空冷機組冬季防凍的方法及改進建議摘要：通過對空冷機組（直接空冷、間接空冷方式）運行情況的調研，介紹運行防凍經驗，并提出一些改進建議。關鍵詞：防凍空冷凝汽器空冷散熱器空冷管束從上世紀50年代開始，火力發電廠汽輪機排汽冷凝逐步采用空氣冷卻方式，基本上分為直接空氣冷卻和間接空氣冷兩種方式簡稱為直接空冷和間接空冷。空冷方式的發電機組在運行過程因為凝汽設備（直接空冷系統）和冷卻散熱設備（間接空冷系統）布置在室外露天場所，在冬季時易發生過度冷卻，進而發生結冰凍壞的情況。下面對兩種空冷方式的凍結原因進行分析以及對防止措施進行總結，提出改進建議。1凍結原因分析1.1直接空冷凝汽器的管束內過冷結冰當空冷凝汽器管束內的蒸汽在冷卻進中出現了過度冷卻的情況，當這種情況持續較多時間，蒸汽在凝結成冷卻水后繼續冷卻就會被過度冷卻而在管束內壁發生結冰的現象。在機組啟動和不滿發運行時，此時汽輪機組排汽量較少，或者凝汽器管束的截面較小通過的蒸汽量減少時，導致通過的蒸汽流量減少，蒸汽在流經凝汽器管束過程中，因為與外界（環境大氣）有溫差就會不斷的放熱被冷凝冷卻，蒸汽冷凝成凝結水，和未被冷凝蒸汽沿管束壁向下流動。如果環境問題低于水的結冰點溫度，蒸汽凝結水還在管束內則會被多度冷卻，在管束的末端即管束與凝結水箱連接部位出現結冰情況，當這種情況出現后是的管束截面逐漸變狹小，甚至使管束堵塞導致后續蒸汽不能流動，致使整個管束內的蒸汽被過度冷凝，凝結水結冰膨脹導致管束變形開裂損壞，當管道變形發生管束與上部蒸汽分配管以及下部凝結水聯箱的焊接封口就容易出現裂縫，造成整個空冷凝汽器真空度下降，系統內的不凝氣體增加，使空冷器換熱系效率大大下降，導致機組被壓升高影響到整個系統的正常運行。同樣在直接空冷凝汽器管束內的蒸汽通過流量如果滿足要求的量，但是如果風機供風過大或負壓系統（機側和空冷凝汽器）泄漏量過大時，在冷卻空氣量過剩的情況下，直接空冷凝汽器中漏入的過量空氣在冷卻管束內對熱蒸汽形成阻滯，降低了冷卻管束內熱蒸汽的流動速度，嚴重時將會形成阻塞，從而導致局部橢圓冷卻管過冷，當在這種情況發生時，空冷凝汽器管束內部也同樣會出現過冷現象，嚴重時發生結冰。根據上述的情況，直接空冷凝汽器管束內發生凝結水結冰的原因基本有兩種情況導致：（1）直接空冷凝汽器管束中通過的蒸汽流量過小；（2）冷卻空氣量供給過剩且管束內蒸汽中空氣含量較多。所以，對空冷凝汽器的防凍需要從“控制蒸汽流量與冷空氣流量和負壓系統的泄漏量”來實現。1.2間接空冷散熱器凍結原因間接空冷散熱器管束內流通的為循環冷卻水。在環境溫度低于0°C時，管束內的冷卻水不流動就會結凍使管束發生凍結，因此從循環冷卻水在散熱器管束內的流動情況來闡述散熱器的凍結原因。目前多應用的是福格型鋁管鋁翅片，雙流程。每冷卻單元6排管束，每根管束尺寸為18€?.75。正常運行時，冷卻水在冷卻柱管束中不停地流動。根據流體力學理論分析，水在管束內的流動呈兩種狀態：靠近管壁處為層流區，中心區域為紊流區。一般情況下層流區很薄，區域內水的流速很小，流體放熱以傳導放熱為主，管束內的大部分水流都為紊流，流體放熱是對流放熱。層流區域的厚度與流速有關，流速越小，層流區越厚，當管內的水流速度小到一定程度時，管內水流完全變為層流，此時從宏觀上看流體已處于靜止狀態，管內流體的放熱由原來的以對流放熱為主轉變為以傳導放熱為主，流體通過管壁向外界不斷的放出熱量，自身的溫度持續降低，當水溫降到0°C后，如果外界大氣溫度低于0°C則循環水開始結冰，此時冷卻水完全停止流動，加速了結冰過程，水體結冰冷脹由于體積膨脹而將鋁管脹裂。所以在冬季，間接空冷散熱器防凍問題的關鍵在于防止散熱器鋁管內的水流中止。2防凍措施2.1直接空冷凝汽器防凍措施為防止管束發生凍結，在保證真空系統嚴密性和抽真空設施正常的前提下，冬季時將機組運行人為的設定在較高的背壓值，加大排汽量，同時調控風機的運行。根據運行經驗，常用的方法為，在每列的凝結水聯箱和抽真空出口設置溫度測點，根據測點溫度采取如下措施：持續的監測空冷凝汽器各列管束的凝結水出水溫度，控制使其溫度保持在50C之上，凝結水的過冷溫度不應超過3C，最低不超過5C。同時監測凝汽器各列設置逆流單元頂部的抽真空管道中的氣體溫度，通過控制風機運轉速度以及凝汽器的進汽量控制抽真空氣體溫度在45C之上。控制汽輪機背壓＞15kPa。當凝結水監測溫度低于50C時，首先通過調整風機轉速來控制溫度回升，應首先將外邊列的風機轉速降低，同時觀測凝結水溫度，若仍在下降則依次降低次邊列風機的轉速。按照以上由外到內的順序逐漸停運風機，直到凝結水溫度回升為止。當逆流區抽空氣溫度低于45°C時，而且凝汽器順流風機已經調至停機，但是抽真空溫度初低于45C時，將逆流風機停運，凝結水溫度若仍無回升則將逆流風機反轉運行。在逆流風機反轉運行過程直至逆流列抽真空氣體溫度回升到不低于50C。在空冷凝汽器投運行前，應保證各凝汽器單元間的隔斷門和兩端門關閉且盡量密封以防止單元間空氣串流和外界空氣進入、冷卻單元內。在冬季環境溫度低于5C運行時，每天值班人員應至少分兩次監測空冷凝汽器管束外壁溫度和下聯箱凝結水溫度，分上中下三個位置分別測量，且之間的溫差不得超過5C。順流凝汽器下部的凝結水溫度控制在不低于50C，以防止凝汽器管束局部出現過度冷卻甚至出現結冰凍管。當機組需要在低負荷情況下運行時，可以將部分段列風機停運，同時持續監測凝汽器管束外表面的溫度，避免出現低于15C的情況，否則將風機轉速降低或停運來提高機組背壓從而增加排汽溫度提高凝汽器的抗凍能力。低負荷情況運行時，同排各風機的運行頻率相同且處于低頻運行，力求避免某一風機運行頻率過高的情況出現目的在于防止過度冷卻。在冬季運行中，應經常性的監測凝汽器凝結水聯箱水溫不能低于50C，并且聯箱兩側的溫度差不能超過5C。若有偏差及時排除。各列凝汽器中凝結水的過冷度也應持續實時的監測，凝結水過冷度最高不得超過6C，否則通過啟動運行真空泵或則加將機組背壓提高來增強凝汽器抗凍能力。冬季低溫運行時段的逆流段抽真空氣體溫度與本列凝結水箱的溫差在1?5°C，最大不得超過15°C。各列逆流段抽真空氣體的溫度連續監測，為防止抽出口處結冰可依據抽真空氣體的溫度情況間隔降低風機轉速或停運，時間間隔一般為5分鐘，若沒有回升則可以將風機反轉一段時間。機組在冬季運行需提高背壓運行期間，應注意控制背壓值與背壓保護曲線間留出10?15kPa的余量，防止大風造成背壓突變引起掉機事故。從實際的運行情況看，最易發生凍結的部位在管束中部，上下兩側次之。2.2間接接空冷散熱器防凍措施根據實際運行經驗，冷卻塔內散熱器水動力工況不良時，易使散熱器鋁管由于水凍結膨脹而損壞，嚴重時影響冷卻系統的安全運行，造成機組的事故停運。另外，散熱器的修復技術難度高，工作量大，時間也長。所以散熱器凍損造成的損失是很大的，空冷機組運行中的防凍問題也由此顯得十分突出。“防凍”就是在冬季防止散熱器鋁管因凍結膨脹而損壞的問題。間接空冷散熱器冬季運行防凍經驗如下：空冷塔扇形段出水溫度的規定：(5)當塔外環境溫度(溫度測點5取3)，3個測點溫度在0C以上時，將空冷塔扇形段出水溫度保護解除后，將各扇形段百葉窗全開不做調整。當遇有大風時且環境溫度在-5C以下時關小迎風面百葉窗，同時各扇形段出水溫度不得低于35C。3管束的選擇3.1直接空冷凝汽器管束在實際運行中，管束通過氣流的面積大小對防凍作用影響明顯。雙排管束的流通截面較小，在低溫時易發生過冷情況，進而凍結。因此直接空冷凝汽器推推薦采用單排管束，有利于防凍。3.2間接空冷散熱器管束根據運行統計，最容易凍結部位在靠