600MW 直接空冷机组冬季运行防冻要点
田亚钊,晋杰
(国电电力大同发电有限责任公司,山西省大同市, 037043)
[摘　要] 　600MW 直接空冷机组在冬季运行有其特殊性,目前仍在经验积累和探索中。根据已有的运行可以总结出应注意的几点:空冷凝汽器散热管束表面温差,凝结水的过冷度和其在运行中的控制,汽轮机冬季运行的最低背压,真空抽气口温度和运行机组冬季最低负荷的确定。
[关键词] 　直接空冷防冻过冷度最小负荷
中图分类号: TK247 文献标识码: B 文章编号: 1000 - 7229 (2006) 02 - 0004 - 03
Key Points of Antifreeze Operation inW inter for 600MW Direct Air - cooling Units
Tian Yazhao, J in J ie
(Guodian PowerDatong Power Generation Ltd. Co. , Datong City Shanxi Province, 037043)
[ Abstract] 　600MW direct air - cooling units have the special features in winter operation, whose experiences are under accumulation and in2
quisition. According to the existing operation several decision points of attention can be summarized as follows: surface temperature difference on
the air cooling condenser dissipation p ip ing bundles, excessive coldness of condensate and its control during operation; minimum back p ressure
of the turbine during winter operation; temperature at the vacuum extraction outlet and minimum load of the operating unit during the winter.
[ Keywords] 　direct air - cooling; antifreeze; excessive coldness; minimum load
　　国电电力大同发电有限责任公司安装2台亚临界600MW 直接空冷机组,由哈尔滨汽轮机有限公司生产(NZK600 - 16. 7 /538 /538 型汽轮机) ,直接空冷系统由德国GEA能源技术有限公司整岛供货。
夏季设计优化工况条件为:环境气温30 ℃时,汽机背压为29. 2 kPa,机组功率为600MW。
我公司7号机组于2005年4月21日顺利完成168 h满负荷试运, 8号机组于2005年7月22日顺利通过168 h试运行。2台机组的提前投产发电,对山西省和京津唐地区的经济建设发挥了积极作用。
目前2台机组的运行情况良好,已经具备了安全,稳定、连续运行条件。
1　直接空冷系统概述
直接空冷系统主要包括:排汽管道、空冷凝汽器(管束- 风机组)和冲洗系统。
直接空冷系统的流程:从汽轮机低压缸排出的乏汽,经由2根直径为<6 000 mm的排汽管道引出厂房外,垂直上升到34 m高度后,分出8根直径为<2 800 mm的蒸汽分配管,将乏汽引入空冷凝汽器顶部的配汽联箱。每组分配联箱与7个冷却单元相连接,每个冷却单元由10块冷却翅片管束和一个直径为8. 91 m的轴流风机组成。10块翅片管束以接近60°角组成的等腰三角形“A”型结构构成,“A”型结构两侧分别有5根管束,管束长度为10 m。
当乏汽通过联箱流经空冷凝汽器的翅片管束时,由轴流风机吸入的大量冷空气,通过翅片管的外部,与管束内的蒸汽进行表面换热,将乏汽的热量带走,从而使排汽凝结为水。凝结水由凝结水管收集起来,排至凝结水箱。由凝结水泵升压,送往汽机的热力系统,去完成热力循环。
汽轮机的排汽有约70% ～80%的乏汽在顺流式凝汽器中被冷却,形成凝结水,剩余的蒸汽随后在逆流式凝汽器中被冷却。在逆流管束的顶部设有抽真空系统,能够比较畅通地将系统中空气和不凝结气体抽出,同时空冷凝汽器的管束采用单排管(是目前单排管运行的最大单机容量) ,有效地防止了冬季运行中因流量不均造成的冻结。在设计中,逆流式凝汽器因为在其中蒸汽和凝结水的流动是逆流的,这也保证了冷凝水不易在流动过程中发生过冷和冻结。
2　在冬季运行期间防冻的主要任务[ 1 ]
空冷机组在冬季运行期间防冻的主要任务是避免由于进入空冷凝汽器的热负荷低于最低保证值,造成散热器管束受冻。例如,在冬季运行中空冷凝汽散热管束受冻裂开,将造成汽轮机漏真空,从而无法维持汽轮机组的正常运行。
下面就我公司7、8号机组在运行中观察到的防冻问题进行论述。
2. 1　空冷凝汽器散热管束表面温差
根据直接空冷系统结构的特点和实际运行,散热管束表面温差有3种现象: (1)空冷岛配汽联箱对应的8个管排由于热力和流量不均所造成的温差;(2)对应各排冷却三角形两侧管束表面由于热力和流量不均所造成的温差; ( 3)对应各排南侧或北侧相邻管束间由于热力和流量不均所造成的温差。以上3种温度偏差产生的原因均与设计、制造和安装质量有关。
直接空冷系统庞大的散热器在机组运行中不可避免地存在着热力和蒸汽流量分配不均匀的现象。
汽轮发电机组在低负荷运行期间,与汽轮机一定的排汽流量相对应,并非每一排均占有1 /8份额的蒸汽分配流量。有资料显示:在汽轮机低负荷运行时,这种流量偏差可以达到5%。根据观察,随着进入空冷岛的热负荷增加,这种流量偏差是逐渐降低的。
也就是说,在机组低负荷运行期间,个别散热单元所分配的汽量将远远低于生产厂家要求的最小热负荷。所以,在计算直接空冷系统冬季防冻用的最小蒸汽量时,应考虑到这5%的各排间热量偏差带来的散热管束受冻危险。
对于各相邻的散热管束间的温度偏差产生原因,除了设计与制造的问题外,还与安装质量的好坏有着直接关系。我们在找出相邻的散热管束间的温度偏差大的部位过程中发现: ( 1)散热管束在安装焊接过程中遗留下来的安装缝隙附近的管束表面温度很低。在环境大气温度10 ～15℃和机组在300MW 运行期间(汽轮机背压在8～10 kPa) ,就地实测出有8～12℃的偏差。汽轮机在低负荷运行期间,这种温差将随着大气温度的下降会更大。( 2)在顺流和逆流管束相邻的部位常常是散热管束表面温度较低的部位。
从图1可以看出:顺、逆流凝汽器散热管束的区
别在于蒸汽和凝结水的流动方向,顺流凝汽器中蒸汽和凝结水流动的方向是一致的,蒸汽在顺流凝汽器管束中被冷却凝结,向下流入凝结水收集联箱;逆流凝汽器通过凝结水收集联箱和顺流凝汽器相通,在顺流凝汽器中未凝结的蒸汽进入凝结水收集联箱然后向上折入逆流凝汽器的管束中继续被冷却凝结。在逆流凝汽器中,蒸汽向上走,而凝结下来的水则向下流入凝结水收集联箱,最后汇流到主凝结水箱。之所以在这些部位的管束表面的温度偏低,是由于在顺流凝汽器部分被冷却后的蒸汽量比较小,而未凝结的蒸汽湿度大,在折向时,由于离心力和各管束间本身的流量分配不匀所致。

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