摘要：直接空冷机组在调试、启动过程中，不断暴露出设计、安装、运行方面的问题。针对空冷机组热力系统设计、空冷岛系统冲洗、空冷机组启动、空冷岛冬季防冻以及大风、高温影响等问题进行分析，并积极探索解决问题的思路与办法，以保障直接空冷机组的安全、稳定运行。
关键词：电站；直接空冷机组；调试；运行分析；应对措施
传统电站的汽轮机乏汽，通过循环水－冷却塔系统进行热量交换冷却，也即采用所谓湿冷技术。相对而言，电站空冷岛采用的是干冷技术，这是一种节水型的火力发电技术，更多应用于我国西部、北部等水资源较为匮乏的地区。空冷技术分为直接空冷型和间接空冷型。目前，全球空冷机组的装机容量中，直接空冷机组约占６０％，间接空冷机组约占４０％。
1空冷岛系统的组成及原理
直接空冷系统由排汽管道、空冷岛（蒸汽分配管、换热管束、冷凝水管、轴流风机、挡风墙、清洗设备）、凝结水箱、真空泵及其管阀系统构成。空冷岛散热单元依照垂直、平行汽轮机房的不同布置方向，分别称之为列、行。３００ＭＷ机组通常设计为６列５行，单元总数为３０，每列有１组逆流单元；６００ＭＷ机组设计为８列６行（７行或８行），单元总数为４８（５６，６４），每列有２组逆流单元。近期空冷岛冷却元件广泛采用大口径扁管翅片管的单排管技术。空冷凝汽器由顺流（指蒸汽和凝结水的相对流动方向）管束和逆流管束２部分组成。顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝７５％～８０％的蒸汽。逆流单元主要是排出不可凝气体，并且在气温低于冰点时，能够起到防冻作用。汽轮机排出的乏汽经由主排汽管道引出汽轮机房“Ａ”列柱外，垂直上升至一定高度后水平分管，再从水平分管分出支管，垂直上升引至空冷凝汽器顶部。蒸汽从空冷凝汽器上部联箱进入散热单元，与空气进行表面换热后冷凝。冷凝水由凝结水管汇集，最后进入凝结水箱，由凝结水泵升压，经凝结水精处理装置处理后送至汽轮机热力系统，实现工质的循环利用。
2直接空冷系统调试与研究
2.１空冷岛热力系统设计问题
在空冷机组试运行过程中，经常遇到诸如凝结水溶解氧偏高，水质较差，以及空冷管束易冻结等问题，对于空冷机组的这些特点，相关热力系统进行了针对性的补充设计，但仍然存在一些需要改进的方面。
2.１.１空冷岛凝结回水除氧问题
凝结水过冷度偏高和空气的进入会影响凝结水中溶解氧的含量。大容量机组对凝结水水质的要求比较高。在亚临界、超（超）临界空冷机组的排汽装置内，一般设计有除氧装置以及汽轮机排汽直接加热凝结水的热力系统。在冬季极端严寒气候条件下，若机组被迫停机，凝结水在空冷岛内长时间滞留，很可能造成凝结水在空冷岛回水管道内冻结。鉴于上述原因，建议取消原先设计的空冷岛凝结回水ＳＴＯＲＫ盘型喷嘴装置，在保证通流面积条件下，采用２７３ｍｍ盲管开４排３ｍｍ小孔，进行凝结水回水雾化除氧。这样可以保证空冷岛回水畅通，凝结水不会滞留于空冷岛回水总管中，并避免凝结水回水管冻结，保证空冷岛系统安全运行。
2.１.２直接空冷机组蒸汽管道疏水及防冻问题
直接空冷机组冬季启动防冻是一项很重要的工作。为了防止机组启动前少量蒸汽窜入空冷岛造成冻结，同时又不影响主蒸汽管道暖管，内蒙古ＨＬＢＬ电厂６００ＭＷ直接空冷机组增设了主蒸汽母管及左右支管至锅炉疏水扩容器的３根疏水管道。每次锅炉启动时，汽轮机侧所有管道疏水门在点火初期均关闭，只打开主蒸汽管道至锅炉扩容器的疏水阀进行启动疏水。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实践证明，无需增设主蒸汽至锅炉疏水扩容器管道，采取喷水减温等措施后，即可避免空冷岛冻结情况的发生。其实，完成锅炉点火启动并升温、升压后，在打开汽轮机疏水扩容器减温水阀、汽轮机低压缸喷水阀、凝汽器水幕保护喷水阀后，可以开启主、再热蒸汽管道的疏水阀门，进行主、再热蒸汽管道暖管疏水。但要将汽轮机低压旁路阀全关，避免大量蒸汽进入汽轮机排汽装置。该阶段进入排汽装置的蒸汽大部分通过喷水减温冷凝下来，少部分蒸汽沿着排汽母管出厂房在未进入各空冷单元前已经凝结，凝结的水即使冻结也是附着在排汽母管内壁形成一层薄冰，待空冷岛进汽后即可融化，不影响机组安全运行。但随着汽轮机主蒸汽压力升高，主蒸汽疏水流量不断增大，若汽轮机疏水扩容器温度特别高，减温水减温效果下降明显时，需要调整主蒸汽管道疏水阀门开度进行节流，确保不会有大量蒸汽进入空冷岛，避免出现空冷岛冻结现象。合盛电厂３３０ＭＷ空冷机组、山西ＤＴＥ电厂６００ＭＷ空冷机组都没有增加主蒸汽管道至锅炉扩容器的疏水管道。经历多次启动，均没有出现空冷岛系统冻结情况。
2.２空冷岛系统热态冲洗
热态冲洗是空冷岛系统首次投用进汽后必须进行的一项工作，热态冲洗的效果除了影响空冷岛系统的换热效率外，还将影响热力系统汽水品质，特别是对于超（超）临界直流锅炉，严重影响其防ＳＰＥ（固体颗粒侵蚀）能力。
2.３直接空冷机组启动问题研究
2.３.１空冷机组启动方式选择
对于具有中间再热系统的空冷机组，汽轮机数字电液调节系统（ＤＥＨ）通常具有２种启动方式，即汽轮机高压缸启动方式和高、中压缸联合启动方式。其实，２种启动方式皆可应用于空冷机组，但由于空冷岛本体的安全运行受制于气候的变化，因而空冷机组的启动方式选择着重考虑环境温度的影响。当环境温度＞０℃时，空冷机组汽轮机可以采用“高压缸启动”或“高、中压缸联合启动”２种方式中的任何启动方式。当环境温度≤０℃时，由于空冷岛需要采取防冻措施，为确保空冷岛蒸汽流量满足最低热负荷要求，空冷机组启动只能选择“高、中压缸联合启动”方式。机组启动初期及低负荷阶段，汽轮机本体的进汽量是有限的，无法保证空冷岛启动的最低热负荷要求，还要借助于高、低压旁路系统投运，将锅炉的蒸汽输送到空冷岛系统，避免空冷岛出现冻结。
2.３.２旁路系统与机组启动方式匹配
空冷机组采用“高压缸启动”方式时，汽轮机冲转前将汽轮机高、低压旁路阀关闭，仅有汽轮机本体排汽以及疏水系统的部分蒸汽进入空冷岛系统冷却凝结。空冷机组若采用“高中压缸联合启动”方式，当环境温度＞０℃时，机组并网后可及时关闭高、低压旁路阀门；环境温度≤０℃时，为了增大空冷岛进汽量，避免空冷岛冻结，在机组启动及低负荷阶段，经常将低压旁路全开，手动控制高压旁路开度，维持再热蒸汽压力，以确保进入空冷岛的蒸汽流量。当机组负荷升高，汽轮机蒸汽量大于当时环境温度相对应的空冷岛最低蒸汽流量后，可关闭高、低压旁路系统阀门。
3结束语
近年来，随着电力行业的发展，直接空冷机组得到了较为广泛的应用，它在“水资源节约”方面优势较为明显，可以节约常规采用湿冷技术电厂全厂耗水量的６５％以上。同时，由于技术的局限性，使空冷机组的安全、稳定、经济运行更多地受制于自然气候环境的影响，需要进一步研究。
参考文献
[1]张晓鲁.火电机组直接空冷系统优化设计方法研究[Ｊ].中国电机工程学报，２０１１，３１（１１）：１－５.
[2]陈俊丽，邵一鸣.火电厂空冷系统的热控设计研究[Ｊ].华电技术，２０１２，３４（４）：２３－２５.
论文作者:刘亚邦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/12
标签：机组论文; 疏水论文; 蒸汽论文; 汽轮机论文; 凝结水论文; 系统论文; 旁路论文; 《基层建设》2019年第29期论文;