1、 直接空冷系统的冬季防冻及真空严密性的初步探讨赵维忠中国神华胜利发电厂中国神 华中国神 华直接空冷系统冬季的防冻问题的提出 ：n 直接空冷系统的冬季防冻是位于寒冷地区电厂关注的重点，而真空严密性与机组的冬季安全防冻和夏季出力又有着非常紧密的关联，空冷系统泄漏严重的主要后果是：冬季易结冻、夏季不能满发，直接影响着电厂的发电指标、经济效益和安全稳定性。大量的实践也证明了良好的真空严密性是空冷机组安全经济运行的根本保证。 目前在我国北方冬季环境温度普遍较低，尤其是内蒙古地区冬季气候寒冷，在这种条件下，直接空冷机组在启、停过程或低负荷运行时，空冷系统极容易发生翅片管束、下联箱、阀门等冻结现象，直接影响
2、到机组稳定、安全运行。所以对在寒冷地区的直接空冷系统的防冻问题应引起足够的重视。中国神 华空冷凝汽器发生冻结的主要原因n 冻结主要原因有两个方面；n 其一： 空冷凝汽器在热交换过程中由于管道中有一定量的不凝气体 (多半是空气 )它流动性差，在低温下极容易发生冻结，使管束被冰块堵塞、导致真空下降，严重情况下会使翅片管冻裂 或着 管束变形 。n 其二： 直接空冷系统庞大的散热器在运行中不可避免地存在有 热力和蒸汽流量分配不均匀的现象 。汽轮发电机组在低负荷运行期间，对应汽轮机一定的排汽热量，并非每一列的蒸汽分配管是等额的蒸汽进入。 管束表面温差现象 在汽轮机低负荷运行时十分明显，这种温差也反映了管
3、束内部蒸汽分配的偏差，而且这种偏差随着环境气温的下降会更大。中国神 华直接空冷系统设计方面的防冻措施：n （ 1） 要准确计算系统换热面积、换热容量及风机单元配置等 ，如果空冷系统设计不合理，在冬季低温时，就会发生翅片管内的饱和蒸汽等温冷凝段缩短，凝结水冷凝段增加，过冷度增大，若气温继续下降到零度以下某一定极限时，翅片管内的凝结水过冷就会发生冻结。n （ 2） 合理选择顺流、逆流比例， 简称为 K/D结构。空气冷凝器的这种组成方式有效地提高了冷凝器的防冻性能。设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空气冷凝器内的某些部位形成死区，在低温条件下容易发生冻结
4、。所以，管束内如不及时将不凝气体抽出，就容易产生气阻，因不凝气体的焓值较低，当气温下降到一定极限时，极易造成空气冷凝器管束内冻结现象的发生，因此， 及时有效的抽出空气冷凝器管束内的不凝气体是防冻和提高管束传热性能的有效措施之一。中国神 华直接空冷系统设计方面的防冻措施：n （ 3）采用变频调速风机，有效控制了空冷凝汽器的风量。目前空冷风机的转速控制是以汽轮机的背压作为被调量。如对凝结水温的控制，由于冷却程度不同可能有很大差异，当空气冷凝器各个管束的凝结水的温度降到某一设定值时，则自动对这个管束的风机减速或停止运行，直至凝结水温度回升。温度较低时，可使逆流风机反转倒送热风，防止凝结水结冰。n （
5、 4） 合理设置隔离阀数量 , 在冬季气温低于 0 时，即使风机全停，由于大面积的自然换热， ACC仍然具有很强的冷却能力。如果进入 ACC的蒸汽流量很小， ACC就有可能结冻，特别是在启动时间长，蒸汽流量小的机组冷态启动工况。要满足防冻要求，必须保证 ACC有一定的进汽量且达到该进汽量的时间应尽可能短 （通常不宜超过 2小时） ， 最终蝶阀的数量是根据启动的实际汽量来进行确定。中国神 华直接空冷系统设计方面的防冻措施：n （ 5） 采用大流通截面的单排管， 翅片管的设计经历了多排管、两排管、单排管的发展过程，其主要目的就是为了防冻，因为空气冷凝器翅片管内饱和蒸汽冻结现象的其中一个主要原因是翅
6、片管束冷却能力与饱和蒸汽热负荷的不平衡。比如早期的多排管布置，二排管布置，其前几排管容易产生死区。且第二、三排蒸汽会倒流至第一排管，导致第一排的下部存在死区，发生冰冻现象。一般认为单排管的防冻性能要优于多排管。在极其寒冷地区（尤其低于零下 35度左右），单排管有助于提高防冻能力。采用单排管，由于口径大，便于管内的疏水，使凝结水不产生过冷。中国神 华直接空冷系统设计方面的防冻措施：n （ 6）提高空冷机组防冻的自动化程度；n 为保证机组的经济性和安全性，有的电厂在国内率先增加了直接空冷系统的防冻保护功能，改进了国外公司某些设计理念，实现了直接空冷系统的自动防冻及排汽压力、步序自动控制功能。 主要
7、包括三项 ：n （ a）凝结水过冷防冻保护： 当环境温度和排汽温度低报警时，控制系统自动升高排蒸汽压力设定值，延时 30分钟启动第二台真空泵，其目的在于快速提高真空设定值，加快空冷风机转速，使可能出现冷凝的蒸汽在真空度较高的情况下迅速冷凝回流，防止出现真空度低而导致空冷岛内部蒸汽出现过快冷凝冻结在管道上。中国神 华直接空冷系统设计方面的防冻措施：n （ b）逆流管束回暖防冻保护 ：环境温度低并持续一段时间后，各排逆流风机依次反转一段时间，给逆流管加热，融化可能形成的冰，此时逆流风机依次启动，对各排蒸汽逐渐开始回暖保护，使冷凝散出的热量通过倒转的风机向下流通并经过散热片，提高散热片温度，防止内部
8、蒸汽温度低而冻结。n （ c）抽真空过冷防冻保护： 排汽温度与抽空气系统平均温度之差超过 15 (过冷 )，持续时间 10分钟，第二台真空泵启动，当上述两温度之差小于 6 并持续 5分钟，第二台泵关闭，此保护的主要目的是防止因排汽散热过快，冷凝过慢的热量不平衡而导致真空度骤然下降，进而导致空冷内部蒸汽可能出现冻结。n 这以上防冻保护主要在于冬季环境温度过低时，能有效的控制空冷散热器翅片管的结冰。中国神 华工艺焊接、监管、运行方面的主要措施：(1) 对空冷所有管道连接处要保证焊接质量，确保焊口 100%检验合格。(2) 保证抽真空系统的正常工作，及时将不凝气体抽出。以免造成不凝气体的阻塞。(3) 采用自动防冻控制。即根据凝结水温度、抽真空温度、环境温度来自动进入保护模式，避免空冷系统发生冻结。运行中如出现异常，控制系统及时发出指令，同时发出警报，提请运行人员注意。（ 4）严格进行管束的检验、监造，保证管束产品具有质量的可靠性。中国神 华
