孫克學(xué)

(忻州廣宇煤電有限公司，山西忻州034000)

0 引言

直接空冷機(jī)組背壓的高低直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)初步估算空冷機(jī)組背壓每變化±1kPa約影響供電煤耗率±1.52 g/kW·h。因此對(duì)空冷島設(shè)備的運(yùn)行特性進(jìn)行研究，找到影響機(jī)組背壓的主要因素，提出有針對(duì)性的措施確?？绽錂C(jī)組在最經(jīng)濟(jì)的背壓下運(yùn)行，對(duì)于提高直接空冷機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，促進(jìn)節(jié)能降耗工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 影響135 MW空冷機(jī)組背壓因素分析

1.1 機(jī)組的熱耗率影響

目前我公司機(jī)組的熱耗率較高，和汽輪機(jī)廠提供的額定功率條件下不同背壓對(duì)應(yīng)的主汽流量和排汽量數(shù)據(jù)相比，實(shí)際運(yùn)行中主汽流量大于設(shè)計(jì)流量，一般超出5%～8%，較低時(shí)也達(dá)到了3%，最終導(dǎo)致進(jìn)入空冷系統(tǒng)的排汽量大于原設(shè)計(jì)排汽量,這樣就使得進(jìn)入空冷系統(tǒng)的實(shí)際熱負(fù)荷高于了設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，增大了空冷系統(tǒng)的散熱任務(wù)，提高了機(jī)組背壓。

在環(huán)境溫度較高的夏季，負(fù)荷帶不上時(shí)，一旦增大進(jìn)汽量后，機(jī)組的背壓會(huì)進(jìn)一步提高，甚至可能超過機(jī)組安全運(yùn)行背壓高限值40 kPa。為保證機(jī)組夏季工況的安全運(yùn)行，在環(huán)境溫度較高時(shí)，必須控制機(jī)組背壓在40 kPa以下，但這導(dǎo)致了機(jī)組在夏季高溫情況下不能滿發(fā)。

1.2 空冷風(fēng)機(jī)故障對(duì)空冷背壓的影響

空冷風(fēng)機(jī)需要長期高負(fù)荷運(yùn)行，因此風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)率較高，常見的有風(fēng)機(jī)葉片扭轉(zhuǎn)、風(fēng)機(jī)減速機(jī)故障、風(fēng)機(jī)電機(jī)變頻器故障等，這些故障都會(huì)引起空冷風(fēng)機(jī)停運(yùn)。單臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)故障停運(yùn)，影響機(jī)組熱耗率約為40 kJ/kW·h，影響機(jī)組煤耗率約為1.6 g/kW·h，對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響非常大。

1.3 空冷管束的老化對(duì)背壓的影響

空冷管束的老化問題不容忽視，根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，空冷管束運(yùn)行十四年后，傳熱系數(shù)降低了5%，削弱了管束散熱能力，從而使機(jī)組背壓升高，所以，設(shè)計(jì)空冷島散熱面積時(shí)應(yīng)充分考慮老化裕量。

1.4 環(huán)境溫度升高對(duì)背壓的影響

環(huán)境溫度升高對(duì)空冷機(jī)組的背壓影響非常大。夏季環(huán)境溫度較高(最高可達(dá)42℃)，空冷島與外界溫差減小，散熱效果變差。因環(huán)境溫度的影響使135 MW空冷機(jī)組的年平均煤耗率比相同容量的濕冷機(jī)組高45 g/kW·h左右。環(huán)境溫度越高，空冷機(jī)組與濕冷機(jī)組煤耗率的差值就越大。氣溫高于33℃的條件下，公司空冷機(jī)組的設(shè)計(jì)年允許不滿發(fā)小時(shí)數(shù)為200 h，而2007年由于當(dāng)?shù)貧鉁馗咴斐蓹C(jī)組實(shí)際限負(fù)荷小時(shí)數(shù)遠(yuǎn)大于該值。

1.5 空冷凝汽器真空嚴(yán)密性對(duì)背壓的影響

直接空冷機(jī)組的真空系統(tǒng)十分龐大，運(yùn)行中排汽將通過直徑達(dá)幾米的排汽分配管送往容積巨大的空冷散熱器，而這一龐大的系統(tǒng)始終處于負(fù)壓和真空狀態(tài)。因此，空冷系統(tǒng)本身或與該系統(tǒng)相關(guān)的焊縫、法蘭、閥門、爆破膜、人孔門和測(cè)點(diǎn)接口等都有可能出現(xiàn)漏空現(xiàn)象，而管路系統(tǒng)和散熱器本身由于不均勻沉降和過應(yīng)力等引起的變形開裂也可能造成空氣泄漏。

1.6 熱風(fēng)回流現(xiàn)象對(duì)背壓的影響

發(fā)生“熱風(fēng)回流”的風(fēng)機(jī)會(huì)向空冷平臺(tái)下其它的風(fēng)機(jī)入口輸送熱空氣，導(dǎo)致這些風(fēng)機(jī)的入口溫度上升。外界環(huán)境風(fēng)速越大，現(xiàn)象越明顯，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行影響也越大。

熱風(fēng)回流會(huì)使空冷凝汽器入口的空氣溫度上升5℃左右，對(duì)平均溫差為15℃的空冷散熱器，將降低30%的傳熱量，這嚴(yán)重影響了空冷散熱器的傳熱性能和機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。在實(shí)際運(yùn)行中熱風(fēng)回流會(huì)導(dǎo)致機(jī)組背壓迅速升高而迫使機(jī)組快速減負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)將造成背壓高保護(hù)動(dòng)作，這種現(xiàn)象在夏季時(shí)有發(fā)生，某些空冷機(jī)組就曾發(fā)生過熱風(fēng)回流引起的跳機(jī)事故。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值模擬分析，從爐后及側(cè)后吹來的大風(fēng)對(duì)空冷凝汽器最為不利，這些方向的大風(fēng)最容易造成空冷凝汽器的熱風(fēng)回流。

1.7 空冷島管束翅片臟污情況對(duì)背壓的影響

如果空冷島所處地區(qū)環(huán)境污染嚴(yán)重，風(fēng)沙大，灰塵多，空氣中固體小顆粒較多,空氣中的灰塵容易在翅片上積聚而堵塞通風(fēng)間隙。另外春夏之交的柳絮、楊絮也會(huì)吸附到管束翅片上，造成空冷島翅片臟污。同時(shí)，空冷島的夜間照明也會(huì)吸引飛蛾等昆蟲，導(dǎo)致昆蟲尸體沾附在翅片管表面，造成翅片管污染。這些堵塞和粘污都會(huì)使空冷管束散熱能力變差,機(jī)組背壓升高，如果空冷島管束翅片污染嚴(yán)重而未進(jìn)行及時(shí)沖洗，將會(huì)導(dǎo)致同負(fù)荷下背壓升高10～20 kPa。

2 降低直接空冷背壓，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性

2.1 直接空冷機(jī)組運(yùn)行背壓的控制

合理控制運(yùn)行背壓是提高空冷機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。通過對(duì)空冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化控制，以盡量降低空冷機(jī)組的運(yùn)行背壓，是提高直接空冷機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。

為了優(yōu)化空冷島設(shè)備的運(yùn)行方式，提高直接空冷機(jī)組低背壓下運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，我公司結(jié)合機(jī)組設(shè)備特性、所處地域特點(diǎn)及不同的季節(jié)特點(diǎn)，探索出了一些降低機(jī)組運(yùn)行背壓的有效措施。

2.1.1 冬季空冷運(yùn)行背壓值的控制及運(yùn)行方法

冬季運(yùn)行期間，關(guān)閉空冷島各排散熱器端部小門以及各冷卻單元的隔離小門；低負(fù)荷情況下盡可能保持各排風(fēng)機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，且同排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速相同，避免由于某一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過高造成局部過冷現(xiàn)象；冬季運(yùn)行期間密切監(jiān)視各凝結(jié)水回水母管中凝結(jié)水的過冷程度，冬季凝結(jié)水的過冷度最大不得超過5.5℃；冬季機(jī)組運(yùn)行中，加強(qiáng)對(duì)逆流區(qū)散熱管束表面溫度的檢查，通過降低逆流段和相鄰順流段冷卻風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，避免散熱管束表面溫度出現(xiàn)較大偏差，控制表面溫差在10℃以內(nèi)，必要時(shí)可相應(yīng)增加機(jī)組負(fù)荷；控制空冷島各街區(qū)抽真空用蒸汽溫度比本排下聯(lián)箱凝結(jié)水溫度低1～5℃，但在任何時(shí)候不得低于5.5℃，運(yùn)行中若發(fā)現(xiàn)抽真空用蒸汽溫度較正常值低，則應(yīng)降低對(duì)應(yīng)排的逆流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行，若溫度沒有回升，則應(yīng)適當(dāng)降低順流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，同時(shí)投入防凍功能，必要時(shí)可在上述調(diào)整的基礎(chǔ)上啟動(dòng)備用真空泵，通過增加抽氣口的空氣流速來提高溫度。

通過長時(shí)間的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，在冬季運(yùn)行模式下135 MW空冷機(jī)組最低背壓值在機(jī)組滿負(fù)荷時(shí)可保持在10 kPa。

2.1.2 夏季空冷背壓控制值的選取及應(yīng)對(duì)措施

空冷島風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行時(shí)，空冷機(jī)組夏季背壓高限值為40 kPa，該值既考慮了汽輪機(jī)末級(jí)葉片的安全，也考慮了夏季工況大風(fēng)對(duì)空冷背壓的影響。當(dāng)大風(fēng)來臨時(shí)，能給運(yùn)行人員留出足夠的時(shí)間來調(diào)整背壓上升，防止背壓高保護(hù)動(dòng)作。從我公司空冷機(jī)組運(yùn)行實(shí)踐來看，當(dāng)大風(fēng)來臨時(shí)，機(jī)組的背壓會(huì)出現(xiàn)大幅擺動(dòng)，最大擺動(dòng)幅度在12～14 kPa之間，峰值最高達(dá)到45 kPa，只有通過手動(dòng)迅速降低機(jī)組負(fù)荷將機(jī)組運(yùn)行背壓控制在40 kPa以下。

由于夏季環(huán)境溫度較高，空冷風(fēng)機(jī)變頻器更容易發(fā)熱，因此空冷變頻器配電室內(nèi)溫度也較高，導(dǎo)致空冷變頻器運(yùn)行很不穩(wěn)定，極易因變頻器故障導(dǎo)致空冷風(fēng)機(jī)跳閘。由于空冷風(fēng)機(jī)已全速運(yùn)行，一臺(tái)或多臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)跳閘，會(huì)使空冷背壓迅速升高，甚至超過控制高限值40 kPa。為避免多臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)跳閘情況的發(fā)生，需要在運(yùn)行中加強(qiáng)對(duì)空冷電機(jī)線圈溫度的監(jiān)視和控制，并將空冷變頻器室的溫度保持在25℃以下。

為保證機(jī)組在夏季工況下安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，夏季以前對(duì)空冷系統(tǒng)進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的清洗，用高壓除鹽水清除積附于空冷凝汽器表面的污垢和雜物，可提高機(jī)組出力5%～10%左右；采取措施消除或減弱熱風(fēng)回流對(duì)空冷冷卻出力的影響，設(shè)法降低空冷平臺(tái)下面進(jìn)風(fēng)口的空氣流速，減少負(fù)壓區(qū)；確保汽水系統(tǒng)閥門嚴(yán)密性，尤其是低壓旁路閥和疏水系統(tǒng)閥門的嚴(yán)密性，以防排汽裝置熱負(fù)荷增加；夏季運(yùn)行期間，除了要防止空冷背壓受外界影響急劇升高工況外，還需防止空冷背壓急劇下降的工況。

另外，空冷島加裝水噴霧系統(tǒng)也可降低背壓。近一兩年許多電廠在空冷島加裝了水噴霧系統(tǒng)，一般情況下水噴霧系統(tǒng)的管道、噴嘴加裝在單元內(nèi)風(fēng)機(jī)出口的平臺(tái)上(噴嘴距凝汽器表面較遠(yuǎn))。從已加裝水噴霧系統(tǒng)機(jī)組的運(yùn)行情況看，運(yùn)行背壓可降低5～10 kPa，但是同時(shí)要注意噴霧水量的控制，否則會(huì)造成水量的嚴(yán)重浪費(fèi)而得不償失。

2.2 消除空冷漏點(diǎn)，提高真空嚴(yán)密性

根據(jù)我國已運(yùn)行的直接空冷機(jī)組的經(jīng)驗(yàn)，我國空冷系統(tǒng)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確定為200 Pa/min較為合理，真空泵容量的選擇上要比濕冷機(jī)組多留有足夠的裕量，同時(shí)，在空冷系統(tǒng)抽真空管道上設(shè)置球閥，以便于運(yùn)行中對(duì)抽氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為保證真空嚴(yán)密性，對(duì)容易查漏的部位可采用泡沫查漏法，定期對(duì)有可能漏氣的焊縫、法蘭、閥門、爆破膜、人孔門和測(cè)點(diǎn)接口等進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)及時(shí)處理；對(duì)不容易查漏的部位可采用氦氣查漏法或超聲波檢測(cè)儀進(jìn)行定期查漏，在檢修期間進(jìn)行消缺。

2.3 提高管束的潔凈度

為控制空冷翅片管的潔凈度，在D級(jí)及以上檢修中將空冷島沖洗作為一項(xiàng)固定檢修項(xiàng)目；每年11月～次年3月，每兩個(gè)月沖洗一次，單數(shù)月20日開始沖洗；變壓器上方一個(gè)月沖洗一次，每月20日進(jìn)行；每年4月份～11月，每月沖洗一次，每月20日進(jìn)行；變壓器上方每半個(gè)月沖洗一次，每月5日，20日進(jìn)行；清洗水系統(tǒng)水壓保持在80 bar以上，以防止因壓力不足而無法將管束清洗干凈。

3 結(jié)語

通過以上對(duì)影響135 MW空冷機(jī)組背壓的因素分析，指出了影響直接空冷機(jī)組背壓的主要因素，并采取了相應(yīng)的措施，通過這些措施的實(shí)施，保證了機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。