21+极寒地区空冷机组防冻措施浅析[报七

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1、第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集极寒地区空冷机组防冻措施浅析包　强（京科发电有限公司　内蒙古　兴安盟　029400）【摘要】本文对空冷机组极寒天气防寒防冻的重要性进行阐述，对直接空冷机组冬季防寒防冻措施进行归纳和整理，通过对内蒙古京科发电有限公司1×330MW空冷供热机组冬季防寒防冻采取的措施以及取得的效果进行分析和总结，为同类型机组冬季防寒防冻提供参考经验。【关键词】火电机组　空冷　防寒防冻　措施1　前言内蒙古京科发电有限公司一期工程为一台330MW直接空冷机组，厂址位于内蒙古东北部的兴安盟科尔沁右翼中

2、旗(简称科右中旗)旗政府所在地白音胡硕镇。该地区属大陆性季风型气候区，冬季寒冷干燥，夏季炎热短暂。多年累积平均汽温为6℃，年平均风速4.1m/s，最大风速32.73m/s，极端最高气温40.5℃，极端最低气温-30.9℃，平均气压984.8kPa，土壤最大冻结深度186cm，日平均温度低于5℃的天数为178天。2　直接空冷机组简介大型火力发电厂既要消耗大量的燃料，又要耗用大量的水资源。在水资源缺乏的“富煤少水”地区，水是制约电力发展的主要因素。据测算，同等容量的空冷机组相比湿冷机组节水可达60-70%，空冷机组是“

3、富煤少水”地区及干旱地区建设火力发电厂的最佳选择。2.1　直接空冷系统直接空冷系统又称为空气冷却系统，即利用空气直接冷却汽轮机的排汽。汽轮机低压缸排汽通过大直径的排汽管道直接排入空冷散热器管束，轴流风机将冷空气吸入，通过翅片管外部进行表面换热将排汽冷却为凝结水。8q(s9])i  {&x#i)U空冷凝汽器是直接空冷系统的重要组成部分，包括顺、逆流散热器、蒸汽分配管、下联箱以及顺、逆流风机组和排汽装置等。2.2　空冷系统流程154第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集以京科发电公司1号机组为例，;}1s/y  t

4、5L;

5、$c5j从汽轮机低压缸排出的乏汽，由排汽管道引出厂房外，垂直上升到32m高度后，分出6根蒸汽分配管，将乏汽引入空冷凝汽器顶部的配汽联箱。每组分配联箱与5个冷却单元相连接，共4个顺流凝汽器和1个逆流凝汽器构成一列，每个冷却单元配置一台直径为9.754m的可倒转轴流风机，翅片管以接近60°角组成的等腰三角形“A”型结构，管束长度为10.4m，空冷翅片管总面积达到了83万m2。当乏汽通过联箱流经空冷凝汽器的翅片管束时，大量的冷空气被轴流风机吸入，通过翅片管的外部进行表面换热，将乏汽的热量带走，从而使排汽凝结为水。

6、凝结水由凝结水管收集起来，排至排汽装置，由凝结水泵升压送往汽机的热力系统，完成热力循环。3　空冷系统防冻3.1　空冷管束冻结原理汽轮机的排汽有约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。当换热管束外表面温度下降接近0℃时，管束内的凝结水将很快冻结，开始冻结时一般在管束的中下部，随着时间逐渐增长。由于管束表面风机室侧温度低于外侧，冻结现象在冷空气作用下，结冰在管束内表面以锥形堆积，结冰面逐渐上升，而冰块下部厚度将逐渐增加，直至充满管束。3.2　空冷管束冻结的原因3

7、.2.1　冬季过低的环境温度空冷凝汽器的冷却能力在一定通风量的条件下，取决于环境温度，在冬季低温时，凝汽器各翅片管内的饱和蒸汽等温凝结段缩短，凝结水冷却段增加，过冷度增大。当气温降到零度以下某一限度，蒸汽已在前一段凝结完毕，在后段翅片管内的凝结水很快被冷却到管壁温度，发生过冷甚至冰冻现象。3.2.2　过低的蒸汽流量直接空冷机组的汽轮机在启停的过程中热负荷变化缓慢，当蒸汽流量低时蒸汽很快被凝结成水，凝结水在严寒低温环境下就可能出现结冰，一旦结冰会使凝结水的回流受阻，加剧管束内的结冰情况，构成恶性循环，这种情况下很容易

8、造成管道破裂，破坏空冷凝汽器管束。因此直接空冷机组运行时有冬季最低运行负荷和空冷最小防冻流量的概念，从而保证空冷凝汽器的最小热量以防止冻结。3.2.3　较差的真空严密程度直接空冷系统采用大直径的排汽管道，焊缝长、接口多，整个真空系统庞大，空冷凝汽器管束纵多，翅片结构复杂，如果出现变形、破损都会引起真空系统泄漏，真空泄漏点在严寒低温情况下吸入冷空气，轻则使凝结水过冷度增大、溶解氧升高，重则直接形成冰冻，堵塞管路，带来严重的后果。3.2.4　大量聚集不凝结气体154第七届全国火电空冷机组技术交流研讨会论文集空冷凝汽器管

9、束内不凝结气体聚集，会导致管道内局部蒸汽流量减少，换热量下降会使管壁温度降低，从而使凝结水流过低温管壁时发生结冰现象，由于各管束间换热情况的差异可能会出现压力失衡和蒸汽分配不均，会加剧局部管道内的结冰现象。3.3　空冷防冻的方法综上所述，直接空冷机组产生冻结，轻者会使空冷凝汽器的传热性能大大降低，热耗增加，重者管束冰冻堵塞、真空下降，导致被迫停机，甚至会出现