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1、咼寒地区间接空冷机组冬季防冻措施【摘要】间接空冷机组在寒冷地区应用中普遍存在散热器冻结问题, 为使该问题得到解决，提高间接空冷机组冬季运行的安全性，本文通过对 扇区充水、扇区运行、扇区泄水3个方面的防冻措施进行了总结和优化， 补充和完善了间接空冷机组散热器翅片管束在高寒地区的防冻措施，对间 接空冷机组在高寒地区冬季的安全、可靠运行提供了更全面的保障措施。【关键词】间接空冷;高寒地区;散热器;防冻0引言我国新疆地区煤炭蕴藏丰富，随着我国西部大开发和“西电东送”的 政策实施，大批火力发电机组在新疆投入建设1。新疆地区富煤缺水， 表面式间接空冷（间冷）机组以其节水、节能、抗风以及对真空系统影响 小等
2、优势己成为新疆地区电厂建设的首选。但环境温度较低时，间接空冷 系统散热器翅片管内循环水容易产生冻结导致翅片管胀裂。近几年投运的 间冷机组，多次发生散热器的冻结事故，严重时水循环中断、间冷系统及 机组停运；散热器冻坏的修复技术难度高、工作量大、时间也长，所以造 成的损失巨大，因此要在高寒地区使用间接空冷系统，就必须首先解决间 冷系统散热器冬季防冻问题2。目前在北部新疆高寒地区间接空冷系统 防冻问题还很突出，主要是因为缺乏一套完整的防冻体系，因此开展间冷 系统散热器冬季防冻措施的研究就显得十分迫切，本文深入总结、分析了 间冷系统散热器冻结的各种措施，完善了防止间接空冷机组在冬季运行散 热器冻结的手
3、段。1 表而式间接空冷系统概述本系统采用SCAL型间接空冷系统，主要由表面式凝汽器、循环水系 统、福哥型铝管铝片散热器和空冷塔组成。表面式凝汽器采用不锈钢管， 循环水系统采用单元制的闭式循环水供水系统，水质为除盐水。1台机组 配置3台35%容量的循环水泵，循环水流量为43000ni?/h。间冷塔采用旋 转双曲线形钢筋混凝土结构，底部直径90米，总高132米。散热器采用 全铝制四排管冷却三角，冷却三角被垂直布置在间冷塔外1个直径为104m 的圆周内，共安装有132个冷却三角，分为6个冷却扇区，每个扇区单独 设置循环水的进、出水管和排水管。翅片管管径为*25xlinin。塔内还布置 有6个地下储水
4、箱和2个高位水箱。2 间接空冷冬季防冻措施某电厂一期为两台国产350MW超临界凝汽式间接空冷燃煤发电机组， 厂址所处地区属温带大陆性干旱气候，其特征是冬季寒冷，夏季炎热（最 低汽温-41. 1C,极端最热汽温416C）,降水量少（年均降水量只有 183. 1mm,年均蒸发量却达到2129. 3mm）,春夏季多风（最大风速达到 24m/s）o采用表凝式（哈蒙）间接空冷系统可以避免环境大风和最高气温 对空冷机组的运行安全性的威胁，因而更适合该公司两台350MW燃煤间冷 机组使用。国内高寒地区间接空冷机组运营经验较少，从实践认知到表凝 式间接空冷系统不惧高气温，但怕高寒，准东五彩湾电厂地处北方严寒地
5、 区，冬季极端气温达到-41. 1C,因此机组采用间接空冷系统的首要问题是解决冬季散热器翅片管朿的防冻问题。2.1扇区充水过程的防冻向扇区充水时发生冻结的可能性与充水温度和充水速度有关，充水温 度越高、充水越快，发生冻结的可能性越小，为了满足防冻的要求通常充 水温度控制在4055C,充水时间耍求低于90秒，充水时关闭百叶窗3。 但过高的温度和充水速度会对法兰、阀门、膨胀节、管束连接处的0型橡 胶密封圈造成较大的热冲击，造成漏水失效事故。间冷系统扇区充水时， 上述两种情况互相孑盾又互相制约，无法兼顾。因此，经过参考兄弟单位 的经验、厂家资料及现场实际，我们采取了以下措施：（1）在充水时，扇区进水
6、阀、回水阀同时开启，进水阀开启14秒、 回水阀开启18秒，然后中停，充水60秒后，全开扇区进水阀、回水阀， 这样做的目的是进水管设计流速为15米/秒，冋水管压力稍低，设计流 速为1.2米/秒，这样阀门开启时间能保证循环水正好到达扇区顶部（扇 区顶部高度为20米）且排气充分。（2）扇区充水时，充水温度与环境温度之差不超过80C,这主要是 考虑0型橡胶密封圈的失效问题。因此，冬季工况下，坏境温度在-16C 以上时，循环水温达40C以上方可对扇区充水，环境温度在-16C以下时, 扇区充水要求循环水温达5055Co此外，尽量避免在-25C以下的低温 环境中进行扇区充水操作。（3）扇区充水过程中，观察排
7、气立管有大量气水排出，表明管束排 气正常，否则应立即将扇区泄水，查明原因后再充水。（4）冬季扇区程控充水完成后，应立即对该扇区每个冷却柱面进行 测温,发现某冷却柱管朿温度低于10C,在5分钟以内温度还未超过20C, 说明管束水循环不畅，应及时将该扇区泄水，联系检修将该冷却柱加堵板 隔离后，方可重新对该扇区充水。（5）扇区充水完成后，不能立即打开百叶窗进行调节，应将百叶窗 全关4小时后，且确认各冷却柱测温正常之后，再打开百叶窗调节出水温 度，以避免在扇区充水完成短时间内管束发生冻结。2.2扇区运行期间的防冻扇区运行期间，主要控制扇区的温度、循环水流速及水质。为此，需 注意以下方面：（1）由于传热
8、效果不同，散热器最外排管束、边缘部位管束与里排、 中间部位管束出水温度存在较大偏差，再加上其他因素的不利影响，如： 百叶窗开度偏差、散热器外表面脏污堵杂物、水流速、流量不均等，造成 运行中某一局部散热器或个别管朿的出水温度大大低于散热器平均出水 温度。目前，我们更够监视和控制调整的是平均出水温度，如果扇区出水 温度控制较低，可能造成某一局部散热器或个别管束出水温度太低，在运 行中结冰冻坏4。在止常情况下，各扇区百叶窗应投自动，加强监视自动动作情况，在 自动调节缓慢或有异常情况时，应及时解除口动并进行手动调节。在自动 或手动情况下都必须保证各扇区出水温度满足以下要求：环境温度在0 TOC时，保持
9、扇区出水温度不低于30C;环境温度在-1120C时，保持 扇区出水温度不低于35C;坏境温度在-21-30C时，保持扇区出水温度 不低于38C ;环境温度低于-31C时，保持扇区出水温度不低于40C 5。（2）在冬季工况下，可采取三台循环泵全部运行的方式来提高循环水流 速。一旦某台循环泵跳闸，可适当将12个扇区泄水，以保证流速。另 外，由于循环水流速没有测点，我们可通过扇区进回水压差进行间接观察, 扇区投运数量与循环泵运行台数之间做好配合，以保证扇区进冋水压差大 于 50KPao（3）厂用电全部失电的事故情况下，主机循坏泵全停，此时，应立 即打开进、冋水母管紧急泄水阀，将扇区全部手动泄水，避免
10、循环水不流 动而导致扇区全部冻裂。（4）加强循环水水质的监督。准东五彩湾电厂采用第六代铝制福哥 型散热器，圆形铝管和翅片都是单金属全铝。气侧和水侧的表面都采用稳 定的铝-氧化层保护覆盖，在管束组装后，对其表面进行氧化处理，生成 一种抗腐蚀薄膜，以提高铝表面的抗腐蚀能力，即使是在机组停运也不需 要充氮系统。因此，在间接空冷系统运行中，化学腐蚀对铝管的影响较小, 铝腐蚀主要是以电化学腐蚀进行的，因而控制主机循环水系统的PH值对 铝腐蚀防护是十分重要的。某厂由于主机循环水的水质控制不当，在冬季 运行时曾发生铝管大面积泄漏，严重影响了机组安全运行。目前，国内尚 无不锈钢凝汽器、碳钢循环水管、铝散热器间
11、接空冷系统的水质标准和处 理方法，根据相关单位对混合凝汽器间接空冷系统的试验结果，暂时执行 的水质标准如下：电导率W10uS/cm, pH： 7. 0-8.3 （期望值7. 0-8. 0）, 全铁200u g/L,全铝W200ug/L。在冬季运行期间，更要加强对间冷水 中的金属离子（铁、铝）及pH的监测，并将指标列入监督报表中，定期 监测，避免对铝管的腐蚀造成泄漏。2.3扇区停运期间的防冻在间冷系统运行实践中，不少电厂出现过因扇区停运时操作不当或停 运后防冻措施不到位而造成扇区管朿冻裂的情况。主要有以下儿个方面需 注意：（1）机组停运后或事故情况下甩负荷，应及时关闭扇区百叶窗，将 扇区泄水，避
12、免热量不足而导致循环水温度过低，扇区冻坏。（2）在扇区泄水过程中，当进水阀、出水阀关闭后，如果扇区泄水 阀因故障不能及时开启，立即手动打开扇区泄水阀，否则整个扇区管朿内 的循环水将停止流动，在冬季环境下，极易冻坏。（3）扇区泄水结束后，注意对扇区进、回水母管温度的监视，这个 主要是判断扇区进水阀、回水阀是否关闭不严有内漏。或者将扇区进水阀 后、冋水阀前的人孔门打开，以免从扇区进水阀、回水阀漏流的热水逐步 进入扇区管朿，在下联箱管口部位造成冻结，下次再充水时将造成循环水 流动不畅，管束冻坏。（4）对于冬季工况下较长时间（1天以上）不投运的扇区，确认扇区 进回水管道无水后应将进、回水紧急泄水阀关闭
13、，在DCS上挂”禁操”， 以免地下储水箱热气因抽吸作用返至扇区管束内导致结冰，在下次扇区充 水时将造成大面积冻裂。3.结语目前国内高寒地区间接空冷机组冬季运行防冻经验比较少，在系统的 安全过冬方曲还需积累经验并做相应的优化调整，制定出相应的间冷系统 运行的防冻控制措施;神华神东准东五彩湾电厂深度分析总结了间冷系统 在高寒地区冬吞散热器防“冻结”的各种应对措施，使整个防冻体系更加 完善，确保处于高寒地区运行的间冷火电机组能够安全、稳定地运行。参考文献1 江华东试析以市场机制运作“西电东送” J华北电力大学学报 (社会科学版)，2001 (02).2 谢滨，秦建明，柴靖宇等.SCAL间接空冷系统：中国， CN101063595AP.2007, 10, 31.3 石磊，石诚，李少宁等表面式间接空冷散热器换热特性的数值研 究J动力工程,2009, 29 (5)： 472-475.4 丁尔谋发电厂空冷技术M.北京：水利电力出版社，1992.
