直接空冷冬季防冻的技术措施

师亚俊，谢娓侠

（山西临汾热电有限公司，山西 临汾 041000）

电厂空冷系统按换热过程可分为直接空冷和间接空冷系统，这里主要讲述的是直接空冷系统。直接空冷系统是将汽轮机排出的乏气，由排气管道引入空冷凝汽器的钢制散热管束中，由变频风机驱动环境空气直接将其冷凝为等温的凝结水，减少了二次换热所需要的中间冷却介质，换热温差大，效果好。直接空冷系统主要由大直径排汽管道系统、空冷凝汽器顺流管束、空冷凝汽器逆流管束，空冷风机组（包括风机、电机、变频器、减速箱、电加热器等）、抽真空系统、凝结水系统等组成。

1 空冷冬季运行注意事项

在环境温度低于-2℃即进入冬季运行期。应联系检修备好毡布，碳火等防冻物资。并派专人对空冷岛个散热管束进行就地测温。在任何情况下，必须保证各列散热器端部小门，各冷却单元的隔离门及空冷平台门在关闭位置。在冬季防冻期间，过冷度作为安全指标进行监控，不允许低于6℃，凝结水过冷度定义为汽轮机低压缸排汽压力下对应的饱和温度与各列下联箱凝结水温度的差值。过冷产生的原因：泄露或蒸气流量太少。泄露会导致列管内存在大量空气，无法保证蒸气占满列管空间，在相同换热面积时，蒸气流量越小，温度越低。在冬季运行期间，在环境温度低于-10℃，运行背压不允许低于10 kPa。冬季遇有大风降温或风力较大的情况，运行人员应适当增加机组负荷或提高运行背压等，防止大风、降温，再加上散热器热量分布不均匀发生管束冻坏事故。在运行期间，要做好巡检记录，发现情况及时汇报处理。

2 空冷冬季运行调整

空冷岛运行期间，尽量保持同列各风机的转速相同，低负荷时，尽可能保持各列风机多投，低转速运行。运行中，空冷散热器任何一列抽汽口温度低于30℃时，停止该列的逆流风机运行，10 min后，若抽气口温度继续下降，启动该列逆流风机反转，温度回升至35℃时，停止逆流风机反转。逆流风机反转期间，本列和相邻列逆流风机应保持在运行状态，提供热风回暖。所有六列回暖完成后（10×6=60 min），如未达到复位条件再进行一次回暖加热循环。环境温度持续低于3℃时，应启动防冻保护。防冻保护Ⅰ的投用：当环境温度小于3℃并且某列任意一个冷凝水温度低于25℃或抽气温度低于25℃时，动作：①顺流风机以每分钟10%的转速降低，逆流风机转速锁定；②提高排汽压力设定值+2 kPa，30 min后再加+2 kPa。两个冷凝水温度高于35℃且抽汽温度高于30℃时或者转为夏季工况，防冻保护Ⅰ复位。动作：顺流，逆流风机与主控相连，以每分钟10%的速度增速。减小排汽压力设定值+2 kPa，30 min后再减小+2 kPa。防冻保护Ⅱ的投用：当环境温度小于3℃并且抽气温度低于20℃时，动作：当列逆流风机以每分钟10%的速度降低，同时顺流风机以每分钟10%的速度降速。抽气温度大于30℃时或者转为夏季工况，防冻保护Ⅱ复位，动作：逆流风机与主控相连，以每分钟10%的速度增速。

3 空冷冬季机组滑停注意事项

汽轮机组在冬季滑停时，如对缸温无特殊要求，则应在滑停阶段达到55%～60%额定负荷后，通过锅炉降温降压，当汽缸温度达到最低时，及时打闸停机。这样有利于机组消缺后安全顺利地启动：按机组停运5~7天计，机组再次启动时的缸温一般在250~300℃之间，可以缩短暖机时间，尽快升负荷至最小防冻负荷以上，这有利于空冷凝汽器的防冻当汽轮机本体有消缺计划，需要较低的汽缸金属温度时，就需要投入旁路系统参与配合。来防止滑停过程中空冷凝汽器受冻。

随着机组的滑停，汽缸金属温度逐渐降低，当汽轮机排汽热量接近于空冷凝汽器防冻所必须的最小热流量时，可认为此时应当稳定锅炉当时的燃烧水平，保持机前参数按照滑参数停机规定的温降水平，先将高压旁路投入，投入旁路系统后，需要解决高压缸的鼓风问题，同时还要受到高压缸压比的限制，所以高压旁路调节阀的开度以及旁路减温减压后的温度控制应受当时高压缸排汽参数的限制，同时还应当将高压缸排汽阀（具有中压缸启动功能的机组和直接空冷机组均设计有此阀门）打开，使高、中压缸的金属温度进一步降低。投入旁路系统参与机组滑停时，运行操作量很大。在停机过程中应严格对汽轮机本体各参数进行监视。

4 空冷冬季启动及注意事项

同滑停相比，直接空冷机组冬季的启动更加困难，由于从锅炉点火到汽轮机冲车之前，有部分蒸汽进入空冷凝汽器，且进汽量远小于空冷岛防冻要求的最小热量，所以部分蒸气进入空冷凝汽器后就会凝结成冰。

直接空冷机组冬季启动过程中，空冷凝汽器内部不结冰是不可能的，关键是要尽快使空冷凝汽器热负荷达到一定水平，才能使结冰现象得到有效控制。直接空冷机组冬季启动时需要更加合理地安排机组启动的各项操作，避免不必要的拖延。

直接空冷机组冬季启动要遵循的一些原则是：①尽量安排在白天启动；②为了保证启动时空冷岛的进汽量，应采用高中压缸联合启动的方式；③启动前，先退出部分空冷凝汽器；④尽早投入旁路系统，锅炉点火后应充分利用锅炉再热器的干烧能力。尽快提高蒸汽参数，旁路投运后，要尽快增加旁路的通流量，并控制低旁减温后温度在系统允许的较高值，尽快增加空冷凝汽器的热负荷。

达到冲车参数时，应根据汽缸金属温度采用高中压联合启动的方式，用较高的升速率和最短的暖机时间，尽快定速和并网。根据汽缸温度和转子应力等条件确定尽可能高的初始暖机负荷，同时进一步增加燃烧，保证尽可能高的旁路通流量；启动初期还应适当提高背压以及使空冷凝汽器的参数在较高的允许范围内，此时不需要空冷风机参与背压调节。

并网带负荷后应根据机组背压情况决定启动冷却风机的时机。这里需要说明的是：机组并网后当运行背压接近于当时背压保护规定的对应报警前，应按顺序启动冷却风机，风机启动后应限制其最高转速。这样做是为了防止冷却风机转速无限制升高后空冷凝汽器容易局部过冷而受冻，如有部分空冷凝汽器换热面积退出运行时，建议当机组背压达到25 kPa后，其他风机都投入运行且转速均达到了60%风机额定转速后，才能投入退出的换热面积。投入这部分空冷凝汽器时应先开隔断阀，隔离阀全部开启后，当所有管束温度及真空抽汽温度达到并高于35℃以上后，再根据机组背压变化情况启动对应冷却风机，以维持机组正常的运行背压。

5 空冷管束结冰原因及纠正措施

对于空冷管束结冰的原因有：①在温度低时，空冷启动的过程中，少量蒸气进入列管而结冰；②大量泄露；③误操作。如：长时间停转逆流风机。

对于列管内结冰的预防措施有：①消除泄露点；②提高蒸气流量；③缩短启动时间。空冷防冻的方法：①顺流单元防冻保护；②逆流单元防冻保护；③逆流单元加热循环；④要求最小蒸汽流量（在不同的环境温度下，每一个项目都有的最小流量要求，启动阶段，应在60 min内达到最低要求）。

列管内结冰后的纠正措施：加热方法Ⅰ∶①架设棉被；②停止结冰单元风机转动；③保持相邻风机转动。加热方法Ⅱ：如有可能，将逆流风机在手动状态下，按反方向转动。

冬季防冻背压设定：

（1）预抽真空时，背压尽可能低，原因：①抽出系统中的冷空气，减小蒸气刚进入空冷冻结的可能性；②加快蒸气进汽速度，减小蒸气刚进入空冷冻结的可能性。

（2）运行时，背压尽可能高，原因：高背压对应较高的饱和蒸汽温度，不容易冻结。需要特别说明的是：冷凝水温度低是，还可以通过手动设定背压值，改变背压设定的方法，提高冷凝水的温度：将背压提高3 kPa，30 min后，观察冷凝水变化，冷凝水超过30℃，保持1 h后，可以返回到原始值。

6 结束语

直接空冷技术在我国正处于发展阶段，要做好空冷岛的防冻技术还得积累很多运行经验。只要人们不断努力、不断积累运行经验，合理安排启动方式和制定空冷岛防冻措施，及时发现问题并采取有效的防范措施，空冷岛的安全过冬是可以保证的。