夏季直接空冷系统运行问题与应对措施

[摘 要] 鉴于火电机组直接空冷技术的广泛运用，针对托电三、四期直接空冷系统夏季出现的环境温度高、风向多变、热风回流等问题，对其产生原因、应对措施以及运行中调整方法进行了分析探讨。

[关键词] 直接空冷；运行问题；应对措施；调整方法

1、引言

托克托发电厂三、四期直接空冷系统布置在整个厂房的A列（南边），由西向东依次为5-8号空冷凝汽器系统。每台机组空冷平台共计安装56组空冷凝汽器，平台标高45m，分为8排冷却单元垂直于A列布置，散热器管束为单排扁平翅片管，采用镀铝防腐工艺处理。

2、据托电三四期生产厂房设备位置布局和环境因素分析，影响空冷系统夏季运行的问题大致有以下几点

1） 空冷凝汽器散热器管束表面脏污，空冷凝汽器热交换能力下降，机组真空降低。

2）环境温度高，夏季普遍温度较高，空冷凝汽器入口风温上升，空冷凝汽器冷却能力下降，真空降低。

3）风向的变化，夏季多刮偏南风(南风、东南风、西南风)。由于空冷凝汽器整个系统全部布置在整个厂房的最南边，正常情况下南风不利于真空提高,风向突然从南风转向东南或者西南，利于机组真空提高。

4）热风回流，由于直接空冷凝汽器同大气进行热交换加热了周围的空气，在某些特定条件下，这些被加热的空气又被风机再次吸入并加压后重新冷却空冷凝汽器，或者是在其上风向处有热源，由于环境风场的作用，经上风向热源加热的空气被风机再次吸入并加压后重新冷却凝汽器的现象，统称为空冷凝汽器的热风回流。这种热风回流现象提高了进入空冷凝汽器的冷空气温度，导致了空冷凝汽器冷却能力的下降，有时会在很短时间内造成汽轮机背压急剧升高而跳闸。

空冷入口空气温度对其热力性能有很大影响，如果空冷器布置不当，会使空冷器入口气温高于环境气温，降低传热能力。传热恶化直接影响机组的出力与安全运行。空冷凝汽器入口气温高于环境气温有两种原因：

a空冷凝汽器距离某些高温设备太近，吸进了高温气流。

b热风回流的影响。空冷凝汽器周围的环境状况除了取决于当地的气候条件外，还与空冷凝汽器周围的建筑物，特别是主厂房和电厂的总体布置有关。同时空冷凝汽器的效率还与本身的结构，技术参数相关。因此，除了当地自然气候本身的特点外，环境对空冷凝汽器的换热影响的因素很多，而这些因素是互相关联且相互影响。

当不利风向导致出现热风回流时，对空冷系统的影响表现在以下三个方面：

a散热器出口热风被自然风压住，热量不断地散发到环境中，使空冷凝汽器处于环境温度较高的区域，换热温差减小，效率降低。

b自然风快速吹过空冷风机入口，风机耗功相同的情况下吸入的空气量大幅度减少，由于冷却介质的减少，导致空冷凝汽器效率降低。

c造成大量的热空气被空冷风机吸入，导致冷却介质温度上升，冷却效率下降。

减少空冷器热风回流的措施采用正确的空冷凝汽器的布置可有效地减少，甚至可以避免热风回流。

1)改变空冷风机叶片角度，提高空冷风机出口风速。其优点是在相同频率的转速下增加了空冷散热器入口风速，以冲破在空冷散热器上部形成的热风幕。

2)对多排空冷散热器布置，不同吸风断面必须处于同一水平上，而尽可能使各排空冷器互相平行。

3)低温流体的空冷器布置在上风向，否则高温流体空冷器的出口热风又被吹到下风向的空冷器，而产生热风回流。

4)空冷器与其它热源及高建筑物要有一定间隔，而且空冷器要布置在其它热源夏季主导风向的上风向。

5)斜顶式空冷器的管束不要面对主导风向。

6)斜顶式空冷器管束平台不宜开设楼梯通道口。平台外侧应设有挡风墙，挡风墙的标高应与管束入口管箱一致。

7)在主导风向上，两台空冷器应靠近布置，不应留有间距。

经过热风回流的空冷岛热负荷变得不稳定，空冷风机转速已经最高，不能对排汽压力的不稳定变化作出反应，所以在热风回流后有一定的延时才能表现出来真空降低，主汽压力较正常时下降而偏离设定压力，进而影响主汽流量。夏季需要严密监视其进口风温和排汽压力的变化，发现热风回流，应采取减负荷、投空冷岛喷淋的办法减缓排汽压力波动，降负荷使空冷岛尽快达到热平衡。

3、夏季采取的调整措施

1)定期做真空严密性实验，如不合格查找漏点，及时处理。

2)主要参数如大机真空、真空变化率、排汽温度做实时曲线，注意监视变化；多关注气象报告，如大风、高温、大雨的天气。

3)机组运行期间，将真空RB投入，严禁随意退出。托电空冷真空RB：

条件：负荷400MW以上与机组协调方式

a．-40kpa~-35kpa 30S下降2.5kpa；

b．-35kpa~-31kpa 30S下降1.5kpa；

c．＞-31kpa。

目标负荷：300MW 复位负荷：320MW

即当负荷大于400MW与上a、b、c 三项任一条件满足，机组RB动作。

4)保证空冷岛凝汽器散管束连续水冲洗，保持散热片表面清洁无杂物沉积。

5)机组运行时，若真空降至54kPa，检查备用真空泵联启，否则手动启动。

6)加强对空冷风机的巡检，风机转速、振动正常，各排空冷风机联络小门应正常关闭，防止2台及以上风机停运或检修；定期检查喷淋系统水压力正常，系统无漏点，各喷头雾化良好。

7)机组运行期间，严格按照背压保护曲线要求进行负荷控制。当两个低压排汽缸任一真空达到报警值时，立即降负荷，直至真空低于报警值。

8)当环境温度大于20℃时，加强对风速和风向的监视。当风向为南风、偏南风或风向突然由北风、偏北风转向南风、偏南风时，密切监视机组背压的变化，可能导致真空RB动作时，投入空冷岛喷淋，直到真空稳定。

9)当环境温度大于25℃且机组负荷高于500MW时，投入空冷岛喷淋；当环境温度大于30℃或真空低于50kPa时，保持连续喷淋。如需降负荷应采用协调方式，防止真空RB不动作。

图-1是托电6号机组2012年05月28日15时35分至16时35分运行部分参数曲线，参数名称从上到下依次为：真空、负荷、煤量、主汽压力、环境温度、风向及锅炉上水泵启动（喷淋水投运）。

（图-1）

从图可以看出在真空下降过程到15时59分之前，风向基本没有变化维持在240°西南风，真空由-47.23kPa下降至最低-40.83kPa，煤量由297t/h增加至307t/h，主汽压下降至15.35MPa，而环境温度测点由29.61℃缓慢升高至30.07℃，这表明空冷系统发生了热风回流，在机组负荷不变的情况下，真空、主汽压力下降、煤耗增加；15时56分机组真空-42.4kPa，投空冷系统喷淋水运行，真空最低降至-40.84kPa之后稳定缓慢上升，直到趋于稳定。以上参数的变化不难看出，夏季环境温度高、风向多变、热风回流等实际因素，对空冷机组真空的影响较大，很容易将空冷机组推向低真空，汽轮机做功出力下降，同负荷下机组煤耗增加，辅机负荷升高，锅炉出力受限，厂用电率增大，机组整体经济性能下降，这就要求我们集控运行人员在工作期间，加强监视机组主要参数变化趋势，及时了解气象变化，做到具体问题具体分析，果断采取有效措施提前控制，优先保证空冷机组安全、稳定运行。

4.结论

夏季高温、风向多变、热风回流等诸多因素对空冷机组的稳定运行产生不利影响，针对不同情况认真分析判断，果断做出正确处理方法，使机组长期安全、稳定、经济运行。

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