空冷R B在600 MW直接空冷機組的應(yīng)用

王利濤 ，徐月浩 ，王天堃 ，周忠偉 ，鐘 寧 ，李華東

（1.陜西德源府谷能源有限公司，陜西 府谷 719407；2.神華國能集團公司，北京 100032；3.山東中實易通集團有限公司，山東 濟南 250002）

0 引言

府谷電廠一期2臺600 MW亞臨界燃煤直接空冷機組于2008年實現(xiàn)雙投。2臺機組并排布置，機組間無間距，兩臺機組空冷凝汽器熱空氣相互影響，尤其在夏季空冷背壓位置高限運行，當風速在7 m／s時，空冷島的熱回流對機組的影響較大，經(jīng)常出現(xiàn)限負荷運行，嚴重時導致背壓保護動作跳機。因此解決背壓突變造成機組停運是迫切解決的問題。

1 府谷電廠空冷系統(tǒng)

府谷電廠空冷系統(tǒng)主要由帶風機組的凝汽器、凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)等組成。

A、B低壓缸排出的乏汽分別通過兩根主汽管道進入空冷凝汽器，空冷凝汽器向大氣放出熱量，實現(xiàn)對蒸汽的冷卻，空冷風機起到加速冷卻的作用，蒸汽凝結(jié)成水以后由凝結(jié)水管道匯流排至凝汽器。

空冷凝汽器由8組“A”屋頂型翅片管排構(gòu)成。每組管排包含7個模塊（5個一次模塊和2個混合模塊）。每個模塊由10個翅片管束構(gòu)成。屋頂結(jié)構(gòu)下方布置的軸流風機迫使空氣流過翅片，蒸汽通過2組大孔徑管道流入凝汽器。為保證2組排汽裝置之間的壓力的平衡，安裝了1個平衡管。每個管道系統(tǒng)分流成4個上升管和蒸汽集管，沿每組管排的頂部布置。

蒸汽通過蒸汽集管進入順流冷凝管束頂部的翅片管道。大約80%的蒸汽通過順流冷凝管束冷凝（蒸汽和凝結(jié)水自上而下順流）。凝結(jié)水和殘留的未冷凝蒸汽通過“A”型屋頂結(jié)構(gòu)底部的大尺寸蒸汽／凝結(jié)水聯(lián)箱收集。 剩余蒸汽（約20%）通過與蒸汽／凝結(jié)水聯(lián)箱的底部連接進入逆流冷凝管束的翅片管道。

蒸汽通過逆向流動模式獲得冷凝，即不可冷凝的氣體向上流動，而凝結(jié)水向下流入蒸汽／凝結(jié)水聯(lián)箱。通過這種方式，凝結(jié)水總能從蒸汽獲得熱能，避免發(fā)生過冷現(xiàn)象。逆流管束沿著列分成2組重新均勻分配蒸汽。不可冷凝的氣體在逆流冷凝管束頂部附近匯集，被吸入逆流冷凝管束頂部布置的空氣集管內(nèi)。這些集管通過空氣管線與抽真空系統(tǒng)相連，以便從空冷凝汽器內(nèi)抽走不可冷凝的氣體。蒸汽／凝結(jié)水聯(lián)箱內(nèi)收集的凝結(jié)水在重力作用下排入除氧器，在那里被分散以利于部分在加熱。然后，凝結(jié)水返回到從排汽裝置伸出的主凝結(jié)水箱。由凝結(jié)水泵從主凝結(jié)水箱內(nèi)將凝結(jié)水抽入鍋爐系統(tǒng)。

2 府谷電廠RB簡介

設(shè)計RB邏輯的主要目的是當機組主要輔機發(fā)生故障時，為維持鍋爐允許出力，必須使機組快速自動降負荷，同時保證主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作正常，維持機組主要參數(shù)在允許范圍內(nèi)。該機組設(shè)計有以下幾項RB 功能［1，3］。

兩臺并列運行的送風機中的一臺跳閘；

兩臺并列運行的引風機中的一臺跳閘；

兩臺并列運行的一次風機中的一臺跳閘；

兩臺并列運行的空預器中的一臺跳閘；

兩臺并列運行的給水泵中的一臺跳閘，3 s后另外一臺給水泵未聯(lián)啟。

3 府谷電廠空冷RB設(shè)計

空冷島采取風機從環(huán)境吸入冷空氣鼓入空冷散熱翅片和汽輪機乏汽進行熱交換，對汽輪機乏汽進行冷凝。所以經(jīng)過空冷散熱翅片的冷空氣量和溫度及汽輪機乏汽量是空冷凝汽器的效果的主要因素［2］。在夏季運行時，環(huán)境溫度較高，此時空冷風機在全出力運行方式下，背壓仍舊較高運行。如在特定的氣象條件下（如大風），形成空冷島回流，經(jīng)空冷凝汽器散熱翅片換熱后的熱空氣被大風重新壓回散熱翅片進入風機入口。導致空冷散熱翅片入口空氣溫度升高，嚴重降低了空冷島的換熱效率，使汽輪機背壓急劇惡化，嚴重時可能造成機組非正常停機。

為避免在府谷電廠發(fā)生類似的情況，根據(jù)以上分析及府谷電廠空冷系統(tǒng)的特點，有兩方法可以改變空冷背壓。一是提高空冷風機的轉(zhuǎn)速。由于夏季，空冷風機一般在超頻運行，風機轉(zhuǎn)速影響有限。二是降低汽輪機乏汽量。當風速、風向變化時，直接空冷機組背壓升高幅度大且急，最有效的辦法是減小空冷島的進汽量（汽輪機乏汽），已平衡空冷島瞬間失去的冷卻能力，防止背壓快速增加。

3.1 完善報警系統(tǒng)

府谷電廠只設(shè)有空冷背壓大于60 kPa的報警，65 kPa即發(fā)生背壓高跳機保護，兩者之間間隔太小，報警后運行人員已來不及進行補救，失去處理的最好時機。所以根據(jù)府谷電廠的實際情況重新確定報警信息，完善測量機報警系統(tǒng)，讓運行人員有足夠的時間做好應(yīng)急準備。主要采取以下的措施。

根據(jù)府谷電廠機組特點，背壓在大于45 kPa時增加一報警點，提前提醒運行人員及時調(diào)減負荷，減少空冷島進汽量，及時減小機組背壓。

增加背壓上升過快報警。通過邏輯判斷背壓在30 s內(nèi)增加大于1 kPa，發(fā)出聲光報警提醒運行人員注意背壓的變化，提前做好預處理。

空冷島安裝的風速、風向儀緊靠在散熱翅片的上部，由于熱風回流現(xiàn)象的影響，不能真實的反映出實際環(huán)境的風速及風向。根據(jù)府谷電廠的風向的特點，將風速、風向儀移到鍋爐房頂，及時發(fā)現(xiàn)不利的風向變化。同時在集控室做出風速、風向的報警，提醒運行人員發(fā)現(xiàn)不利的風向、風速的變化。

3.2 設(shè)計空冷RB

為快速消除由于熱風回流造成的背壓上升過快，最直接的方法就是減少空冷島的進汽量，也就是快速減負荷（run back）。即在背壓突變時發(fā)生RB使機組快速甩負荷。主要控制思路是將機組背壓大于一定值且背壓上升速率大于一定值時觸發(fā)機組RB，快速降負荷，快速減少進入空冷島的乏汽量，防止背壓上升過快而造成機組非停。通過邏輯判斷機組背壓的上升速率和不同的背壓值進行組合，達到條件發(fā)出RB條件及時減負荷，快速減少進入空冷島的乏汽量?？刂七壿嬋鐖D1所示。

空冷背壓信號將排氣管道1、2兩側(cè)的信號經(jīng)過3選中選擇，后經(jīng)大選且經(jīng)過點質(zhì)量判斷后作為邏輯的判斷信號。

空冷RB觸發(fā)條件：

1）RB投入且負荷大于RB動作負荷。

2）以下任一條件發(fā)生：空冷背壓在49～54 kPa之間，背壓每30s變化大于2.5kPa；空冷背壓在54～58kPa之間，背壓每30 s變化大于1.5 kPa；空冷背壓大于58 kPa。

3）空冷RB在負荷大于420 MW時觸發(fā)，負荷小于300 MW時復位。

3.3 注意事項

因為RB動作時會造成機組負荷大幅下降，機組運行穩(wěn)定性降低，要避免空冷RB的誤動同時也要避免拒動。特別注意在做邏輯時要對空冷背壓信號進行質(zhì)量判斷，防止因為信號質(zhì)量問題造成的空冷RB誤動。排氣管道1、2的背壓要經(jīng)過大選，確保最大的背壓作為邏輯判斷信號，防止汽輪機排氣管道兩側(cè)的背壓偏差較大，造成汽輪機背壓保護動作而空冷RB未動作。

圖1 空冷背壓RB邏輯圖

圖2 空冷RB動作時的曲線

空冷背壓負荷動作值之所以設(shè)定在420 MW，是根據(jù)府谷電廠近幾年的經(jīng)驗判斷，發(fā)現(xiàn)機組負荷在大于420 MW時，當環(huán)境急劇惡化時，空冷背壓上升較快，留給運行人員時間太短。其它背壓的設(shè)定值也是根據(jù)背壓的變化率設(shè)定也是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值所得。因此不同機組的真空設(shè)定值、變化速率及負荷要根據(jù)具體情況而定。

4 空冷RB效果

2012年5月18日府谷電廠2號機組空冷RB動作，當時機組負荷在564 MW，機組背壓37 kPa。由于風速風向突然變化，背壓變化過快，空冷RB動作，機組負荷很快穩(wěn)定在299 MW，機組背壓穩(wěn)定在27 kPa。根據(jù)當時的曲線如果空冷RB不動作的話，機組背壓大概在4 min左右就會達到跳機動作值，空冷背壓的動作成功的避免了一次非停的發(fā)生。趨勢圖如圖2所示。

同時在夏季運行的過程中，空冷背壓增加過快的報警系統(tǒng)也起到和很重要的作用，在機組未達到空冷背壓RB動作值之前提前提醒運行人員及時調(diào)整機組運行方式防止背壓的進一步惡化。

5 結(jié)語

空冷RB應(yīng)用解決了由于熱風回流造成機組背壓急劇惡化導致機組非停的問題。提高機組背壓的報警值，及時提醒運行人員干預運行方式，盡量避免空冷RB的動作，減少機組負荷的次數(shù)。依靠自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的RB功能，機組主要參數(shù)均能控制在允許的范圍之內(nèi)，完全能夠保證機組在惡劣環(huán)境工況下的安全運行。

［1］李華東，李艷.RB技術(shù)探討及其在300 MW機組的應(yīng)用［J］.山東電力技術(shù)，2005（4）：27-30.

［2］王佩璋.解決強熱風回流威脅汽輪機停機問題的探討［J］.電力設(shè)備，2006，7（11）：47-49.

［3］郎澄宇，馬維遷.府谷電廠1號機組RB性能試驗報告［R］.山東電力研究院，2008.