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1、第五届全国火电空冷机组技术专题研讨会论文集 运行与管理 116 直冷 ACC 机组运行常见问题及处理 赵维忠 （中国神华胜利能源分公司 锡林浩特市） 摘 要：分析了直接空冷机组夏季不满发设计与非设计及冬季环境下管束的冻裂问题；安装施工质量问题；尤其是空冷系统运行中低真空危害及受环境气温、风速、风向对空冷岛运行背压的影响；从而对问题处理，以提高机组安全经济运行水平。 关键词：直冷机组工艺流程；夏季不满发高背压；低真空运行与维护；凝结水溶氧高；防冻措施；机组经济运行 0 引言 近些年来，在我国北方尤其是严寒地区为高度节水，安全运行，采用了直接空冷机组运行方式。总结出了一些好的经验，但在机组运行期间
2、暴露出一些问题，如夏季机组不能满负荷运行、空冷凝汽器系统受不利风向的影响比较严重、机组真空系统的泄漏和凝结水含氧量高的问题等。造成机组可靠安全运行，影响发电经济指标。为此，结合某电厂运行常见问题分析提出解决方案，为直接空冷机组的经济运行提供帮助参考。 在实践我们知道，冷却能力不仅与冷却面积有关，而且与风机数量、风量、汽轮机排汽流量及对流换热系数有关，而对流换热系数与迎面风速、传热温差等参数有关。虽然设计冷却面积比较大，但由于迎面风速选择的比较低，总风量低，就直接影响了换热，造成机组负荷不能满发受限。 1 直接空冷机组夏季不满发的原因分析 目前，国内直接空冷机组夏季不能满发的原因主要有 2 方面
3、：一是设计偏小，出力不够；二是非设计原因不能满发。 1.1 一是设计偏小，出力不够 设计偏小，出力不够，造成非满发往往是设计优化对周边不利环境因素考虑不周所致。通常设计是要通过优化计算确定初始温差（ initial temperature difference， ITD）的优化值。对直接空冷系统来说， ITD 值是空冷凝汽器入口设计点排汽温度与冷却空气入口设计点温度的差值。 ITD 的优化直接关系到汽轮机的运行参数和电厂冷却系统的投资等一系列技术经济指标。在一定的环境温度和一定的散热量的条件下，选取的 ITD 值不同，汽轮机的排汽温度也不相同，空冷机组的出力也不相同。对 ITD 值优化，就是进
4、行最佳综合经济效益的比较，一般采用年费用最小法，即在综合考虑空冷岛设计面积和投资以及当地煤价、投资回报率、运行年限、以及运行费用等条件下，以分摊到每年的最小费用为原则，确定 ITD 值。因此，当优化 ITD 的值确定之后，散热器的面积就确定了，其热交换不可能满足机组在任意高的大气温度下都能满发的要求。很显然， ITD 的优化必然会带来夏季炎第五届全国火电空冷机组技术专题研讨会论文集 运行与管理 117热期非满发问题。 1.2 非设计原因不能满发 （ 1）空冷散热器外表面污染严重。散热器表面易积灰、积尘等，这些污染物一方面减少了空气通道的面积，另一方面也增大了散热器管的传热热阻，从而大大降低了散
5、热器的热交换能力。一台600 MW 直接空冷机组在夏季满发设计气温下，当积灰厚度达到 0.6 mm 时，凝汽器设计压力会上升6 kPa。 （ 2）风机运行一段时间，叶片角度减小，风量不足导致背压偏高。 2 直接空冷机组夏季背压高不满发的处理措施 2.1 夏季酷暑气温高、背压高达 50kPa，而影响机组带不满负荷。限制 10-20%的额定出力，严重制约机组经济运行及安全满发电。影响机组运行背压主要是散热器单元清洁度，不利风向等因素。在夏季环境温度的升高，散热器冷却介质与热质的传热温差减小，散热器的换热能力下降所致。 2.2 解决直接空冷机组夏季不满发的措施主要有： 2.2.1 解决机组真空的严密
6、性。查漏检测，由于空冷凝汽器系统中，空冷系统庞大，焊点多。长时以来，一直没有实用先进的检漏手段。以前湿冷电厂使用过的灌水法；二是运行中采取单列隔离办法，判定隔离列是否存在泄漏，这种方法一方面会影响负荷，另一方面如果泄漏点较小还不便于判断，因此采用较少；三是利用机组停机机会进行空冷岛各排单独打（风）压查漏，打压涂抹肥皂水法；氦质谱法；卤素法等都检漏效果不理想。特别是都解决不了在线检漏的难题。自从近几年来，采用“美国弱信号智能检漏仪”在线监测。在十几个电厂使用收到了明显的效果，空冷凝汽器系统的检漏疑难问题才有了解决的保障。 2.2.2 在一些电厂由于空冷系统真空度低，往往在夏季很难带满负荷。 60
7、0mw 空冷机组运行负荷，一般在夏季最高负荷在 500MW 560MW 左右时，由于真空低造成凝结水回水温度高，凝结水温度70时精处理阴床退出， 85时精处理阳床退出。而为了避免真空低机组跳闸，不得不继续降负荷运行。 缓解这个问题采用空冷喷淋安装，以降低空气温度，从而增强换热效果。经过试验表明，在喷淋投入后可以提高机组真空，很大程度缓解机组限负荷的问题。空冷岛经全面水冲洗后，汽轮机背压能降低 5 10 kPa，机组可以多带负荷 50 100 MW，能有效减轻夏季出力受限问题。但不可避免的也造成了小量的水的浪费和电的浪费。 3 低真空的危害 3.1 提高机组真空，已成为电厂节能降耗的焦点 事关机
8、组运行的经济性和稳定性，各空冷发电厂现在正越来越重视机组运行的真空严密性，因为它直接关系到电厂的经济效益。凝汽器真空的高低不仅影响机组的经济性，还影响机组的安全性。 空冷凝汽器凝汽设备在汽轮机装置的热力循环中起着冷源的作用。它的主要作用有： 3.1.1 保持汽轮机排汽真空度，提高循环热效率； 第五届全国火电空冷机组技术专题研讨会论文集 运行与管理 118 3.1.2 将汽轮机的排汽凝结成水，作为锅炉给水，回收工质； 3.1.3 通过抽气器排出凝汽器中的不凝结气体，避免换热系数的降低和减少腐蚀 空冷凝汽器的整体布置为人字形斜顶式，主凝汽器设计成汽水顺流式（冷凝后的凝结水的流动方向与蒸汽流动方向相
9、同） ，它是空冷凝汽器的主体，可冷凝 75-80%的排汽。辅凝汽器则设计成汽水逆流式（冷凝后的凝结水的流动方向与蒸汽流动方向相反） ，可造成 空冷凝汽器的抽气区，顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出。因此凝汽设备工作的好坏直接影响整个机组运行的经济性和安全性。 在汽轮机运行时，凝汽器真空的破坏，对汽轮机的经济性影响甚大。如果真空偏离设计设计值幅度过大，而仍要求汽轮机带足原负荷，势必得加大进汽量，增大热损耗，浪费能源。在真空较差的时候，有时必须开多台真空泵，造成电能浪费。 根据西安热工院及相关电厂提供资料， 600MW 机组额定运行工况，背压每降低 1kPa，供电煤耗降低 0.8%。 (另有资料
10、表明，当凝汽器真空下降 1，则影响机组输出功率减少约 0.7 1 )，凝汽器真空度平均提高 1左右，可降低煤耗 1.8g/kW.h。凝汽器真空每提高 1kPa，汽轮机汽耗就减少1.5 2.5。 3.2 如果空气泄漏量大，主要危害有机组在检查中发现泄漏主要集中在汽轮机低压缸调端下部（最严重的泄漏点） 、低压缸大气阀、机组疏水集管、电动给水泵轴端密封、排汽装置液位计连接法兰、抽真空母管膨胀节、 7 号低加本体丝堵等部位。 2 号机组主要集中在低压缸大气阀、机组疏水集管、排汽装置液位计连接法兰等部位。 第五届全国火电空冷机组技术专题研讨会论文集 运行与管理 1193.2.1 空气进入凝汽器后，使凝汽
11、器压力升高，引起排气压力和排气温度升高，导致真空度降低，降低了经济性。 4.2.2 凝汽器内漏入的空气也增加了凝汽器内凝结水的含氧量，加快了回热系统低压管道和低压加热器的腐蚀速度，缩短了设备的使用寿命。同时 ,也增加了除氧器的负担。 3.2.3 空气在凝汽器里积累，增加了传热阻力，降低了凝汽器的传热效果，使传热端差增大。通常200MW 机组每升高 1，影响供电煤耗率升高 0.95g/kW.h，年多耗标煤 1400 吨。 4 空冷岛施工存在部分质量问题 4.1 空冷岛施工存在的一个问题是空冷散热器外漏风量多。大量的空气从孔洞、缝隙漏出，直接减弱了散热片的换热。产生这个问题原因就是安装期间施工单位
12、越工序施工，很多应该加密封的部位没有实施。 4.2 焊接工程量大。空冷凝汽器之间以及与排配汽管道之间都需要焊接，由于焊接质量的好坏将直接影响系统真空度和凝结水的质量，故全部焊接要采用氩弧焊打底。 4.3 空冷散热器安装中的找正问题 . 4.4 另外一个问题是空冷平台安装的安全隐患多。这个问题主要体现在平台出现的一些焊点、焊缝开焊现象，主要原因是在设计安装时，没有充分考虑空冷岛膨胀的问题，导致部分焊点开焊，另外焊接质量不良也是一个因素。空冷岛处于高空区域，这个问题的存在对人身及设备安全都构成了严重隐患。这些问题应在基建施工期严格控制。 5 运行及维护管理情况 5.1 空冷散热片脏污，冲洗系统效率
13、低，影响机组散热。 5.2 空冷岛冲洗设备原设计多为半自动装置，只能纵向（上下）自动而不能横向（左右）自动，水量只能满足单列单侧冲洗，冲洗中人力投入量大。但在白天时段，由于空冷岛上温度极高，工人无法长时间作业，冲洗效率极低，一般一台机组冲洗一遍需要 45 天左右，根本满足不了机组运行的需要。应在基建施工期完成了冲洗设备的全自动化及大流量改造，并且成立专门的冲洗队伍，满足一遍冲洗在 5 7 天，可大大提高空冷岛冲洗效率，为机组安全稳定运行提供有力保障。 6 空冷机组凝结水溶氧高 产生凝结水溶氧高问题的原因有多种，如真空系统漏空气、凝泵密封不严等，但对于空冷机组一个重要的原因就是凝结水过冷度大，尤
14、其在冬季由于环境温度较低，换热端差大，有时即使空冷风机不运行，凝结水过冷度都能达到 5 度以上。另外在部分电厂的设计中，空冷凝结水回水到了排汽装置液位以上 1m 左右的位置，在汽轮机排汽管道下面，经喷头喷出，不能利用汽轮机排汽余热对回水进行充分的二次加热除氧，导致凝结水溶氧超标。 第五届全国火电空冷机组技术专题研讨会论文集 运行与管理 120 针对这种情况，需完善初始设计（或进行改造） 。提高排汽装置内回水管的喷头高度至排汽管道中间位置，使回水能得到余热的充分加热除氧。 7 冬季防冻问题 7.1 经过近几年的运行，各电厂总结了一些 空冷岛防冻方面的经验，制定了相关防冻措施。 空冷机组存在散热器
15、局部不热的问题。经过观察和统计，散热器局部不热在环境温度低时容易发生，经过分析认为是冷却风量过大，同时由于空冷散热器内存在一定的空气，导致蒸汽冷却后空气在局部形成一定的汽阻所致（与设备厂家分析的原因基本相同） 。此问题可进行风机调频，对不热区域的风机降转速运行，可使不热区域逐渐恢复了温度。空冷岛冬季运行主要是防止积水管及管束冻裂问题，尤其是低负荷和起停过程中。运行中应当密切关注积水管的凝结水温度和抽真空管温度，当这些温度和排气温度偏差大于 10 度时，一定要适当降低真空设定值，偏差基本消除后，再逐渐提高真空。启动过程中，在投轴封后，应该立即投入旁路系统，保证空冷不低于最小进气量，防止冻裂管束。 7.2 为提高空冷机组防冻的自动化程度，保证机组的经济性和安全性，可增加直接空冷系统的防冻保护功能，实现直接空冷系统的自动防冻及排汽压力步序自动控制功能。通过论证、试验和完善逻辑，结合现场实际情况，有的电厂进行空冷防冻步序控制试验（如某电 7 号机组） 。 （ 1）直接空冷系统的防冻保护功能，包括三项主要内容： 凝结水过冷防
