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1、国产化首台600MW直接空冷机组空冷系统逻辑优化及存在问题的解决策略探究(通辽发电总厂)摘要：做为国家发改委863重大科研项目,首台国产化600MW空冷机组投产后的安全经济运行状况，对国内空冷技术有着决定性的示范意义，本文在介绍机组运行特点的基础上，主要针对空冷系统在防冻、经济运行等方面存在的问题，提出解决措施，并根据系统的运行情况与不足对热工自动化控制逻辑进行控制策略上的优化，从而保证空冷自动及保护系统在机组启停及运行过程中全过程投入，并根据环境温度、机组负荷自动控制背压，提高了机组运行经济与安全性能。关键词：国产化600MW直接空冷机组 逻辑优化 存在问题 解决策略0 引言通辽发电总厂5号
2、空冷机组是国家发改委批复的国产首台600MW直接空冷示范项目。由中国电力工程顾问集团公司和哈尔滨空调股份有限公司组成的联合体共同负责设计、制造，具有100%自主知识产权。工程自2005年开工建设以来,顺利完成了设计、建设、调试、试运行等各项工作，机组于2008年7月11日通过168小时，正式投入生产，投产以来累计运行约3500小时。从空冷系统启动及运行状况看，未出现空冷风机大量跳闸、真空系统大幅度波动、背压调整不当、真空建立不及时、空冷岛大面积结冻等现象，整个系统运行比较稳定。从空冷系统运行性能看，施工工艺、设计水平、运行参数均处于较好水平。1 设备及系统简介1） 设备概况： 通辽发电厂三期工
3、程5号机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式600MW汽轮机组，型号：NZK600-16.7/538/538-2汽轮机排汽装置由哈尔滨汽轮机厂辅机工程有限公司生产，排汽装置兼有凝结水箱的功能，机组补水进入排汽装置，排汽装置利用低压缸排汽对空冷系统凝结水和补水进行加热除氧。空冷散热器由哈尔滨空调股份有限公司生产，散热器为双排管，翅化比117，64个冷却单元，A型夹角60度，总散热面积1653379m2，设计迎面风速2.2m/s，设计散热系数31 W/(m2K)。空冷风机为保定惠阳航空螺旋桨制造厂的轴流冷却风机，型号G-TF91D8-C1132,风机
4、直径9.144m，每台风机8个叶片，顺流风机叶片角度15.5，逆流风机叶片角度14，静压116Pa，静压效率65.2%，轴功率80.8kW，电机额定功率132kW。2） 系统简介空冷系统从汽轮机低压缸排出的乏汽，经由两根直径为DN6000排气管道引出主厂房外，垂直上升到37.5m高度后，向两侧引出8根直径为DN3000的蒸汽分配管将乏汽引入空冷凝汽器顶部的配汽联箱。每组配汽联箱与8个冷却单元连接，每个冷却单元由8块冷却翅片管束和一个直径9.14米的轴流风机组成。8块翅片管束以接近60度角组成的等腰三角形“A”型结构构成，“A”型两侧分别为4个管束，顺流管束长度为9.90m，逆流管束长度为9.3
5、0m，宽度均为3.02m。当乏汽通过联箱流经空冷凝汽器的翅片管束时，大量的冷空气被轴流风机吸入通过翅片管外部进行表面换热，将乏汽的热量带走，从而使排气凝结为水。凝结水由凝结水管收集起来，排至凝结水箱，由凝结水泵生压，送至汽轮机热力系统。汽轮机排气中7080的乏汽在顺流凝汽器中被冷却，形成冷凝水，剩余的蒸汽随后在逆流凝汽器中被冷凝。流程图如下：逆流单元接3台真空泵汽轮机排汽抽真空管蒸汽分配管凝结水联箱凝结水联箱空冷风机排汽装置至除氧器凝泵 空冷流程示意图2 空冷系统投产后运行中存在的主要问题1）经济运行指标达不到设计要求自投产以来，2008年机组平均负荷完成441.6 MW，背压完成19.1Kp
6、a。高于设计值（13.1Kpa）6 Kpa ，影响煤耗约为12.2g/kwh，主要原因一是建设周期过长，空冷散热片污染严重，始终未清洗，换热效果差，导致夏季高温季节时机组背压过高，环境温度在30时，负荷600MW，机组背压达38kpa；二是对首台空冷冬季防冻特性没有成型经验，受空冷防冻影响，11、12月份机组平均背压与设计值比较，升高2.0 Kpa，因化冻影响平均背压升高2.4 Kpa，累计影响背压4.4 Kpa。各参数见表一、表二表一：机组夏季运行参数日期时间负荷背压环境温度蒸汽量凝结水 温度出口风温风机台数风机转数真空泵 台数8.72:003801822118953.554607018.7
7、12:004042329137258.560607518.79:00444242414106161607118.61:005001920157453.554607218.64:00400142012485354607218.617:00430283013496362607428.517:00500343115996867607627.2811:0054239.32816827273627637.288:0060038.92418207272627637.2811:3154341.629.716707373627637.2815:0051037.931.91585727262763表二、空冷冬季
8、运行参数日期时间负荷背压环境温度蒸汽量凝结水 温度风机台数风机转数真空泵 台数12.128:0060418.7-171876584266212.2017:3860622-131925604262212.215:3832020-201071604030212.2120:0055322-17.81758624230212.2519:1445017.8-9.6138464416422）空冷系统冬季防冻性能较差空冷机组在冬季运行的防冻问题至关重要，但在机组运行期间仍暴露出各列、同一散热片各管束之间蒸汽分配不均，导致气温过低时，部分管束过冷，内排温度低于外排管1030，管束冻结现象比较普遍，造成膨胀不均
9、，出现局部散热片变形现象。（见下图）3）机组真空系统存在较大漏泄现象08年7-12月份空冷系统真空严密性平均值为0.4Kpa/min，最高值达0.52Kpa/min，由于漏空气量较大造成空冷散热片局部聚集空气导致过冷和结冻，使机组在冬季低温季节被迫保持三台真空泵运行， 08年真空泵累计多耗电16.8万kwh。4）空冷防冻保护及自动调节逻辑不完善，空冷自动无法正常投入主要原因是逆流单元防冻保护动作时，顺流风机转速保持直至逆流单元防冻保护解除，这过程中造成顺流单元过冷甚至冻结。顺流单元防冻保护逻辑也存在同种问题，并且顺流单元防冻保护温度测点取自母管，无法监调各单元实际状况，不能及时将机组背压及凝结
10、水过冷度调至最佳状态。5）排汽装置补水时，凝结水溶解氧超标严重，最高时达到200微克/升。6）机组满负荷运行时，凝结水温度超过72度，需两台凝结水泵并列运行才能满足凝结水流量、压力的要求。7）空冷风机运行经常出现风机跳闸和启不来的现象。3 运行中采取的良好经验1）减少外部漏风，改善空冷器散热能力自投产以来,空冷系统存在封闭不严的施工问题，主要有：各列南北两侧档风板漏风；东西两侧与管束下方连接的档风板漏风；各列中间的单元分隔墙的档风板漏风；档风板间的电缆桥架严重漏风；所用档风板的开孔处漏风；管束缺少密封条导致漏风；管束下联箱同凝结水管路连接用的弯管与档风板缝隙大，漏风； 设计问题主要有：所有隔离
11、门上方的档风板变形，漏风；逆流单元上方的档风板与抽空气管道连接部位，开孔漏天，设计图纸无明确要求；个别管束变形大，致使其与A型架间隙大；上述问题造成散热片通风不足,换热效果不佳。为此我们采取的措施：1）采用彩板折弯角铁（35351）加V125型聚胺脂密封条密封及彩钢板封堵，确保封堵严密无漏风；补齐缺少的密封条；2）各列门上方的档风板变形，漏风，重新设计加角铁连接各挡风板矫正变形，杜绝漏风；3）逆流单元上方的档风板与抽空气管道连接部位采用2mm厚的钢板封堵；4）A型架间隙大采用镀锌薄铁板封堵。生产各级管理人员对空冷岛漏风点逐项进行了严格验收,从而保证了通风出力，提高了空冷器散热能力。2）合理安排
12、空冷散热片冲洗方式，保证冲洗质量由于空冷岛安装时间长，散热器清洁度不好,换热效果较差,自7月份投机组产后高温季节环境温度达到32时，机组背压达38kpa，针对这个问题，组织生产维护人员进行了为期一个月的高压水吹扫工作，使散热器换热面得到良好清洁，最终机组背压下降4-6kpa。3）积极进行缺陷处理，消除隐患一是64台空冷风机运行过程中, 出现5台风机（1列8、2列5、3列5、4列4、7列4）启动后由于润滑油压低保护动作跳闸，原因为油泵入口滤网堵塞及变频器故障所致。二是真空泵入口滤网出现了堵塞问题，采用除盐水对抽真空管道进行冲洗和在真空泵入口滤网前加装手动门，实现了滤网在线清扫和抽空气管道清洁，效
13、果明显。三是由于排气装置背压取样管布置不合理，造成取样管积水，背压指示不准确，更改了取样管布置，使背压显示准确，从而保证了保护动作的正确性和机组的安全稳定运行。4）积极采取防冻措施，保证防冻安全主要有效措施有：抽真空管道加装伴热带；取消凝结水回水管“U”型弯；再热汽冷热段管道加装疏水排大气，以利于冬季启停机时，再热汽疏水不进入空冷岛；启动前抽真空时不投轴封供汽；在锅炉参数允许的情况下推迟低压旁路系统投入时间；正常运行时设专人对空冷岛各部温度进行检查；储备充足的苫布、炭炉等防冻物资；汽机启动后、打闸前关闭所有至排汽装置的疏水门，将主、再热汽、轴封系统、辅汽系统疏水排大气。上述防冻措施取得一定效果
14、，冬季机组启动13次未发生空冷系统大面积结冻现象。5）空冷参数的调整与测试，为国产空冷机组运行提供宝贵经验对空冷逆流风机自动回暖方式进行研究，增加回暖效果。对风机过负荷跳闸原因进行分析，采取限制措施保证风机的最大出力下稳定运行，提高空冷机组的安全经济渡夏能力。 对空冷风机最低转速22.5 rpm时存在润滑油压低跳闸现象进行原因分析，采取措施保证风机的最大调整余度，从而达到节能降耗的目的，使机组在经济工况下运行。4、空冷系统控制逻辑优化及真空系统查漏是空冷防冻与保证经济运行的最有效措施为实现空冷系统的自动投入，保证空冷系统冬季运行安全，努力降低背压,提高机组运行经济性，重点解决了以下问题:1、对真空严密性不合格进行专题治理空冷系统真空严密性试验结果为520Pa/min左右，还没有达到设计标准。空冷设备探测器是空冷系统漏泄查找的主要设备，该设备对空气外漏产生紊流现象较为敏感，为此，在4、5列加装抽真空门，在抽真空母管上加装压缩空气充气门，使1、2、3、6、7、8列具备打风压条件，同时在1、2、3、6、7、8列加装压力表监
