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(tuán)公司，北京 100032；3.山東中實(shí)易通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)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(jī)組于2008年實(shí)現(xiàn)雙投。2臺機(jī)組并排布置，機(jī)組間無間距，兩臺機(jī)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(yùn)行，當(dāng)風(fēng)速在7 m／s時(shí)，空冷島的熱回流對機(jī)組的影響較大，經(jīng)常出現(xiàn)限負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致背壓保護(hù)動(dòng)作跳機(jī)。因此解決背壓突變造成機(jī)組停運(yùn)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(fēng)機(jī)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(jìn)入空冷凝汽器，空冷凝汽器向大氣放出熱量，實(shí)現(xiàn)對蒸汽的冷卻，空冷風(fēng)機(jī)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(gè)模塊（5個(gè)一次模塊和2個(gè)混合模塊）。每個(gè)模塊由10個(gè)翅片管束構(gòu)成。屋頂結(jié)構(gòu)下方布置的軸流風(fēng)機(jī)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(gè)平衡管。每個(gè)管道系統(tǒng)分流成4個(gè)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(jìn)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(jìn)入逆流冷凝管束的翅片管道。

蒸汽通過逆向流動(dòng)模式獲得冷凝，即不可冷凝的氣體向上流動(dòng)，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(jì)RB邏輯的主要目的是當(dāng)機(jī)組主要輔機(jī)發(fā)生故障時(shí)，為維持鍋爐允許出力，必須使機(jī)組快速自動(dòng)降負(fù)荷，同時(shí)保證主要調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作正常，維持機(jī)組主要參數(shù)在允許范圍內(nèi)。該機(jī)組設(shè)計(jì)有以下幾項(xiàng)RB 功能［1，3］。

兩臺并列運(yùn)行的送風(fēng)機(jī)中的一臺跳閘；

兩臺并列運(yùn)行的引風(fēng)機(jī)中的一臺跳閘；

兩臺并列運(yùn)行的一次風(fēng)機(jī)中的一臺跳閘；

兩臺并列運(yùn)行的空預(yù)器中的一臺跳閘；

兩臺并列運(yùn)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(jì)

空冷島采取風(fēng)機(jī)從環(huán)境吸入冷空氣鼓入空冷散熱翅片和汽輪機(jī)乏汽進(jìn)行熱交換，對汽輪機(jī)乏汽進(jìn)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(jī)乏汽量是空冷凝汽器的效果的主要因素［2］。在夏季運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度較高，此時(shí)空冷風(fēng)機(jī)在全出力運(yùn)行方式下，背壓仍舊較高運(yùn)行。如在特定的氣象條件下（如大風(fēng)），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(fēng)重新壓回散熱翅片進(jìn)入風(fēng)機(jī)入口。導(dǎo)致空冷散熱翅片入口空氣溫度升高，嚴(yán)重降低了空冷島的換熱效率，使汽輪機(jī)背壓急劇惡化，嚴(yán)重時(shí)可能造成機(jī)組非正常停機(jī)。

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(diǎn)，有兩方法可以改變空冷背壓。一是提高空冷風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于夏季，空冷風(fēng)機(jī)一般在超頻運(yùn)行，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響有限。二是降低汽輪機(jī)乏汽量。當(dāng)風(fēng)速、風(fēng)向變化時(shí)，直接空冷機(jī)組背壓升高幅度大且急，最有效的辦法是減小空冷島的進(jìn)汽量（汽輪機(jī)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(bào)警系統(tǒng)

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

根據(jù)府谷電廠機(jī)組特點(diǎn)，背壓在大于45 kPa時(shí)增加一報(bào)警點(diǎn)，提前提醒運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)減負(fù)荷，減少空冷島進(jìn)汽量，及時(shí)減小機(jī)組背壓。

增加背壓上升過快報(bào)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(bào)警提醒運(yùn)行人員注意背壓的變化，提前做好預(yù)處理。

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

3.2 設(shè)計(jì)空冷RB

為快速消除由于熱風(fēng)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(jìn)汽量，也就是快速減負(fù)荷（run back）。即在背壓突變時(shí)發(fā)生RB使機(jī)組快速甩負(fù)荷。主要控制思路是將機(jī)組背壓大于一定值且背壓上升速率大于一定值時(shí)觸發(fā)機(jī)組RB，快速降負(fù)荷，快速減少進(jìn)入空冷島的乏汽量，防止背壓上升過快而造成機(jī)組非停。通過邏輯判斷機(jī)組背壓的上升速率和不同的背壓值進(jìn)行組合，達(dá)到條件發(fā)出RB條件及時(shí)減負(fù)荷，快速減少進(jìn)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(diǎn)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(fù)荷大于RB動(dòng)作負(fù)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(fù)荷大于420 MW時(shí)觸發(fā)，負(fù)荷小于300 MW時(shí)復(fù)位。

3.3 注意事項(xiàng)

因?yàn)镽B動(dòng)作時(shí)會造成機(jī)組負(fù)荷大幅下降，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性降低，要避免空冷RB的誤動(dòng)同時(shí)也要避免拒動(dòng)。特別注意在做邏輯時(shí)要對空冷背壓信號進(jìn)行質(zhì)量判斷，防止因?yàn)樾盘栙|(zhì)量問題造成的空冷RB誤動(dòng)。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(jī)排氣管道兩側(cè)的背壓偏差較大，造成汽輪機(jī)背壓保護(hù)動(dòng)作而空冷RB未動(dòng)作。

圖1 空冷背壓RB邏輯圖

圖2 空冷RB動(dòng)作時(shí)的曲線

空冷背壓負(fù)荷動(dòng)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(yàn)判斷，發(fā)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷在大于420 MW時(shí)，當(dāng)環(huán)境急劇惡化時(shí)，空冷背壓上升較快，留給運(yùn)行人員時(shí)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(yàn)數(shù)值所得。因此不同機(jī)組的真空設(shè)定值、變化速率及負(fù)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(jī)組空冷RB動(dòng)作，當(dāng)時(shí)機(jī)組負(fù)荷在564 MW，機(jī)組背壓37 kPa。由于風(fēng)速風(fēng)向突然變化，背壓變化過快，空冷RB動(dòng)作，機(jī)組負(fù)荷很快穩(wěn)定在299 MW，機(jī)組背壓穩(wěn)定在27 kPa。根據(jù)當(dāng)時(shí)的曲線如果空冷RB不動(dòng)作的話，機(jī)組背壓大概在4 min左右就會達(dá)到跳機(jī)動(dòng)作值，空冷背壓的動(dòng)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(shí)在夏季運(yùn)行的過程中，空冷背壓增加過快的報(bào)警系統(tǒng)也起到和很重要的作用，在機(jī)組未達(dá)到空冷背壓RB動(dòng)作值之前提前提醒運(yùn)行人員及時(shí)調(diào)整機(jī)組運(yùn)行方式防止背壓的進(jìn)一步惡化。

5 結(jié)語

空冷RB應(yīng)用解決了由于熱風(fēng)回流造成機(jī)組背壓急劇惡化導(dǎo)致機(jī)組非停的問題。提高機(jī)組背壓的報(bào)警值，及時(shí)提醒運(yùn)行人員干預(yù)運(yùn)行方式，盡量避免空冷RB的動(dòng)作，減少機(jī)組負(fù)荷的次數(shù)。依靠自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的RB功能，機(jī)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(jī)組在惡劣環(huán)境工況下的安全運(yùn)行。

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

［2］王佩璋.解決強(qiáng)熱風(fēng)回流威脅汽輪機(jī)停機(jī)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(jī)組RB性能試驗(yàn)報(bào)告［R］.山東電力研究院，2008.