600 MW间接空冷机组空冷塔散热器冬季防冻优化
2018-11-23杨凯
杨 凯
(大唐阳城发电有限责任公司,山西 晋城 048102)
0 概况
某电厂1期为6台350 MW燃煤水冷发电机组,2期为2台600 MW燃煤间接空冷发电机组。2期工程2×600 MW空冷机组汽轮机制造商为哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,是国内首座间接空冷发电机组(2005-05-18开工建设,2007-09-20投入商业运营)。该机组冷却系统采用表面式凝汽器间接空冷系统,为自然通风冷却塔的间接空冷系统。空冷散热器采用全铝制六排管冷却三角,垂直布置在空冷塔的周围。
循环水进入表面式凝汽器的水侧,通过表面换热冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽,受热后的循环水由循环水泵送至空冷塔,通过空冷散热器与空气进行表面换热;循环水被空气冷却后再返回凝汽器冷却汽轮机排汽,构成了密闭循环。火电厂汽水流程如图1所示。
图1 火电厂汽水流程
1 散热器现状
间接空冷系统选用自然通风冷却塔。在塔底的一圈边缘位置布置散热器,呈圆形分布,并将其划分为8个区域,这8各区域被称为8个扇区(见图2(a))。每个扇区有22个冷却三角,分为11组;每组包括2组冷却三角散热器、1个电动执行机构。每个扇区的循环水全部由11组散热器的底部进入,然后从顶部回流至母管,母管安装3个PT100温度测量元件,当3个温度信号都正常时,取3个温度平均值为扇区总的出水温度;当1个温度与另2个温度偏差大于设定值或发生故障时,取2个正常值的平均值为扇区总的出水温度。通过1个电动执行机构控制百叶窗的开度对散热器的进风量进行控制,以控制每个扇区总的出水温度。
由于外界风速和散热器流速偏差,各个散热器出水温度存在较大差异。因为各个散热器没有有效温度监测手段,只能控制每个扇区总的出水温度(22个冷却三角混合后的出水温度),部分散热器出水温度较整个扇区总的出水控制温度偏低4-8 ℃。在冬季,如果盲目降低扇区出水温度,在恶劣天气下极易造成空冷扇区冷却三角管束冻结破裂,整个冷却三角隔离,设备损坏,损失巨大,降低机组运行的效益。
2 防冻优化措施
间接空冷系统选用自然通风冷却塔,由于外界风速和散热器流速偏差,散热器出水温度存在较大差异。散热器布置在自然通风冷却塔底部一圈边缘位置,呈圆形分布,分为8个扇区。由于外界风速与风向的变化,进入每个扇区每个冷却三角散热器的风量是不同的,那么每个冷却三角散热器的换热量也不同,这导致每个冷却三角散热器出水温度可能存在很大的偏差。根据运行人员的经验,当一个扇区停运时,关闭停运扇区相邻两侧的冷却三角散热器电动执行机构来控制百叶窗。当扇区投运时,扇区两端的冷却三角散热器出水温度极易偏低。在扇区两端的部分冷却三角散热器顶部出口加装测温元件,在运行中就可实现在线监测冷却三角散热器出口温度。通过单独控制冷却三角散热器的电动百叶窗开度来控制其出口水温,在保证空冷岛安全的前提下尽量降低扇区总的出水温度,保持主机背压在最佳范围,使机组处在最经济的运行方式。
图2 空冷塔扇区及冷却三角布置示意
如图3所示,每个扇区选择在1号、3号、5号、7号、16号、18号、20号、22号冷却三角散热器的顶部出水管各安装1支插入式测温元件(PT100),即每个扇区选择8个冷却三角散热器的顶部出水管安装插入式温度测量元件,全塔共计64个温度测点。在自然通风冷却塔散热器顶部平台,每个扇区前4支测温元件接入一个接线盒内,后4支温度元件接入1个接线盒内;然后再由接线盒敷设电缆接入智能温度巡检仪,每2个扇区中间布置1个智能温度巡检仪,共安装4个智能温度巡检仪。4个智能温度巡检仪用双绞线串联起来形成一个环网,然后再接入运行人员监视主机,以便于运行人员监视冷却三角散热器出口水温和调节冷却三角散热器的电动百叶窗开度。
智能温度巡检仪布置如图4所示。
图3 空冷塔测温元件安装位置
图4 智能温度巡检仪布置示意
应注意的是,由于测温元件选择安装在三角散热器出口汇集管道上,安装时需要做好措施,防止铁屑等杂物落入散热器管束内造成管束堵塞。
3 结束语
本次600 MW间接空冷机组空冷塔散热器冬季防冻优化,主要是为了在机组运行中实现在线监测冷却三角散热器出口温度,保证每个冷却三角散热器的出力,避免冬季在恶劣天气下盲目降低扇区总的出水温度而造成空冷扇区管束冻结。在保证空冷岛安全的前提下降低扇区总的出水温度,保持主机背压在最佳范围,使机组处在最经济的运行方式。