一種新型間接空冷系統(tǒng)調(diào)試及運行技術(shù)研究

施青等

摘要：針對西北地區(qū)氣候特點，一種新型并列配置間接空冷系統(tǒng)在該地區(qū)火電廠得以首次投用。通過對該空冷系結(jié)構(gòu)特點的了解，介紹了有針對性的調(diào)試技術(shù)、運行技術(shù)以及冬季防凍措施。該系統(tǒng)投運方式靈活多變，可以最大限度的節(jié)約廠用電，目前該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，各項參數(shù)正常，順利通過了當?shù)乜崾詈蛧篮目简灐?/p>

關(guān)鍵詞：間接空冷系統(tǒng)；并列配置；調(diào)試技術(shù)；運行技術(shù)

引言

在水冷凝汽式發(fā)電機組中，耗水量的90%以上是在冷卻塔中蒸發(fā)掉的。隨著大型空冷技術(shù)的長足發(fā)展，空冷發(fā)電機組以其優(yōu)異的節(jié)水性能及電廠選址的多樣性，給火力發(fā)電廠的建設(shè)特別是富煤且干旱缺水地區(qū)的發(fā)電廠建設(shè)開辟了一條新路。我國北方地區(qū)因為其氣候原因、地理位置和水資源狀況，空冷機組以其卓越的節(jié)水性能而備受青睞[1]。

新疆地處西北，煤炭資源極其豐富，準東等九個煤田預測儲量達1.64萬億噸，約占全國煤炭預測總儲量的30%，位列全國第一，同時新疆大部分地區(qū)又屬于水資源匱乏地區(qū)，因而大型空冷機組建設(shè)項目在此得以快速增加。

1.一種新型間接空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點

空冷系統(tǒng)主要分三種：一種是機械通風直接空冷系統(tǒng)；另一種是自然通風間接空冷系統(tǒng)；還有一種是機械通風間接空冷系統(tǒng)，它主要在國內(nèi)輔機水冷卻中采用，但規(guī)模較小[2]。自然通風間接空冷系統(tǒng)又分為三種：一種是混合式凝汽器間接空冷系統(tǒng)（海勒式系統(tǒng)）；另一種是表面式冷凝器間接空冷系統(tǒng)（哈蒙式系統(tǒng)）；還有一種是改進型表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)（SCAL型系統(tǒng)）[3]。

國電克拉瑪依電廠新建工程首次采用帶表面式凝汽器的一種新型并列配置間接空冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)由自然通風空冷塔與機械通風空冷塔并列配置。兩臺350MW機組共配置一座自然通風空冷塔和兩座機械通風空冷塔。每臺發(fā)電機組對應(yīng)自然通風空冷塔50%扇段和一座機械通風空冷塔[4]。循環(huán)水系統(tǒng)按照單元制布置，每臺機組配置兩臺雙速循環(huán)水泵，一套獨立的進水/出水循環(huán)水管道。兩臺機組共用一座循環(huán)水泵房，布置在空冷塔附近。

每座機械通風空冷塔配置160個冷卻三角，全塔共計20臺風機冷卻單元，每個冷卻單元對應(yīng)1臺風機組，每個冷卻單元配置8個冷卻三角。為了調(diào)節(jié)和運行方便，將這些冷卻單元分為6個冷卻扇段。自然通風空冷塔全塔布置308個冷卻三角，呈圓環(huán)形雙層垂直布置在空冷塔外。為了調(diào)節(jié)和運行方便，將這些冷卻三角分為8個冷卻扇段，每臺機組各分配4個冷卻扇段，為了減少大風對空冷系統(tǒng)單臺機組的影響，兩臺機組的冷卻扇段交叉布置。

這種并列配置間接空冷系統(tǒng)是專門針對地處夏季高溫，冬季嚴寒的西北地區(qū)供熱機組推出的一種新型空冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下特點：

1.1兩種空冷塔并聯(lián)組合，減小了自然通風空冷塔的占地面積，而機械通風空冷塔由若干單元組成，投運方式靈活多變，對夏季工況的適應(yīng)能力較強。

1.2冬季供熱運行時，自然通風空冷塔的冷卻能力與汽輪機排熱量的合理匹配能夠保證自然通風空冷塔有足夠的熱負荷來防凍。

1.3自然通風空冷塔全年運行可以節(jié)約廠用電，而機械通風空冷塔可以根據(jù)熱負荷變化、環(huán)境溫度等因素決定投入運行的單元數(shù)。

2.新型間接空冷系統(tǒng)調(diào)試內(nèi)容及注意事項

2.1調(diào)試內(nèi)容

每臺機組的空冷系統(tǒng)均是由兩座空冷塔組成，每座空冷塔都有獨立的充排水、穩(wěn)壓補水系統(tǒng)、空冷散熱器系統(tǒng)以及空氣輸送系統(tǒng)，其中每座機械通風空冷塔空氣輸送系統(tǒng)配置20套風機組，風機采用變頻調(diào)速，自然通風空冷塔空氣輸送系統(tǒng)由空冷塔、百葉窗及其電動執(zhí)行機構(gòu)等組成，利用雙曲線型塔內(nèi)外空氣密度差形成的抽力滿足冷卻所需要的空氣量。兩座空冷塔循環(huán)水主管道并列接入，可同時并聯(lián)運行，也可獨立運行。該系統(tǒng)調(diào)試步驟如下：

2.1.1間接空冷系統(tǒng)安裝工作結(jié)束，對系統(tǒng)設(shè)備進行全面檢查，安裝質(zhì)量符合要求；

2.1.2系統(tǒng)閥門測試、邏輯保護及順控試驗；

2.1.3自然塔、機械塔充水泵及補水泵分部試運；

2.1.4循環(huán)水主管路及膨脹水箱注水，循環(huán)水泵分部試運；

2.1.5間接空冷系統(tǒng)管道沖洗（包括自然塔和機械塔）；

2.1.6系統(tǒng)試運，并投入自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)；

2.1.7空冷機組整套試運。

2.2 調(diào)試注意事項

2.2.1進行系統(tǒng)水沖洗時，先沖洗主管道，合格后再沖洗各個扇段管道，在沖洗過程中要注意做好兩臺機組空冷系統(tǒng)管道的隔離工作，同時注意觀察管道是否有漏水現(xiàn)象。在1號機組間接空冷系統(tǒng)沖洗過程中就發(fā)現(xiàn)管道大部分橡膠膨脹節(jié)存在漏水現(xiàn)象，全部更換為金屬膨脹節(jié)后再未發(fā)生漏水現(xiàn)象。另外，由于個別閥門不嚴，兩臺機組的空冷系統(tǒng)存在隔離不嚴的現(xiàn)象，也是在1號機組間接空冷系統(tǒng)沖洗過程中，2號機組凝汽器坑曾發(fā)現(xiàn)積水，檢查處理漏水閥門后，再未發(fā)生該現(xiàn)象。

2.2.2間接空冷系統(tǒng)水容積龐大，沖洗及清理工作量很大，清理質(zhì)量的好壞直接影響后期的調(diào)試、運行。首次沖洗可采用工業(yè)水，啟動循環(huán)泵沖洗排放，然后人工清理，以后的注水均應(yīng)采用除鹽水，并根據(jù)水質(zhì)情況決定沖洗次數(shù)。

2.2.3啟動循環(huán)水泵后，應(yīng)特別注意監(jiān)視膨脹水箱水位，首次啟泵前應(yīng)派運行人員去現(xiàn)場實際觀測水位。如果發(fā)現(xiàn)水位急劇下降，應(yīng)立即停泵，查明原因后才能再次啟泵。

3.新型間接空冷系統(tǒng)投運及注意事項

3.1系統(tǒng)投運

該系統(tǒng)投運時，自然通風空冷塔和機械通風空冷塔可同時在啟動階段投運，也可啟動階段獨立投運，也可在運行中，將未投運空冷塔無擾并入運行中的空冷系統(tǒng)。

3.1.1投運前系統(tǒng)檢查，具備投運條件后開始投運；

3.1.2每座機械通風空冷塔地下儲水箱容積約為800m3，自然通風空冷塔地下儲水箱容積約為2000m3。通過除鹽水泵向兩座空冷塔地下儲水箱分別注水至正常水位；

3.1.3將需投運空冷塔循環(huán)水進出口閥門打開，啟動相應(yīng)的充水泵向循環(huán)水管路及膨脹水箱注水，全開循環(huán)水泵進出口閥門，各扇段進出口門關(guān)閉，旁路門開啟。注水至膨脹水箱水位正常，凝汽器水室頂部空氣門排空后關(guān)閉，未投運空冷塔的循環(huán)水進出口閥門應(yīng)檢查處于全關(guān)位置。如果兩臺空冷塔同時投運，則將兩座空冷塔循環(huán)水進出口閥門均打開，啟動一臺或兩臺充水泵向循環(huán)水管路及膨脹水箱注水即可；

3.1.4投入循環(huán)泵冷卻水及密封水，關(guān)閉循環(huán)水泵出口門，啟動一臺循環(huán)水泵，泵出口門聯(lián)開正常；

3.1.5檢查循環(huán)水泵運行正常，進行扇段注水。當?shù)谝粋€扇段充水結(jié)束后，若一切正常，則可順序向后續(xù)扇段充水。充水過程中，注意膨脹水箱水位，并注意循環(huán)水壓力，適當調(diào)整旁路閥。在有足夠數(shù)量的扇段充滿水后，旁路閥關(guān)閉。該系統(tǒng)投運正常后，注排水可以投入順控；

3.1.6未投運空冷塔并入運行中的空冷系統(tǒng)時，先將未投運空冷塔循環(huán)水出口閥門稍開，通過投運空冷塔的循環(huán)水出水（壓力較低）來注滿未投運空冷塔循環(huán)水管道，然后再全開未投運空冷塔循環(huán)水進出口閥門，將其并入運行。

3.2系統(tǒng)投運注意事項

3.2.1兩座空冷塔同時并列投運時，如果其中一座空冷塔扇段投入，另一座空冷塔扇段未投入，那么由于阻力較小，循環(huán)水大部分將只流經(jīng)未投入扇段的空冷塔，將嚴重降低空冷系統(tǒng)的冷卻效果，繼而影響機組真空，所以此時兩座空冷塔的扇段都應(yīng)投入。

3.2.2閥門的嚴密性對于空冷系統(tǒng)的安全運行非常重要。若運行扇段排水閥不嚴，將使扇段部分水經(jīng)排水閥返回儲水箱，造成空冷系統(tǒng)缺水，將直接影響循環(huán)水泵的正常運行，嚴重時將導致機組真空急劇下降。

3.2.3在正常情況下，各扇段百葉窗應(yīng)投自動，要加強監(jiān)視自動調(diào)節(jié)情況，在自動調(diào)節(jié)有異常時，應(yīng)及時解除自動并進行手動調(diào)節(jié)，同時冬季要定時派人去現(xiàn)場測量扇段出水溫度及扇段冷卻柱表面溫度，防止溫度過低凍結(jié)。

3.2.4機組正常運行時背壓變化大，注意背壓變化對機組振動的影響。夏季高溫運行時，控制背壓不超過45kPa，注意監(jiān)視扇段出水溫度，嚴防熱風對機組背壓的影響。

4.新型間接空冷系統(tǒng)防凍

新疆克拉瑪依歷史氣象資料顯示，該地區(qū)年平均氣溫8.5℃，最低氣溫可達到-38℃。冬季極端低溫下，間接空冷系統(tǒng)具有很高的冰凍風險，因此，冬季防凍是一項必須充分重視的工作。間接空冷系統(tǒng)冰凍事故多是由于運行中控制不當、防凍措施不到位造成的，故在空冷系統(tǒng)防凍方面應(yīng)采取如下措施：

4.1進入冬季后，要嚴格執(zhí)行空冷系統(tǒng)巡查制度，保證設(shè)備運行正常，各監(jiān)視參數(shù)都必須在允許的范圍內(nèi)，包括環(huán)境溫度、扇段出水溫度，扇段冷卻柱表面溫度，膨脹水箱水位、膨脹水箱水溫等關(guān)鍵參數(shù)。

4.2環(huán)境溫度低于2℃空冷系統(tǒng)進入冬季運行模式，扇段充水應(yīng)滿足以下條件：環(huán)境溫度在0℃到-5℃時，循環(huán)水熱水溫度大于40℃；環(huán)境溫度在-5℃到-10℃時，循環(huán)水熱水溫度大于45℃時；環(huán)境溫度在-10℃以下時，循環(huán)水熱水溫度大于50℃時。但環(huán)境溫度在-10℃以下時應(yīng)盡量避免對扇段進行充水。一般充水過程應(yīng)該安排在白天氣溫較高的情況下進行，充水時應(yīng)關(guān)閉百葉窗。

4.3百葉窗自動控制：冬季各扇段出水溫度不要低于35℃，各扇段冷卻柱表面溫度不要低于16℃。當某扇段任意一個冷卻柱表面溫度低于6℃時，該扇段百葉窗自動全部關(guān)閉進行回暖，如果此時該扇段出水溫度仍然繼續(xù)下降，當降到15℃時，該扇段自動退出運行并自動排水。冬季運行必須每天對扇段完全關(guān)閉百葉窗進行回暖，降低管束凍壞風險?；嘏瘯r間在30分鐘左右，每天每個扇段回暖至少兩次。

4.4冬季盡量確保2臺循環(huán)水泵并列運行或1臺循環(huán)水泵高速運行，當出現(xiàn)所有循環(huán)水泵全停狀態(tài)時，為防止扇段內(nèi)循環(huán)水停止流動而發(fā)生凍結(jié)事故，會自動開啟緊急泄水閥，所有扇段全部排水，間冷系統(tǒng)退出運行。

4.5膨脹水箱水溫低于15℃會觸發(fā)膨脹水箱防凍保護，若長時間水溫仍沒有回升，則應(yīng)提高循環(huán)水溫度，以防止膨脹水箱結(jié)冰。

4.6冬季為防止閥門不嚴引起局部漏水冰凍，應(yīng)對每個扇段都充滿水后再運行空冷系統(tǒng)，系統(tǒng)運行后應(yīng)盡量避免投入和退出扇段。

4.7冬季停機或跳機后，要及時對各扇段進行泄水，同時必須就地檢查進水閥和回水閥處于關(guān)閉狀態(tài)，泄水閥處于開啟位置，確保扇段內(nèi)部的存水全部放掉。

5.結(jié)論

該間接空冷系統(tǒng)采用一種新型并列配置方式，投運方式靈活多變，可以最大限度的節(jié)約廠用電，同時對迎峰度夏和冬季防凍都具有很好的適應(yīng)性。該系統(tǒng)經(jīng)過小汽機及汽泵試運、鍋爐吹管和機組整套啟動及168試運，各項參數(shù)正常，運行穩(wěn)定，順利通過了克拉瑪依地區(qū)酷暑和嚴寒的考驗。該新型并列配置間接空冷系統(tǒng)還有很多技術(shù)特點需要我們繼續(xù)摸索和學習，為下一步同類型機組的調(diào)試和運行工作積累豐富的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]王佩璋.單機600MW大型空冷電廠的節(jié)水能力與廢水零排放[J].電站輔機，2004，（1）： 23-26.

[2]王佩璋.空冷技術(shù)在火力發(fā)電上的應(yīng)用與發(fā)展[J].電站輔機， 2006， （1）： 32-38.

[3]趙弦，馮碌.SCAL型間接空冷系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化[J].電力建設(shè)， 2012， 33（2）： 67-70.

[4]雷平和， 馮碌， 陳保華.新型并列配置間接空冷系統(tǒng)在熱電廠的應(yīng)用[J].電力建設(shè)， 2011， 32（12）： 51-56.