化皮脱落问题，尽量提前投入高低旁运作模式，结合当时环境温度进行最小进汽流量的计算。

2.3 空冷机组启动要求

空冷岛运营前需要先进行整个机组的抽真空处理，背压低于10 kPa后方可关闭抽真空体系，在机组包括在线测温装置的情况下可随时观测温度差动态；无相关装置则需要相关作业人员对各个蒸汽管列进行温度测量。低温状况下，翅片的回暖速度低，首先要检测管道的温度，待温度增加便可听到管束内部冰片融化的声音。对应管束翅片上部温度较高，且高温区域会逐渐下移，当整个管束的85 %均达到高30 ℃条件下、凝结水和抽真空系统高于40 ℃，便可打开机组下部风机进行强制通风。再者，风机需要先逆流、后顺流启动，提高锅炉燃烧程度，避免蒸汽量不足引发的危害。若翅片过冷则需要增加锅炉的燃料，提高空冷进汽量，避免列方向风机频率过高等引发的危害。保证风机频率高于30 Hz，背压高于20 kPa后方可投入下一列。

2.4 开启蝶阀

机组运营中，如果列方向蝶阀关闭不严，需要及时关闭阀门进行处理，避免因蝶阀问题导致低进汽量引发冻结问题，降低管束被冻结概率。

2.5 停机环节

机组进汽量下降，對应热负荷降低，先进行进汽蝶阀较严列的关闭，最后关闭不严列。当发生严重的锅炉氧化皮问题时，需要加强高低旁配合处理，从而降低再热气温大幅变化现象。

3 运行方面

3.1 采取隔离列

一般北方地区11月份便进入冬季，环境温度下降，机组风机停运，此时需要维持逆流段风机正常运作。考虑到北方地区昼夜温差大，为了降低空冷机组冻结概率，需要在当地温度低于一定温度下便进行列隔离。一般先隔离两端进汽列，原因在于两端进汽管会直接受到冷空气作用，从而降低中间管段直接接触冷风的负面影响，一定程度上缓解了防冻压力。

3.2 列封堵处理

考虑到大部分地区昼夜温差较高，部分地区温差高达20 ℃，同时夜间调峰低负荷运行，风机已经全部停运，无法进行背压控制。此时隔离列翅片仍易过冷，背压降低难度大会引发煤耗率增加的危害。这一条件下可进行裂封堵处理，封堵后可避免白日风机频率高、夜间风机停运引发的背压无法控制现象。但需引起重视的是这一操作的危害不容忽视：封堵列之后便不会存在热风作用，抽真空系统的温度便会明显下降，逆流风机此时需要进行降频、停风处理方可维持抽真空系统的稳定。

其次，拆除列风筒，封堵单元，可降低无热风现象，这对低背压控制较为有利。空冷岛不易发生冻结危害。极端低温条件下可在翅片管顶部覆盖帆布也可初步解决相关问题。

再者，启动2台真空泵，冬季2泵同时运行，可快速抽出不凝气。防冻环节中抽真空能力不足还可增设第3台泵，逆流段不发生堵塞，顺流单元便可正常运行。

该文结合现场运营经验，对空冷机组低温防冻问题进行了详细分析，旨在为电厂机组的安全运营提供一定参考价值。

参考文献

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