直接空冷系统

1、 目录第一章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 空冷系统在国内外的发展现状11.3 论文主要研究方向1第二章 600MW空冷机组的介绍32.1 直接空冷系统32.2 空冷系统的特点32.3 直接空冷系统的组成和范围52.4 直接空冷系统各组成部分的作用和特点52.5 直接空冷系统有待研究的几个问题7第三章 直接空冷机组背压调节83.1 直接空冷机组背压的概念83.2 汽轮机背压控制系统9第四章 直接空冷机组冬季防冻问题194.1 空冷防冻须控制的关键因素204.2 空冷系统的防冻措施20第五章 直接空冷机组的夏季出力受限问题255.1 空冷凝汽器的真空严密性265.2 真空泵工作效率对

2、空冷机组背压的影响265.3 自然大风和空冷岛热风再循环的影响27 直接空冷机组背压调节方案分析及控制策优化 第一章 绪论1.1、课题研究背景及意义 众所周知，我国电力生产主要源自于火力发电，火力发电的主要燃料煤绝大部分分布于内陆地区，尤其是山西内蒙地区，由于兴建火力发电厂需要大量的冷却水源，然这两个地区却严重缺水，因而水资源问题成为制约火力发电站发展的重要瓶颈。如何在富煤贫水地区合理利用资源大力发展火电站已经成为电力研究的重要课题。直接空冷技术的应用为解决这一问题提供了有效地措施。目前国内外电站空冷分为二大类 ：一是间接空气冷却系统，二是直接空气冷却系统。其中间接空气冷却系统又分为混合式空气

3、冷却系统和表面式空气冷却系统。目前这两种技术都已经成熟，但直接空冷与湿冷相比，省水65%，其效果会更加明显；同时直接空冷具有系统简单、占地面积小、调整灵活、出投资少、调整灵活、防冻性能好、运行可靠等特点。所以在富煤缺水地区其具有广阔的发展前景，且近几年发展较快，在实际设计和应用中优先考虑。1.2、空冷系统在国内外发展现状世界上第一台1500KW直接空冷机组，于1938年在德国一个坑口电站投运，已有60多年的历史，几个典型空冷机组是：1958年意大利空冷电站2X36MW机组投运、1968年西班牙160MW电站空冷机组投运、1978年美国怀俄明州Wodok电站365MW空冷机组投运、1987年南非

4、Matimba电站6X665MW直接空冷机组投运。当今采用表面式冷凝器间接空冷系统的最大单机容量为南非肯达尔电站6X686MW；采用混合式凝汽器间接空冷系统的最大单机容量为300MW级，目前在伊朗投运的325MW(哈尔滨空调股份有限公司供货)运行良好。全世界空冷机组的装机容量中，直接空冷机组的装机容量占60，间接空冷机组约占40。1.3、论文主要研究方向本论文以陕西国华锦界电厂、山西兆光电厂的600MW直接空冷机组为研究对象，结合现场运行实际，力求在空冷机组被压调节方案分析及控制策略优化环节上摸索出一些具有借鉴意义的规律或结论以提高600MW直接空冷机组的安全和经济运行水平，真正发挥空冷机组的

5、优势，以促进我国电力行业的快速发展。本论文的主要研究内容有以下四个方面：（1）简要分析600MW直接空冷汽轮机与600MW湿冷汽轮机在运行特性和结构特点上的差异，分析阐述采取这些差异的原因和由此而引发的安全经济运行的问题。（2）深入地分析研究影响直接空冷机组背压的因素，并简要地说明汽轮机背压与各影响因素之间的关系;尤其是空冷机组的背压与变频风机转速调节之间的关系。（3）在直接空冷系统的变工况特性和背压选择原则明了的基础上，结合现场运行实际，针对600MW直接空冷机组空冷凝汽器突出的冬季防冻问题，给予简要分析和研究。（4）在直接空冷系统的变工况特性和背压选择原则明了的基础上，结合现场运行实际，针

6、对600MW直接空冷机组突出的夏季出力受限问题，进行简要的分析和研究。国华锦界能源公司所在地位于陕西省东北端中低纬度内陆区域，属于中温带干旱半干旱大陆性季风区，该地区气候特点表现为冬季寒冷，时间长；夏季炎热，干燥多风，时间短；冬春干旱少雨雪，温差大。由于深居内陆，流域降水受东南沿海季风影响弱，故降水量少，且年内和年际变化均大，年内降水主要集中在79月，占总量的69%，尤其以8月最多，并多以暴雨形式出现，易造成洪灾。根据该地区的气候及地形特征以及空冷的技术要求，国华锦界能源公司通过直接空冷来实现凝结水的冷却是最优化、最可行的途径。第三章 600MW空冷机组的介绍本章主要内容是首先对直接空冷系统6

7、00MW直接空冷机组的工作原理作一简单介绍，然后重点从运行特性和结构特点两个方面对600MW直接空冷机组的特点进行阐述说明。最后对直接空冷系统工作运行过程中可能遇到的问题予于简要分析。2.1直接空冷系统 系统的原理就是指汽轮机做完功的排汽直接进入空冷凝汽器的冷却元件翅片管束，冷却空气在轴流风机的作用下以一定流速流过空冷凝汽器的翅片管束，将凝汽器内的汽轮机排汽直接冷凝结成水。直接空冷系统主要包括:排汽管道、空冷凝汽器、真空抽气系统、喷淋系统和冲洗系统。直接空冷系统的流程：汽轮机低压缸排出的乏汽,经由2根直径为6000mm的排汽管道引出厂房外，垂直上升到34m高度后，分出8根直径为2800mm的蒸

8、汽分配管，乏汽由此引入空冷凝汽器顶部的配汽联箱。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，然后由凝结水泵升压，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

9、中，逆流式凝汽器因为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。直接空冷凝汽器布置在汽机厂房A列外。机组空冷平台高40米、长92.7米、宽81.5米，坐落在直径为3.8米的16根空心清水砼柱子上。空冷凝汽器搁置在空冷平台之上，分8排7列共56组空冷凝汽器，即每一排有7组空冷凝汽器，其中5组为顺流，2组为逆流，逆流空冷凝汽器放在2、6列。每组空冷凝汽器由10个散热器管束组成，以接近60角组成等腰三角形A型结构，两侧分别为5个散热器管束。凝汽器散热管束从防冻角度考虑，采用德国GEA公司最新研制的单排椭圆管散热管束，此技术的应用在国际上属于首例，其防冻能力要高于以

10、往的各种形式的散热器。散热器布置在A型框架两侧，A型框架水平布置于空冷平台上。配置的56台轴流变频调速冷却风机设置在每组空冷凝汽器下部，每台轴流风机配变频调节装置一套，以适应在不同的气候条件下经济运行。空冷凝汽器配置有清洁系统，每个空冷凝汽器冷却单元之间均被隔离，杜绝相互串风。为防止热空气回流对空冷凝汽器换热效率的影响，空冷平台四周装有挡风墙。真空抽气管道连接到每一排2、6列逆流空冷凝汽器的上部，运行中不断将空冷凝汽器中的空气和不凝结气体抽出，保持系统真空。2.2空冷系统的特点无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，经过几十年的运行实践，证明均是可以的。但不排除空冷系统在运行中，存在种种原因引发的问

11、题，如严寒、酷暑、大风、系统设计不够合理、运行管理不当等。这些问题有的已得到解决，从国内已投运的600MW空冷机组运行实践证明了这一点。从运行电站空冷系统比较，直接空冷系统具有主要特点：(1) 背压高； (2) 风机电耗量大；(3) 真空系统庞大； (4) 节约用地；(5) 经济效益高； (6) 造价相比经济；(7) 冬季防冻措施比较灵活可靠 2.3直接空冷系统的组成和范围自汽轮机低压缸排汽口至凝结水泵入口范围内的设备和管道，主要包括：(1)汽轮机低压缸排汽管道； (2)空冷凝汽器管束；(3)凝结水系统； (4)抽气系统；(5)疏水系统； (6)通风系统；(7)直接空冷支撑结构； (8)自控系

12、统；(9)清洗装置。2.4直接空冷系统各组成部分的作用和特点（1）排汽管道对大容量空冷机组，排汽管道直径比较粗，从目前国内几个空冷电站设计情况来看，300MW机组排汽管道直径在DN5000多，600MW机组排汽管道在DN6000左右。排汽管道从汽机房A列引出后，横向排汽母管布置，目前有两种方式，一种为低位布置、一种为高位布置。大直径管道的壁厚优化和制造是难点，同时也是影响工程造价的重点之一。（2）空冷凝汽器的冷却装置 A一型架构：一般双排管束由钢管钢翅片所组成，为防腐表面渡锌。单排管为钢管铝翅片，钎焊在大直径矩形椭园管上。它上端同蒸汽配管焊接，下端与凝结水联箱联结。每8片或10片构成一个散热单

13、元，每个单元的管束为59.5060.50角组成A一型架构。 冷却元件：冷却元件即翅片管，它是空冷系统的核心，其性能直接影响空冷系统的冷却效果。对翅片管的性能基本要求：a良好的传热性能；b.良好的耐温性能；c.良好的耐热冲击力；d良好的耐大气腐蚀能力；e易于清洗尘垢：f.足够的耐压能力，较低的管内压降：g.较小的空气侧阻力；h良好的抗机械振动能力；i.较低的制造成本。目前空冷凝汽器冷却元件采用大口径扁管翅片管，又称之为单排管。 双排管的构成椭园钢管钢翅片，管径是100X20mm的椭园钢管，缠绕式套焊矩形翅片，管两端呈半园，中间呈矩形。首先接受空气侧的内侧管翅片距为4mm，外侧管翅片距为25mm。

14、管距为50mm，根据散热面积大小，可以变化管子根数，多根管数组成一个管束，每8片或10片管束构成一个散热单元，两个管束约成60度角构成“A”字形结构。单排管的构成：椭园钢管钢翅片，管径是20020mm，两端呈半园，中间呈矩形。蛇形翅片，钎焊在椭园钢管上。翅片管的下端同收集凝结水的集水箱联结。集水箱同逆流单元相结。在逆流单元管根部留有排汽口。 散热单元布置通常600MW机组布置8列6行、7行或8行单元数，单元总数有48、56、64散热单元。散热单元有顺流和逆流单元之分。其顺流是指明蒸汽自上而下，凝结水也是自上而下，当顺流单元内蒸汽不能完全冷凝，而剩余蒸汽在逆流单元冷凝，在这里蒸汽与冷凝水相反方向

15、流动，即蒸汽由下而上，水自上而下相反方向流动。众所周知，机组运行蒸汽内总是有不可凝汽体随蒸汽运动，设置逆流单元主要是排除不可凝汽体和在寒冷地区也可以防冻。在寒冷地区，顺、逆流单元面积比，约5:1，单元数相比约2.5:1。在600MW机组的散热器每列是2组逆流单元，而在300MW机组的散热器每列是1组逆流单元。每台机组顺、逆流单元散热面积之和，为散热总面积。（3）抽气系统在逆流单元管束的上端装置排气口，与设置的抽汽泵相联。抽气泵是抽气，分运行和启动，启动抽气时间短，300MW机组的系统容积大约5300m3，抽气同时在降背压，使之接近运行背压。时间约40分钟。在抽气时注意，蒸汽和不凝气体的分压力，

16、抽气不可抽出蒸汽。抽气系统也是保证系统背压的。（4）凝结水系统冷却单元下端集水箱，从翅片管束收集的凝结水自流至平台地面或以下的热井，通过凝结泵再将凝结水送往凝结水箱并送回热力系统。（5）通风系统直接空冷系统散热目前均采用强制通风，大型空冷机组宜采用大直径轴流风机，风机可为单速、双速、变频调速三种。根据工程条件可选择任一种或几种优化组合方案。就目前国内外设计和运行经验，在寒冷地区或昼夜温差变化较大的地区，采用变频调速使风机有利于变工况运行，同时也可降低厂用电耗。为减少风机台数，通常采用大直径轴流风机，直径达914m、1036m；2.5直接空冷系统有待研究的几个问题直接空冷系统在国内处于起步阶段，

17、在设计和运行上均缺乏更多经验，电厂主要关注的不仅是空冷系统设计优化的经济性，更关心的是空冷系统的安全性，所谓安全性主要包括两个方面：一是夏季高温能否保证设计考核点的满发，二是在冬季低温条件下能否有效防冻。为此，在直接空冷系统设计和运行过程中有必要研究和总结以下几方面的课题： 大风影响直接空冷系统受不同风向和不同风速影响比较敏感，特别是风速超过30ms以上时，对空冷系统散热效果就有一定影响，特别是当风速达到60/s以上时，不同的风向会对空冷系统形成热回流，甚至降低风机效率。为了使大风的影响降低到最低限度，设计上必须研究夏季高温时段，某一风速出现最大频率的风向，在设计布置时应避开，甚至适当拉大与A

18、列的距离。在运行期间通过气象观测收集有关数据，根据电厂发电负荷的变化进行总结，工程实施前进行必要的物模或数模试验，以指导设计和今后运行采集的数据进行对比总结。 热风再回流电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8ms，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸入，形式热风再循环。甚至最边一行风机出现反向转动。在工程上通过增设挡风墙来克服热风再循环，挡风墙高度要通过设计而确定。 平台高度支撑结构平台高度与电厂总体规划、空冷系统自身的要求综合考虑。平台高度的确定原则是使平台下部有足够的空间，

19、以利空气能顺利地流向风机。平台越高，对进风越有利，但增加工程造价。如何合理确定平台高度，目前没有完善的理论公式，各家只有习惯的经验设算，解决此问题的途径是根据多家经验，通过不同条件的模型计算和现场运行期间的测试，研究总结出一个较理想的计算方法。 防冻保护直接空冷系统的防冻是影响电厂安全运行的一个重要问题，可以采取以下措施：a设计上采用合理的顺流与逆流面积比，即KD结构。对严寒地区“KD”取小值，对炎热地区取大值。b.加设挡风墙，预防大风的袭击。c采用能逆转风机，以形成内部热风循环。d正确计算汽机排汽压力与环境气温的关系，以确定风机合理运行方式。e先停顺流单元风机，后停逆流单元风机。f.严格控制

20、凝结水的过冷度。g严格控制逆流管束出口温度，及时调节逆流风机的运行时数。2.6小结本章在对600MW直接空冷机组的空冷系统介绍的基础上，阐明了600MW直接空冷机组的优缺点，并重点阐明了600MW直接空冷机组的运行特性和结构特点以及运行过程中可能遇到的问题。本章内容为600MW直接空冷机组优化运行的分析作了必要的铺垫。第三章 直接空冷机组背压调节本章首先介绍直接空冷机组背压的概念，分析影响直接空冷机组背压的因素，然后着重分析研究空冷机组的背压与变频风机转速调节之间的关系。最终给出直接空冷机组背压的选择原则。3.1直接空冷机组背压的概念背压常指冷凝器的压力。由于采用直接空冷系统后，容易产生不同的

21、解释，所以这里应统一理解背压为汽轮机低压缸的排汽压力。背压分为理论背压和实际背压。理论背压是设计汽轮机时计算或规定出来的背压，亦称作设计背压；实际背压是汽轮机运行中实际所具有的背压，亦称作运行背压。设计背压又可分为最高容许背压、最高满发背压、额定背压、阻塞背压。最高容许背压保证汽轮机长期、安全运行所许可的最高背压；或者说，在各种不利工况下容许汽轮机长期运行的最高背压。由于不同的进汽流量和参数，就有不同的最高容许背压，所以我们可以规定两个极限值：最高容许背压上限值和最高容许背压下限值。该二值分别对应于额定进汽参数下最大的进(排)汽流量和最小的进(排)汽流量。最高容许背压是汽轮机重要的安全技术指标

22、之一。最高满发背压汽轮机在最大进汽流量下，可以达到额定功率时的最高背压。这是衡量汽轮机性能的重要技术指标之一。额定背压在额定工况下，汽轮机达到额定功率时的背压。平常所说的设计背压往往仅指额定背压。这是汽轮机本体设计和排汽冷却系统设计的重要参数之一。阻塞背压在进汽流量和参数一定的情况下，汽轮机的功率随着背压的降低而增加，当背压降至某一值时，功率不会再增加，此时的背压就叫作阻塞背压。在这种工况下，汽轮机末级出口轴向排汽达到临界状态，末级出口压力达到极限值，功率达最大值,热耗达最低值。不同的进汽流量和参数有不同的阻塞背压值。这也是衡量汽轮机性能的重要技术指标之一。3.2汽轮机背压控制系统 汽轮机背压

23、控制系统根据背压测量值和设定值之间的偏差连续对风机运行台数、转速和蒸汽隔离阀位置进行调整。（1）空冷机组经济运行背压研究分析空冷机组的运行背压与空冷风机所消耗功率之间存在一个最佳工况点，即由于降低背压所增加的汽轮机功率与空冷风机多消耗的功率之差最大。通过试验得到风机频率与风机总功率变化关系曲线（图1）、机组背压与风机频率变化关系曲线（图2）。图1风机总功率随风机频率变化的关系曲线图1为空冷风机群在环境气温为23.6，大气压力为99.33kPa时，风机总功率随风机频率变化的关系曲线。可以看出频率每变化1Hz，风机总功率就会增加约273kW，风机频率越高，风机群消耗功率越大。图2不同负荷与气温下背

24、压风机频率关系曲线由图2可以看出，在某一环境温度下，当机组负荷一定时，随着风机频率增加，汽轮机背压降低。即要降低背压，空冷风机耗功就要增加。背压降低，机组运行经济性提高，风机耗功增加导致机组运行经济性下降；当背压降低得到的经济性小于空冷风机耗功增加值时，机组运行经济性将降低。所以，不同负荷下，对应不同环境温度，机组运行存在最佳背压（对应最佳风机频率），在此背压下运行，机组经济性最高。最佳背压值，要通过空冷系统运行优化试验确定。（2）空冷机组背压调节与变频风机转速调节的关系A.变频风机的组成空冷凝汽器系统(简称ACC)是由若干台空冷凝汽器构成，每台空冷凝汽器配置一台轴流风机，建筑在高耸的空冷平台

25、上，1台600MW国产空冷机组工程空冷系统的典型配置为8个单元共56台空冷凝汽器，对应轴流冷却风机配置:共有8个风机单元，每个风机单元有7台132kW风机，风机直径为8.7m左右，共56台轴流冷却风机，其中每个风机单元有两台为可逆风机，共16台可逆风机。轴流冷却风机在一个水平平面内布置，形成了庞大的轴流冷却风机群。 风机电机均为变频控制，变频控制柜通过硬接线和通讯与主DCS或空冷系统DCS相连接，DCS能根据不同的蒸汽负荷和环境温度控制风机启停及转速，使汽轮机的排汽压力保持恒定。 除节能原因外，变频调速控制还可以实现电动机“软启动”，即电动机在很低地频率下(35Hz)和电压下启动，逐渐提高电源

26、的频率和电压，控制电动机在小于1.1倍额定电流下无冲击启动。此外风机的转速可以在(30110)额定转速运行，调节方便，满足在各种气象条件下机组运行工况的要求。风机经常在需要的低转速下运行，噪声和磨损都比额定转速低，有利于环境保护，降低维修费用并延长了空冷器的寿命。B.变频风机的转速调节（1）单个变频风机的转速调节原理说明：单个变频风机的转速指令与该排变频风机的转速指令求偏差，送入选择器。当在手动方式下运行时，自动信号为零，零信号经过两秒的延时闭合来控制选择器将偏差信号送入限速模块，最后将限速模块送来的指令与本排的风机转速指令求和作为操作器的输入指令。当在自动方式下运行时，选择器选择零信号作为偏

27、差信号经限速模块与本排的风机转速指令求和作为操作器的输入指令。控制原理：不论在自动还是在手动方式下单个的变频风机转速指令都是由自动信号、手动信号、跟踪信号、自动方式信号、自动允许等共同作用而形成单个变频风机转身指令和风机的运行方式。而生成的风机转速指令又作为反馈送回到输入端与一排风机转速指令求偏差，用偏差信号来矫正单个风机转速指令与设定值的偏差，从而来控制风机的转速满足被压调节的要求。（2）单个变频风机控制信号的形成 跟踪信号：当该风机在自动方式下且风机满足最小转速条件（自动/手动）和第一排空冷进气阀门已开则选择该风机的转速指令作为跟踪信号，若其中一个条件不满足则把设定值作为跟踪信号。当在手动

28、方式下直接把该风机转速反馈作为跟踪信号。 手动信号：风机满足最小转速要求、空冷进气阀门已开、变频风机远方信号为零则生成手动信号。 自动信号：风机满足最小转速要求、空冷进气阀门已开、变频风机转速指令为一、风机转速自动方式条件而产生自动信号。自动允许：变频风机远方、风机VFC开关已开、空冷进气阀门已开，三个信号求与生成自动允许信号。风机最小转速：风机转速反馈进过高低值限制器和信号采集判断求与生成最小转速信（3）单排变频风机的调节在一排风机手动的情况下，自动信号为零进过2秒的延时闭合送入选择器和限速模块，选择器选择一信号输入作为偏差信号。偏差信号是由一排变频风机的转速指令减去风机转速指令与风机转速指

29、令设定值的和。将偏差信号进过限速模块送入加法器与变频风机转速指令、转速指令设定值求和作为操作器的输入值。一排变频风机转速指令：操作器输入值在跟着信号、手动信号、自动信号、自动方式信号共同作用形成一排变频风机转速指令和一排变频风机转速自动方式信号。手动信号的形成：手动信号：一排七台变频风机运转方式求或后取反再进过一秒的延时断开作为手动信号。只要一排风机全部采用手动方式则本排风机采用手动方式。自动信号的形成：自动信号：一排七台变频风机的运行方式求或在和风机自动投运信号求与再进过3秒的延时闭合并产生一个两秒的脉冲信号作为手动信号。一排的七台变频风机只要有其中一台处于自动方式并且风机允许自动投运则该排

30、风机就采用自动方式。 跟踪信号的形成：跟踪信号：跟踪信号跟踪的是自动方式下风机的转速，本方案是采用选择模块来选取要跟踪的风机，选择的条件是该风机是否处于自动方式。一排七台风机从一号到七号逐次跟踪并且越往后优先级越高，即第一台和第二台都是自动则跟踪第二台。如果都是自动或最后一台是自动则跟踪最后一台，把最后一台风机的转速作为跟踪信号。（4）一排风机转速反馈的形成：变频风机转速反馈：一号、二号、三号变频风机的转速指令求和，四号、五号、六号变频风机的转速指令求和，然后将两个求和信号与七号变频风机的转速指令求和，最后是求和信号除以七就求的了一排变频风机的转速反馈。3.3 小结本章内容首先明确了600MW

31、直接空冷机组背压的概念，分析了影响直接空冷机组背压的因素，并简要地说明了汽轮机背压与各影响因素之间的关系并重点介绍了变频风机转速调节与汽轮机背压之间的关系，最后给出直接空冷机组背压的选择原则。本章内容为600MW直接空冷机组冬季突出的防冻问题和夏季出力受限问题关于背压的选择提供了分析基础。第四章 直接空冷机组冬季防冻问题防冻问题是空冷机组最重要的问题，特别是在我国北方严寒地区，空冷凝汽器冻结是常见现象，严重影响机组的安全经济运行。本章内容首先分析说明了空冷防冻须控制的关键因素，然后根据600W直接空冷机组已有的一些运行经验和数据，通过空冷风机各种运行方式的分析比较，确定冬季空冷风机的优化运行方

32、式，并提出必要的防冻措施。4.1空冷防冻须控制的关键因素空冷凝汽器管内蒸汽通过换热管及翅片把热量传给管外空气，使蒸汽凝结，当管内蒸汽量过小或管外空气量过大时，蒸汽在管束中沿管长大部分提前凝结为水并沿管壁向下流动，且在流动过程中继续被冷却；凝结水在翅片管内流动时，中心区为紊流区，管壁附近为层流区。理论分析认为，紊流区流体放热以对流为主，层流区流体放热以传导为主，流体在翅片管内层流区的厚度与流体的流速有关，流速越小，层流区越厚。当流速减小到一定程度时，翅片管内流体完全转变为层流，流体宏观上接近于静止状态。这时流体放热以传导为主。流体对管壁放热过程中，其温度不断下降。当温度下降至0以下时，流体开始冻

33、结。随着流体不断向管壁放热，冻结程度不断加剧，最后液体变成固体，凝结为冰。冻结现象发生以后，蒸汽流道变窄，空冷翅片管内流体出现流动速度慢、流动中止或断流等现象，进一步加剧空冷翅片管内流体冻结现象的发生，严重时会冻坏冷却管束。4.2空冷系统的防冻措施当环境温度低于-3时，直接空冷系统进入冬季运行，空冷系统防冻按如下措施执行。无论任何情况只要当冷却空气温度降到-3延时5分钟后，ACC防冻保护启动，凝结水的过冷保护成为空冷凝汽器重要的内容。凝结水的过冷很容易因结冰导致空冷散热器基管的堵塞，如果频繁发生，散热器 基管就可能变形甚至被损坏。因此，直接空冷机组在接近冰点的温度下运行期间，要严格采取一切措施

34、避免凝结水过冷现象。在正常运行期间并且当环境温度低于某 一结霜点时，在逆流凝汽管束的上部会发现结霜，这是由于那里有不可凝气体的过冷现象发生。如果这种状况持续一段时间，比如在24小时内环境温度始终低于冰点，就可能会逐渐地堵塞逆流散热器基管的下端，并且妨碍不可凝气体的排出。 1、空冷凝汽器正常运行时的防冻措施： ACC防冻保护是用于在设备运行期间防止管道冻结。当测量的环境温 度持续低于-3延 时五分钟后，防冻保护启动；当环境温度持续高于+3延 时五分钟后，防冻保护停止。 1.1 当运行中的半数列 （共8列）管排（蒸汽阀打开时）的凝结水温度低于25（可调整），汽轮机背压设定值增加3kpa 1.2 如

35、果凝结水温度仍然低于25， 则需要在30分钟后将汽轮机背压再增加3 kpa1.3 在汽轮机背压设定值 改变后，当所有8列凝结水温度都高于30， 则在延时60分钟之后将汽轮机背压设定值降低3 kpa 1.4 当所有64台风机 转速低到15HZ时，按008-001-007-002-005-004 排的顺序停运顺流空冷风机（每次停8台），若机组背压设定值不变时检查停运第008排顺流风机后剩余7排8列共56个顺、逆流风机的转速同时升高（大于 15 Hz），当剩余7排8列共56个顺、逆流风机的转速减速到15Hz时停运第001排顺流风机，若机组背压设定值不变时，检查剩余6排8列共48个顺、 逆流风机的转速

36、同时升高（大于15 Hz），依此类推直到直到只有003和006排8列共16个逆流风机在运行。 如果所有逆流冷却单元（共16个）运行冷却风机（此时检查所有顺流冷却单元48个冷却风机应已经停 运）从原运行速度减速15Hz，则按照8、1、7、2、6、3、5、4列的顺序停运对应列的逆流冷却风机（003、006号）并且隔离该列，若机组背压设 定值不变时检查停运第8列逆流风机后剩余7列14个逆流风机的转速同时升高（大于15 Hz），当剩余7列逆流风机的转速减速到15Hz时，停运第1列逆流风机若机组背压设定值不变时，检查剩余6列12个逆流风机的转速同时升高（大于15 Hz），依此类推直到第4列逆流风机停运，

37、启动防冻第4列逆流风机反转程序。 1.5 在加热期 间，ACC控制系统将不会改变运行工序。 2、机组正常运行时防冻注意事项： 2.1 运行中注意监视各列凝结水出水温度不低于25， 抽气口（抽真空处）温度不低于25。 每班就地检查不少于两次。 2.2 启动过程中设专人每小时对空冷各排、各列凝 结水温度就地用红外线测温仪实侧一次，有异常及时汇报并且增加检查次数。 2.3 炉点火后保持两台真空泵运行。 2.4 并网前空冷风机尽可能不投。 2.5 炉点火至并网前，在保证低压缸排汽温度不超120情况下，尽量提高排汽温度。 2.6 若凝结水温度低于5，启动备用真空泵，保持三台真空泵运行。 2.7 并网后严

38、密监视各列凝结水温度的变化情况，然后根据机组背压设定值与测量值的情况按照ACC的规定投入风机运行。 2.8 空冷岛正常运行期间，尽量保持所有列风机的频率相同，低负荷时尽可能保持各排风机多投、低频运行（应大于15 Hz）。 2.9 在同列中绝不能出现某一风机频率过高现象。 2.10 机组正常运行时，应尽量控制机组负荷高于空冷岛在不同环境温度下机组运行的最低负荷。 2.11 机组正常运行时，依靠设定背压与测量背压的比较自动调节风机转速，使各列空冷凝汽器下联箱凝结水温度均高于35（最低不得小于25）且各列空冷凝汽器凝结水过冷度均小于6。2.12 机组正常运行时，如果任一列凝结水温度有明显下降趋势时可

39、将该列逆流风机003、006号切手动并停运，或者每隔4h将各列两台逆流风机003、006号切 手动并停运30min，然后启动风机并将频率调整到与该排其他风机相同投自动。当抽气口温度低于15时，可将该列逆流风机 003、006号切手动并停运。 2.13 机组正常运行时，调节空冷风机转速，维持机组在真空1520Kpa运行，并监视凝结水温度不超过60，否则立即通知精处理值班员，应适当降低机组背压设定值或适当降负荷。 2.14 运行中空冷散热器凝结水的任一温度降至25以下时，应及时查找原因，温度继续降低至20以下时，使机组背压设定值增加3KPa，必要时将该列风机切手动降低风机转速，若30min内温度不

40、上升，则增开一台真空泵运行，当空冷凝汽器凝结水温度上升至25且空冷岛进汽温度与空冷凝汽器凝结水温度之差小于6时停运。 2.15 空冷岛运行期间，关闭空冷岛各列散热器端部小门及同一列中各冷却单元通行小门。 2.16 冬季运行期间，每班就地实测各列空冷凝汽器及联箱表面温度至少两次，并按要求记录各空冷凝汽器最低温度值，发现投运空冷凝汽器列凝结水联箱外表面温度低于0时，立即通知汽机维护人员采取措施。当所有64台风机转速低到15HZ时，按008-001-007-002-005-004 排的顺序停运顺流空冷风机（每次停8台），当空冷风机未停运列的两端空冷凝汽器凝结水或联箱外表面温度低于0时，必要时可将该列

41、001、 008风机切手动运行并停运。 2.17 每班就地实测各空冷凝结水回水管外表面温度两次，发现温度偏差较正常运行时偏差较大时，及时查找原因。 2.18 冬季运行期间，加强对除氧装置、排汽装置的补水量及水位的监视，发现除氧装置、排汽装置水位下降，补水量异常增大时，应分析空冷凝汽器以及凝结水管道是否冻结。3、机组启动时空冷系统的防冻措施 3.1 冬季启机过程中应设专人对空冷岛各列散热器下联箱及散热器管束进行就地温度实测，有异常时应增加检查和测量次数。 3.2 冬季机组启动前，关闭空冷岛各列（除第四列外）空冷凝汽器进汽蝶阀、凝结水门及抽空气门，将至除氧装置、排汽装置的所有疏水门关闭，锅炉点火后

42、，控制炉膛出口烟温不超过540，打开锅炉5启动旁路；锅炉汽包压力至4.14Mpa时关闭5启动旁路。升温升压至1.04.0 MPa时，按照“00”步序机组送轴封抽真空，当真空达15 Kpa以下时，开启主、再热汽及所有疏水开启高低压旁路向空冷岛供汽，关闭末过出口对空排汽阀，并使蒸汽量达到规定的最小进汽量以上，检查当空冷凝汽器凝结水温度高于35时， 按ACC控制顺序启动相应的空冷风机。真空严格按照“汽轮机背压负荷限制曲线”调整。 3.3 在环境低于-10（可 调）的机组启动过程中，第4列逆流单元风机在自动模式中可以实现反转，具体规定如下： 3.4 只有在环境温度低于-10（可 调），运行人员投入该自

43、动控制，并且控制工序在 “0”步序（所有风机停止并且列上的隔离阀关闭），反转控制才有效。 3.5 如果第4列在运行中抽气温度低于5， 则逆流单元的风机启动反转模式在20Hz转速下运行20分钟（可调），直到抽气温度达到30（可调）;并且保证凝汽器排汽温度与真空抽气温度偏差15。 3.6 如果20分钟后抽汽温度仍然没有达到30，则应继续在20Hz转速下运行20分钟新的反转循环。 3.7 如果系统要求进入控制工序“1”， 风机则应停止反转，经过5分钟延时（可调）方可转为正常模式下运行。 3.8 机组启动后，随着进入空冷岛排汽量的增加，根据机组设定背压与测量背压的比较自动或手动逐渐投入各列空冷凝汽器运

44、行，投入顺序为先投4-5-3-6-2-7-1-8 列的003、006号逆流风机（每次投两个），同时该列空冷凝汽器解除隔离状态。当机组测量背压大于设定背压时（监视已投入列的空冷凝汽器凝结水温度尽可 能大于35以 上），ACC程序自动投入下一列空冷凝汽器。当所有列逆流冷却单元（共16个）冷却风机全部运行且转速达到42.5HZ时根据机组设定背压与测量背压的比 较依次自动或手动投入各排顺流冷却单元风机，投入顺序为004-005-002-007-001-008排顺流冷却单元风机（每次投八个）。 3.9 机组并列后，根据汽缸金属温度尽快带至最小防冻流量所对应的负荷。 3.10 旁路系统投入后，控制低旁减温

45、器后温度在100-150，在保证空冷岛进汽温度小于120情 况下，尽量提高空冷岛进汽温度；调整两侧低旁开度及减温水门开度，控制两侧排汽装置压力差不超过6Kpa，排汽温度差不超过15。 4、机组停机时空冷系统的防冻措施 4.1 机组在停机过程中，根据机组设定背压与测量背压的比较首先依次自动切除各排顺流冷却单元风机按008-001-007-002-005-004 排的顺序停运（每次停8台），然后依次自动切除逆流冷却单元（共16个）运行冷却风机，按照8、1、7、2、6、3、5、4列的顺序停运对应列的逆流冷却 风机（003、006号）并且隔离该列。机组打闸停机后，立即关闭所有至排汽装置的疏水，破坏真空

46、，关闭所有空冷岛进汽蝶阀、凝结水门及抽真空门（第四列 除外）并就地确认蝶阀在完全关闭状态。 4.2 如果冬季运行中机组 跳闸，立即停止所有空冷风机，若机组能立即启动，将1、2、3、5、6、7、8列进汽蝶阀及相应的抽空气门、凝结水门关闭，投入高低压旁路系统运行并确保 最小防冻流量。若机组不能立即启动，处理过程同正常停机。 4.3 冬季启停机时，尽量安排在白天气温高时进行。 4.4 每班定期检查空冷凝汽器进汽蝶阀、凝结水及抽空气管道拌热带的投入情况。进汽蝶阀拌热带在蝶阀关闭时投入，蝶阀开启后退出，抽空气管道拌热带在抽空气管道内温度低于15时投入，高于30时退出。4.3 小结本章内容针对600MW直

47、接空冷机组突出的防冻问题，首先分析说明了空冷防冻须控制的关键因素，并围绕这些关键因素，通过空冷风机各种运行方式的分析比较，对空冷机组冬季防冻做了三个方面的主要说明。第五章 直接空冷机组的夏季出力受限问题本章针对600MW直接空冷机组突出的夏季出力受限的问题，首先分析了机组夏季出力受限的原因，然后重点分析了几个主要的影响因素，并提出相应的对策同时就夏季机组高负荷、高背压运行的几个突出问题也作了必要的分析和说明。我国北方地区直接空冷机组，在夏季高温阶段直接空冷机组背压能够达到45-50kpa都不同程度出现由于运行背压高而产生机组限出力现象，大约限制10%-20%的额定出力，严重制约空冷机组夏季的安

48、全满发和经济运行。直接空冷机组夏季运行时自然大风对机组背压影响较大（大风能使机组背压升高10-15kpa）。因此，通常夏季运行的直接空冷机组背压都留有一定的安全裕量，一般直接空冷机组背压不易超过48kpa（空冷机组最高背压保护值为65kpa）。在相同工况下最大限度地降低空冷机组背压是空冷机组夏季安全满发和经济运行的重要保证。空冷凝汽器的真空严密性、表面清洁度、真空泵的工作状况、气象条件、空冷风机转速等因素都会影响空冷凝汽器的背压, 这些因素都可能成为直接空冷机组背压高、夏季带负荷能力差的原因5.1空冷凝汽器的真空严密性空冷机组的真空系统严密性是一个普遍存在的问题, 空冷机组的真空容积庞大、安装

49、焊口多容易造成真空系统泄漏量大, 从而影响空冷机组真空系统的严密性, 导致机组运行背压升高、煤耗增大、带负荷的能力降低空冷凝汽器的清洁度对机组背压的影响由于电厂周围风沙大、污染较为严重, 加之夏季电厂周边煤粉、树木的飞絮昆虫等在迎风面形成一层毡状附着物, 使空冷凝汽器翅片管的翅片间隙减小, 甚至堵塞空冷换热风道, 严重影响了空冷凝汽器的通风能力, 造成空冷金属翅片传热系数下降, 导致机组背压升高最终影响机组的热经济性。所以, 必须通过空冷凝汽器清洗系统严格的冲洗, 才能保证空冷凝汽器的性能。5.2真空泵工作效率对空冷机组背压的影响真空泵是否在正常工况下工作, 直接影响真空泵组的抽空气量, 真空

50、泵工作状态恶化、引起抽空气能力下降, 从而影响机组背压, 导致机组夏季带负荷能力和热经济性下降。真空泵工作水环温度对机组背压的影响: 由于水环真空泵的工作水环的温度直接影响水环真空泵抽气口的真空度, 工作水环运行温度升高如果接近或者等于空冷凝汽器的饱和压力下的饱和温度时,真空泵的工作水就可能发生汽化, 破坏真空泵工作水环的形成, 造成真空泵抽气能力下降、真空泵抽气口压力升高, 从而使整个空冷凝汽器的背压升高, 导致机组热经济性下降。真空泵工作水环温度升高主要有以下原因造成: a.真空泵工作水冷却器脏污、堵塞, 造成工作水不能充分冷却; b.真空泵工作水冷却器冷却水入口温度高; c.真空泵工作水冷却器