海勒式间接空冷系统安全经济运行探索
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【摘 要】国电宝鸡发电公司#5机组是国内较早应用海勒式间接空冷的660MW机组，因此在运行调整方面目前国内外都没有成熟的经验可供借鉴，给机组安全经济运行带来困扰。本文通过对影响系统运行的经济性和安全性的分析总结，对运行方式提出优化方案，旨在为提高海勒式间接空冷机组的安全经济运行水平提供参考，促进海勒式间接空冷系统的安全运行水平和机组经济性的提高。
【关键词】海勒式空冷；安全；经济。
一、基本现状
海勒式间接空冷系统最早由匈牙利海勒教授于1950年在世界动力会议上首先提出，并于1962年最先应用于英国的拉格莱电厂一台120MW机组上。1987年，我国在大同二电厂两台200MW首次引进了匈牙利的海勒式间接空冷系统，从开始在我国运行距今已有二十多年。[1
]国电宝鸡发电有限责任公司于2011年建成并投产的660MW五号机组是目前全国运用该技术方案单机容量较大的间接空冷机组。由于在运行与调整方面目前国内外都没有成熟的经验可供借鉴，实际运行经验不足，#5机组空冷系统自投运以来几次发生不安全事件，影响机组安全经济运行。通过几年对空冷系统运行调整的摸索，我们在安全运行、经济运行方面积累了许多有效的运行经验，对空冷系统运行方式提出优化方案，提高了机组运行的安全性和经济性。
二、影响海勒式间接空冷系统运行经济性的因素及调整措施
1、环境温度
空冷机组冷却水的散热是通过表面式换热，在理想情况下，其循环水温最低只能降到和环境温度相同。因此，空冷机组的循环水温受环境温度的影响非常大。
调整措施：
减少机组在夏季高温时段的运行时间，增加机组在冬季的运行时间，尽量将大小修等安排在夏季高温时段进行，以提高机组经济性。
2、环境风速
环境风速对空冷系统运行影响非常大，冬季时风速和风向的改变会使空冷塔冷却扇段出水温度迅速变化，调整不及时会使扇段出水低于16℃，百叶窗自动全部关闭，造成主机真空大幅下降。
调整措施：
（1）冬季运行时加强对环境风速及风向的监视，及时关小迎风面的百叶窗，控制迎风面扇段的出水温度不致于过低，保证背风面的扇段有足够的风速。
（2）空冷系统的自动控制投入时，由于扇段百叶窗调整反应速度慢，所以在冬季出现大风天气时迎风面扇段要加强监视，必要时手动进行调整，防止由于冷却柱温度过低扇段解列或者结冻。
3、散热器传热热阻
在理想情况即换热热阻为零时，空冷散热器可以将循环水温度降至和环境温度一致，但实际循环水出水温度总是会高于空气温度。要减小此温差，就要尽量减小热阻。在空冷塔运行过程中，冷空气在翅片间不断地通过时容易积灰或堵塞。
调整措施：
（1）严禁在空冷塔的周围堆放垃圾、粉煤灰等杂物，以免大风将尘土刮起吸附到翅片表面。
（2）在空冷塔停运时，将百叶窗关闭，避免灰尘进入翅片的缝隙中。
（3）空冷塔应定期清洗，每年两次以上。彻底清洗一次，可使循环冷却水温下降2～3℃，凝汽器的真空度提高1.2%～1.4%，降低煤耗2.5～3 g/（kW*h）。
（4）空冷值班员在发现冷却三角上附着有塑料袋等杂物，应及时清理以免影响冷却三角的换热能力。
4、空冷系统运行方式
（1）循环泵的运行方式。循环泵运行台数的多少增减系统总压力，影响循环水流速。在百叶窗开度不变时，流速越快，扇段冷却三角换热效率越高。
（2）百叶窗的运行方式。在运行扇段数量、机组负荷不变情况下，通过增减各扇段百叶窗开度，改变经过各扇段冷却三角翅片冷空气流量，达到增强换热强度，改变冷水管线温度，影响机组真空。
（3）扇段的运行方式。在相同工况，减少运行扇段就是减小了系统的冷却面积，此时若百叶窗开度不变，扇段出水温度上升。冬季时，这种方式可有效防止发生扇段结冻事故发生。
调整措施：
（1）在冬季时退出2个扇段停运1台循环泵运行。
（2）在春季和秋季环境温度低于15℃时，可根据机组实际真空退出2个扇段停运1台循环泵运行。
三、影响海勒式间接空冷系统运行安全性的因素及调整措施
海勒式间接空冷系统安全方面最大的考验是在冬季的防冻问题，在逻辑保护设计上分以下几个阶段[2]：
（1）冬季运行模式。当环境温度小于2℃时，如果凝汽器压力大于阻塞背压，且扇区冷却柱温度大于21℃，百叶窗进行开启调节，凝汽器背压小于阻塞背压，且扇区冷却柱温度小于21℃，百叶窗进行关闭调节。该运行控制模式为空冷系统的初级防冻保护。
（2）保护运行模式。当扇区出水温度小于16℃时，要关闭相应的扇区百叶窗以增加扇区水温。该运行控制模式为空冷系统的二级防冻保护。
（3）通过控制扇区自动泄水来防止散热器冻裂。当某扇区出水温度低于16℃百叶窗全关时，经延时150秒后温度若仍没有回升，为防止散热器冻裂，该扇区需自动泄水。在冬季运行模式下，若扇区顶部直立管水位低于0.5M，经延时1分钟后水位仍低，该扇区需自动泄水。扇区充水过程中发生故障，则该扇区自动泄水。该运行模式为空冷系统三级防冻保护。
（4）通过开启紧急泄水阀实现散热器的防冻。紧急泄水阀在以下情况下自动开启：当扇区发生了保护性泄水，并且在泄水过程中出现故障，环境大气温度低于2℃，扇区有水且所有的循环水泵都停止运行。此外，也可以通过DCS上的开启按钮打开紧急泄水阀。紧急泄水阀开启后，所有的扇区水将在3分钟内泄至地下储水箱，确保散热器内的水不会结冻。该运行控制模式为空冷系统的四级保护。
对策措施：
（1）每年10月至次年3月，每月对扇区的各种保护进行定期实验，确保阀门、百叶窗动作可靠。
（2）停运循环水泵要处于良好备用状态。备用循环泵必须将泵体放空气门开启，使泵内漏入的空气及时排走，防止启动后不起压跳闸。
（3）当扇区发生泄漏时，需及时将该扇区退出运行，防止外部结冰冻坏散热器。
（4）运行中要避免在环境温度较低和夜间对扇区进行充水和泄水操作，以免扇区结冻。机组甩负荷时，要检查关闭所有百叶窗，必要时对扇区进行泄水。
（5）要加强空冷塔的就地巡检工作，发现阀门、百叶窗、水箱水位异常时及时采取措施将扇段解列；冬季特别加强就地容易泄漏部位检查，如：扇段进口法兰、管道软连接处、散热器的铝管等。
（6）冬季扇段解列后必须将水放干净，解列的扇段冷热水疏水阀不能关
（7）百叶窗不能全关的扇段冬季不能投入运行。
（8）冬季投运系统时，保证循环水温40℃以上才能投入扇段。
（9）每24小时检查同步程序工作是否正常，使同步程序对运行中的扇区百叶窗进行位置调整，确保各扇区百叶窗开度一致。
四、结语
由于海勒式空冷系统设备多，系统复杂，均为进口设备，造价高，冬季运行时散热器防冻压力较大。但由于运行经验有限，还需要在以后的工作中继续加强对空冷系统运行维护调整的关注，总结经验，为机组的安全稳定运行不断探索可靠有效的运行控制方式。
参考文献：
[1]中国大唐集团公司，大唐阳城发电有限责任公司.海勒式间接空冷系统考察报告[R].2005.
[2]Q/GJD2 101 0272—2013，国电宝鸡发电有限责任公司660MW超临界机组汽机辅机运行规程[S]
作者简介：张宏博（1979—），男，陕西宝鸡人，助理工程师，长期从事火力发电机组集控运行工作。
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