300MW直接空冷机组冬季启动防冻结策略

300MW直接空冷机组冬季启动防冻结策略
发布时间：2022-08-28T09:21:23.911Z 来源：《中国电业与能源》2022年8期作者：张博
[导读] 针对辽宁调兵山煤矸石电厂300MW直接空冷1号机组，在冬季启停机、正常运行及事故情况下由于蒸汽隔离阀不严等原因空冷凝汽器易出现冻结现象，
张博
辽宁大唐国际沈东热电有限责任公司辽宁沈阳 110000
摘要：针对辽宁调兵山煤矸石电厂300MW直接空冷1号机组，在冬季启停机、正常运行及事故情况下由于蒸汽隔离阀不严等原因空冷凝汽器易出现冻结现象，从空冷系统进汽量、机组背压、空冷岛上风速、风向的变化、机组结构特性等几方面进行分析，并提出了采取的防冻措施。

关键词：空冷机组冬季冻结原因分析防冻策略
引言：最近几年，直接空冷机组得到广泛应用。

辽宁调兵山煤矸石电厂即为亚临界、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、直接空冷凝汽式300MW机组。

空冷系统结构布置分为:六列每列五台风机单元布置,单台机组共30个风机单元,其中每列的3号风机为混流单元,另外4台为顺流单元.空冷岛整体列数排列顺序为(从固定端排列):MAG10-MAG20-MAG30-MAG40-MAG50-MAG60;其中MAG30和 MAG40列为启动列(说明:在蒸汽分配管和凝结水疏水管道没有安装任何电动阀门装置),其它四列为运行列（在上条所述的管道上都设计安装有电动阀门装置)，除此之外还设计一个抽真空旁路电动阀，安装于排汽主管道与抽真空母管之间（作用是在机组启动前快速建立真空）。

空冷系统热控测点设计：共设计3个排汽压力（绝压）、3个排汽温度、3个爆破膜装置、6个抽气压力（每列抽真空管道各设计1个）、6个抽气温度（每列抽真空管道各设计1个）、12个凝结水温度（每列左右侧疏水集管各一个）、凝结水汇总管温度1个；环境仪表共分为：3个环境温度、1个大气压仪表、1个风速仪、1个风向仪表。

由于调兵山地处北方寒冷地区，并且由于空冷系统进汽隔离阀不严及机组结构特性等原因，致使直接空冷机组在启机时空冷凝汽器管束易发生局部冻结事故，直接影响机组安全运行。

通过跟踪直接空冷机组的调试及运行，总结出空冷凝汽器冬季冻结的原因及防冻措施。

1、冬季机组启机时空冷凝汽器冻结的原因分析
主要是空冷系统进汽量小于额定进汽量的20%，蒸汽的放热量小于管线对环境的放热量，使得进入空冷系统的蒸汽发生冻结，并以冰的形式存于空冷岛上。

其次，调兵山电厂1号机空冷系统进汽隔离阀不严，空冷岛启动列进汽后，蒸汽就会经不严的蒸汽隔离阀进入10、20、50、60列，并且冻结在列内。

再有，1号机中压主汽门设置有平衡管。

在锅炉点火升压后，蒸汽经平衡管进入中压缸，再经导汽管进入低压缸，进而进入空冷岛，冻结在空冷岛上。

另外，汽轮机开始抽真空，高低压轴封就开始供汽，一部分低压轴封供汽进入低压缸后，进入空冷岛，冻结在空冷岛上。

2、冬季启停机、正常运行及事故情况下空冷凝汽器防冻策略
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。

空冷岛防冻必须设专人进行检查，重点检查部位为各投运列顺流管束下部、逆流管束上部、空气抽出管、凝结水管温度、各未投运列进汽阀、凝结水阀、抽空气阀等阀门前、后温度。

2.1冬季机组启动时空冷系统的防冻措施
2.1.1情况允许的条件下，要尽可能安排直接空冷机组在白天进行启机。

尽可能用相对高的环境气温和日照条件，有效地推迟和缓解空冷凝汽器内部结冰，同时必须尽可能地减弱其内部结冰地程度。

2.1.2目前，直接空冷系统设计的温度测点太少，仅从表计监视不能及时发现空冷凝汽器散热管束受冻。

冬季启机过程中应设专人对空冷岛各列散热器下联箱及散热器管束进行就地温度实测，有异常时应增加检查和测量次数。

2.1.3冬季机组冷态启动锅炉点火后系统状态
冬季机组冷态启动锅炉点火后，高、低旁保持关闭状态，控制炉膛出口烟温不超过538℃，关闭排气装置至抽真空母管电动门1、2及抽真空旁路门(快速建立真空时开启此门),然后汽机启动真空泵抽真空，当背压达20Kpa以下时，关闭空冷岛10、20、50、60列散热器进汽蝶阀，各列凝结水回水阀保持开启状态。

2.1.4启动初期,蒸汽流量没有达到空冷最小防冻流量,空冷岛不能进汽。

主、再热蒸汽管道等各部疏水至疏水扩容器截门关闭，高压主汽门前至定排疏水门开启，开启所有进入排气装置减温水阀门,尽量使排汽装置温度最低.防止热蒸汽飘入空冷岛,使空冷岛发生冻结。

锅炉通过过热器疏水、高压主汽门前至定排疏水和汽机高旁进行升温升压。

主汽压力达0.2MPa时，可适当开启高旁阀，再热器向空排气阀开启，当再热器压力达0.8～１.0MPa，主汽压力达5.0～6.0MPa时，逐渐开大高旁至80%，全开低旁，向空冷岛供汽，并在规定时间内使空冷岛进汽量达到规定的最小进汽量以上。

保障进入空冷散热器中有更多的蒸汽，并根据主、再热汽压力进行调整、减缓结冻的可能性。

注意背压不得高于40kPa。

开启低旁前，待真空有明显增加时方可投入低压旁路，低旁开启后，控制低旁减温器后温度在100～110℃，在保证空冷岛进汽温度小于121℃情况下，尽量提高空冷岛进汽温度，并注意监视排大气安全门不动作。

2.1.5主、再热蒸汽管道等各部疏水在汽机低旁开启后．方可允许开启至疏水扩容器截门。

2.1.6在空冷系统进汽前应检查各系统投人正常．尽可能的加快启动速度，尽量缩短小流量蒸汽进人空冷系统的时间：2.1.7合理调整燃烧，尽快达到冲转参数，减少空冷岛内小流量蒸汽的进汽时间。

在机组并网后．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，加快带负荷的速度，使蒸汽流量能尽快达到额定进汽量的20%以上。

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，其主要意图是加大蒸汽流量，使得整个翅片管束的流程中都能存在汽水混合物．减小结冻的可能性；
2.1.8在机组启动时，因10、20、50、60列凝汽器入口隔离阀不严采取的措施。

在机组启动时，因10、20、50、60列凝汽器入口隔离阀不严，这就增加了低负荷运行时结冰的可能，实际运行中在低负荷下保持机组较高的背压，以提高空冷凝结水温度及抽空气温度，可大大降低了该组空冷结冰的可能。

当第三列左右凝结水温度、抽气温度大于35℃，启动第三列风机，风机转速不高于15HZ，保持机组背压25kpa，第三列风机保持不住背压时（25kpa），启动第四列风机，风机转速不高于
15HZ，维持不住机组背压时启动下一列风机即(30-40-50-20),使四列风机都保持低转速运行,当50、20列运行20min后,在导60、10列运行,使风机转速与50、20列相同(此种运行方式是针对本厂四个进气隔离阀不严,防止停止列冻结而采取的运行方式,此时特别注意各运行列两侧凝结水温度和抽气口温度,注意保持机组背压,如果背压升高可设当调整运行各列风机转速) 以30-40-50-20-60-10顺序将六列风机全部启动，保持各风机低频运行。

2.1.9注意检查真空泵运行正常，汽水分离器水位正常。

2.1.10在50～100 MW，加强对排汽装置的水位控制。

2.1.11在空冷系统投运前2小时投入空冷凝汽器各进汽隔离阀电加热，确保阀门开关灵活。

3、结束语
目前,直接空冷机组虽然在我国北方地区得到较广泛应用。

大部分电厂运行人员都是首次控制空冷机组，运行经验不足。

在冬季启停机过程中，需要运行人员依据机组结构、运行特性，合理地控制空冷凝汽器的启机进汽参数及各项操作的时机，尽可能缩短机组启机过程的时间，避免空冷凝汽器大面积冻结。

为此，总结出空冷凝汽器冬季冻结的原因及防冻措施，供其他同类型电厂可借鉴。

希望在空冷岛运行参数的控制与调整方面，能给大家带来一些帮助。

因能力有限，分析问题难免存在不足，望各位给予批评、指正。

参考资料：
《辽宁调兵山煤矸石电厂运行规程》《直接空冷汽轮机及其热力系统》。