直接空冷系统运行问题分析及应对措施

乔书友

北京北控雁栖再生能源科技有限公司 北京 101400

直接空冷系统是指汽轮机排汽在空冷凝汽器中被空气冷却而凝结成水，在直接空冷系统的整个换热过程中，外侧流过的是冷空气，蒸汽被冷却凝结成水，在我国水资源紧缺的北部区域有着十分重要的作用和意义。其在实际应用中会将空气中的水汽汇集到排气装置，经凝泵、给水泵等升压后送回锅炉，但在实际运转阶段，难免会出现一些列问题，如不对存在的问题采取应对措施进行处理，势必会影响直接空冷设备运转的安全性和稳定性，因此需要对难题实施解读，提高系统运行时的效率。

1 直接空冷系统应用的意义

直接空冷系统是适应时代发展的重要组成部分，需要以节能减排和现代化技术为核心，现如今现代化直接空冷系统已经成了我国电厂绿色发展中必不可少的一份重要力量[1]。

图1 电厂锅炉车间

但是由于我国直接空冷系统起步较晚，一些专业技术还不够成熟，所以导致实际运行中仍然存在一定的问题，且问题的发生相对于发达国家较为严重。除此之外，从能源的开发与利用的情况来看，日常供电所需的能源表面是取之不尽、用之不竭的，但从实质上看可以发现，现如今能源衰竭的问题正日益加重，国家以及社会各部门对节能设计的重视程度也在日益增加。直接空冷系统是以环保节能为原则，其能够在水资源紧缺的地区提高电厂运行效率，是当前我国绿色可持续发展转型的升级需要，也是当前时代的发展需求，对于实现行业创新发展具有重大意义[2]。

2 直接空冷系统技术

直接空冷系统研究的范围包括机械工程、水转化动力等，现如今已经在液体器械和自动控制方面都取得了重要的突破与发展。

2.1 锅炉及其应用

直接空冷系统可以将水资源高效转化，如在锅炉中应用该技术，可以通实现高效能量的转化。我国古代便有了对空冷的记载，其能够通过水制定冷气，当前人们对锅炉的运作以及能量控制水平逐渐提高，使得直接空冷系统可以被有效应用，如燃烧部分和热能传递部分，通过直接空冷系统可以提升水资源的转换效率，透过特殊的设备将排出的热气冷却成凝结水，多次循环使用的空气为冷却媒介，在此过程中可以为锅炉配置计算机设备，感应装置等，以此实现自动化控制，发挥该技术在电厂锅炉应用中的效果[3]。

2.2 直接空冷系统的运用

电厂在实际运行过程中，需要通过燃烧燃料产生热量，热能通过固定装置会转化为机械能，现如今已通过直接空冷系统实现了自动化冷却控制。发电中的温度控制系统中包括燃烧控制器、比例阀、PLC温度控制系统，实际应用中需要对现场电信号与炉内温度进行对比，通过运用数学的计算方式，提高了水冷却转换的效率和控制的效率。转化连接系统通过对温度的测量，实现对电厂发电温度的控制，汽机排泄的饱和蒸汽通过排气管道安放在房屋外的空气凝汽器内，但会出现一定的偏差，因此必须应用直接空冷系统，进而完成二次使用，以此克服传统冷却系统中的问题，减少了发电对环境的污染，在绿色可持发展中有着重要的推广意义。

3 直接空冷系统运行问题分析

3.1 真空渗漏问题

直接空冷系统散热设备通常使用管状构造，管子数目庞大并且自带散热翅片，且直接空冷系统的排气管内径偏大，所以焊装位置面积偏大、焊缝过长、密闭情况不良，特别是在拐弯位置，极易导致真空渗漏；空冷岛占地规模大，构造繁杂，装设阶段无法全部密闭，翅片与管子相连的位置极易出现渗漏的情况。除此之外，由于翅片极为单薄，如不对此进行处理将会出现连接渗漏问题，最终使得管道变形。

3.2 管束积尘问题

因为空冷机组是裸露于户外的，这让空冷机组任意方位均与外部环境对接，且由于我国的北部区域运用该技术的次数较多，地区特点为沙暴天气较多、空气污染严重，最主要的问题则是水资源紧缺。因此，对于管束积尘问题需要着重关注，如不注意将会导致空气内大批的粉尘与外部环境的联系被中断，且在管束位置如出现了积尘问题，会由于遗留散热翅片而不能和冷空气完成热互换，最终使得空冷机组运转不流畅，出现系统性问题。

3.3 凝结水管道振动

尾部排汽由顺流散热器管束上部进入，未凝结部分与进入管道中的不凝结气体一起进入逆流散热器管束中，再通过各列凝结水联箱下端接出凝结水管道，最终汇入排汽装置下的凝结水箱，使得凝结水管道振动在电厂运行中普遍存在。该问题在直接空冷系统中普遍存在，如系统实际运行凝水流速为0.6m/s-0.7m/s之间，如发生了该问题及其容易造成在管道中凝结水流速过大，可使得流速超过1m/s以上，且可能凝水在管道转弯区堆积一部分不凝结气体，形成汽液共存状态，延长震动时间。

3.4 空冷散热能力不足

我国的直接空冷系统多应用于水资源匮乏的特殊区域，且由于区域情况较为特殊，极其容易出现系统损坏的问题。就目前情况来看，大多数空冷系统燃煤机组运行多年后，风机组回出现空冷散热能不足的问题进风便会受到严重影响，使得空冷系统性能无法达到实际需求。如直接风冷系统在我国北部地区，会由于夏季高温炎热而影响实际运行，如地区的大风天气较多，遇到此类天机将导致进风量急剧下降和机组的热经济性下降。同时，由于空气质量原因，可能会出现散热能力不足的问题，易造成空冷系统换热性能下降，导致汽轮机排汽压力升高，使得系统运行无法满足实际需求。

4 直接空冷系统运行问题的解决措施

4.1 预防真空渗漏的策略

在直接空冷系统的整个换热过程中，外侧流过的是冷空气，蒸汽被冷却凝结成水，在我国水资源紧缺的北部区域有着十分重要的作用和意义。因此，实际应用中需要预防真空渗漏，第一步应使用前卫的焊装科技，解决焊装导致的密闭情况不佳的难题，要设计管子与翅片融合的散热设备，第二部应严格依照图纸完成，研发出能够检验大规模真空渗漏的办法，规避在运送途中或装设阶段损毁，方便检查出故障并予以化解。

4.2 管束积尘的应对方法

管束积尘作为常见问题，需要对此加大关注力度，直接空冷系统管束积尘问题的处理方法具体如下。

合理设计散热设备，让其既能够确保与外部环境充分接触。

散热设备的形态与散热翅片的构造与大小需要进行合理设计，以免加快管束积尘的速度，防止问题的出现。

依照空气质量状况，编排清灰时间，并在此基础上改良清灰设备，例如运用高压水力清灰的模式。

让散热设备上的灰尘无法左右散热功效，最大程度地节省清灰使用水。

4.3 凝结水管道振动的解决措施

为了削弱凝结水管道振动带来的危害，需调整共振频率，减弱振动，并在此基础上对凝结水管自身的振动频率进行分析，了解引起管道振动的原因，结合当前实际情况分析发生的位置，排除管系统设计问题、管道管径设计问题、管道流向问题及外力附加，以此确定最终的问题原因及解决措施，提高解决问题的效率。如出现了风、地震、雪荷载等影响情况，可以结合上述问题情况，将凝结水管道设计为弯形下降，实现有效的电厂系统改造，并根据问题的情况增大凝结水管道的直径，如为设计问题，则可以根据要求增加节流孔板，减小对凝结水管段的局部产生冲撞，避免直接空冷系统出现振动问题。

4.4 增加空冷散热能力

针对直接空冷系统散热能力不足的问题，增加尖峰冷却设备最为有效，其可以提高系统整体的散热系数。例如，可增加蒸发式冷却器辅助喷水冷却，减少进入已有空冷凝汽器的排汽量，分担一部分已有空冷机组的冷却负担，最终根据降低机组背压值确定，抽真空管线汇入已有空冷系统抽真空系统中。在夏季高温段（6-8月）机组运行时，分担已有直接空冷散热器的冷却面积，机组负荷均能满足。同时，可通过增加空冷散热器单元来解决问题，以此增加部分数量的空冷散热器列数，减少进入已有空冷凝汽器的排汽量，最终形成汽轮机排汽压力下降，从而满足直接空冷系统稳定运行的需求。

5 结语

直接空冷系统在运转阶段会产生真空渗漏、积尘等情况，可以通过优化规划、改善工艺解决问题，且在此过程中必须针对不同的问题采取针对性策略，以此让空冷机组能够稳定、优质地工作，并在此基础上通过规划部署，减少空冷岛间的互相作用，使系统能够正常平稳运行。在实际执行中需要分析研究问题，并针对问题提出具体的解决策略，使建设符合当前时代的发展需求，保证直接空冷机组的正常运行，为发展创造有利条件。