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1、精选优质文档-倾情为你奉上 2013年10月空冷（直冷、间冷）机组专业技术交流材料薛海君(双良节能系统股份有限公司)目 录:1. 空冷系统冬季运行设备故障诊断问题分析2. 空冷系统夏季运行故障诊断分析3. 空冷系统设备故障、日常维护及防大风措施 1. 空冷系统冬季运行设备故障诊断问题分析 空冷系统普遍应用在我国北方寒冷地区，冬季的环境温度长时间处在0以下，直冷项目的极端最低气温达到-47，间冷项目极端最低气温也达-37。所以，凝汽器或散热器和管道的冻结损坏事故发生得较多，防冻已成为空冷系统冬季运行的主要问题，. 1.1直接空冷系统1.1.1 冻结原因（机理）直接空冷凝汽器：凝汽器管内流动的流体
2、是水蒸汽、水和不凝性气体的混合物，随着水蒸汽的凝结，水蒸汽组分不断减少，不凝性气体（主要是漏入负压系统内的空气）所占组分不断增加，同时，管内流体温度也逐渐降低。水蒸汽组分减少就意味着水蒸汽的分压降低，当水蒸气的组分降低至蒸汽分压为0.6KPa时，管内流体温度达到0，水就会结冰，尽管此时管内流体中蒸汽与不凝性气体的混合气体全压（或者背压）可能还比较高。我们知道，管内流体中的气体是水蒸汽和不凝性气体的混合气体，其温度与水蒸汽组分的分压相关，水蒸汽分压又与水蒸汽组分所占混合气体的比例大小相关；当水蒸汽的比例小时，水蒸汽分压就低，管内气体的温度就低。因此，凝汽器管内的不凝性气体的组分增加，水蒸气组分减
3、少，是冬季凝汽器发生冻结的必要条件。凝结水和疏水管道：环境温度低，管道内水的显热向低温环境散发较快，当水温降低到0时就发生冻结。1.1.2 不凝性气体在凝汽器管束内聚集和管束局部低温现象 以下照片是红外线成像仪拍摄的凝汽器表面温度场的照片，从图片可以清楚地看到，凝汽器表面的温度场是不均匀的，甚至相差很大。照片中暗色部分是温度较低的区域，在这些区域的传热管内部，聚集了较多的不凝性气体，蒸汽的分压较低。1.1.3 以上照片显示的管束表面温度低的区域，在此区域的传热管内形成了不凝性气体聚集造成不凝性气体聚集的主要原因：1） 进入该区域的蒸汽流量相对少。 蒸汽流量分配不均匀常出现在每列凝汽器管束蒸汽入
4、口处边管区域、蒸汽分配管变径处管束等部位（蒸汽分配管流速高）； 冷却单元内凝汽器部分区域风速太高，换热能力强，蒸汽凝结量大，进入此区域的蒸汽量相对不足，管内气体压力偏低，不凝性气体容易聚集，形成气体不流动的“死区”，导致局部冷管出现2） 不凝性气体排出不畅；或不凝性气体漏入量太大，来不及排出 在抽气口（逆流管束上部）区域温度低，抽气管温度低,可能是抽气管道堵塞（如管内存较多凝结水）背压低，抽气量大幅度减少 管束泄漏处或在泄漏处附近出现冷管现象1.1.4 直接空冷系统防冻措施1） 应用较多的有效措施 设置蒸汽隔离阀用于机组在冬季启动过程中，没有设置蒸汽旁路或旁路蒸汽量少冬季长时间低负荷运行时（如
5、供热机组）。 凝结水管道、抽真空管道和疏水管道的保温，疏水管道伴热 凝汽器表面遮盖毡布或风机入风口封堵 提高背压2） 应重视的措施 提高系统的真空严密性减少不凝性气体的漏入量 风机控制，尽可能在均匀低速模式运行避免部分风机高速运转 巡视检查工作 1.2 间接空冷系统一般认为，间接空冷系统采用的是自然通风方式，其防冻手段不如直接空冷多，防冻难度更大。1.2.1冻结的主要原因部分散热器管束循环水流动不畅或流速过低，导致水温降低到0。对于一些冻结事故分析，发现原因大多数是排气管或排汽环管冻结，引起散热器排气不畅或堵塞，气体滞留在散热器顶部没有排除，导致散热器管内循环水流动受阻。1.2.2 系统设计考
6、虑的防冻措施1） 紧急泄水阀当循环水泵失电后，能够把散热器内的水及时排空。2） 各扇区水温传感器、进出水阀和泄水阀 循环水低温报警和阀门故障保护，必要时可打开泄水阀排水至地下水箱。3） 百叶窗调节散热器的进风量和进行水温控制 4） 排气管道、阀门伴热和保温1.2.3 散热器防冻应注意事项 严格按照安装要求进行施工，做好排气管立管的伴热和保温工作，防止结冰。 冷却三角（散热器）顶部的排气软管、环管内不能存水。2. 空冷系统夏季运行故障诊断分析不论是直接空冷系统还是间接空冷系统，电厂夏季运行中遇到的最大问题还是空冷系统出力不够，机组不能满发。在系统设计时，环境设计气温取值并不是按照当地极端最高气温
7、取值的，而是按200小时不满发的原则取值的。从理论上讲，每年环境温度最高的若干小时是不保证满发的，允许不满发小时数不大于200小时。但是，不少机组在投运数年后，实际上不满发小时数远远大于上述值。2.1 机组不满发的原因 2.1.1 直接空冷凝汽器或间接空冷散热器翅片表面老化以单排管为例，铝制翅片受大气腐蚀的影响，表面变得粗糙，空气侧风阻力会增大，空冷凝汽器的通风量减少，影响空冷出力。间接空冷散热器也存在同样的问题。往往出现的情况是，机组在刚投运性能考核时，是合格的(通过性能验收)。但是，经过几年运行后，换热性能变差。2.1.2 系统的真空严密性目前，直接空冷系统的真空严密性指标确定为200Pa
8、/min，如果超过此值就判为不合格。凝汽器内部的不凝性气体对换热效率影响较大，超标很多的空冷系统换热能力会大幅度下降。2.1.3 凝汽器表面脏污的影响凝汽器表面的胀污，（1）增加空气侧的阻力，使凝汽器的通风量大大减少，换热能力减弱；（2）当脏污较严重时，会形成热阻，影响换热。（1）杨絮春季的杨絮对凝汽器或散热器影响很大，而且这些絮状物很容易钻进翅片中，难以清除干净。由于清洗的压力不够，用空冷设备配置的清洗装置很难将杨絮清洗干净，往往还需要专门的高压人工清洗。（2）沙尘和其它污物附着在翅片表面，加大空气流动阻力，减少了凝汽器的通风量。可以用空冷系统配置的清洗装置清洗。2.1.4凝汽器的换热面积配
9、置不足早期（08年以前）投运的空冷系统，系统投资额较高，煤价较低，为了降低初投资，ITD（初始温差）一般取值较大，设计气温低或设计背压高，换热面积偏小。在国内，不少项目采用的低价中标的招标方式，空冷供应商为降低成本普遍减少凝汽器或散热器换热面积的余量，也形成了面积配置不足的情况。2.1.5空冷系统风通道的密封对安装质量重视不够，冷却单元的密封往往被忽视，漏风处多，漏风量大。实际上，这些对满发也有较大影响。2.1.6环境风的影响对机组的满发影响较大，下一节专门论述。2.2 机组不满发的解决办法 2.2.1 空冷凝汽器表面的清洗人工高压清洗这种清洗方式工作量大，每年可以清洗一次，由专业公司完成，主
10、要是去除镶嵌在翅片中的杨絮等难以用清洗装置去除的脏污。高压人工清洗的效果很好，清洗前后对比，排汽背压相差10kPa左右。清洗装置清洗夏季运行中，应经常清洗。现在有改进的清洗装置，采用气水混合式的清洗方式，可以减少清洗水的消耗，清洗效果更好。2.2.2 间冷散热器表面的清洗从应用的情况看，以前使用的塔外清洗方法，因百叶窗的阻隔，清洗效果不好。现在应用塔内清洗的方式，清洗的效果更好。2.2.3 增设喷雾冷却装置在直接空冷凝汽器冷却单元内，增加喷水雾降温的装置，可降低凝汽器入口空气的温度，强化换热，能起到一定的降低背压作用（3-5kPa）。但是，需要消耗较多的除盐水。2.2.4 对空冷系统改造（1）
11、直接空冷系统增设蒸发冷却系统在空冷系统中并联增设了一套蒸发冷却系统。蒸发冷却系统的换热主要是通过水的蒸发把热量带走，属于水冷的方式，这种改造实际上是把空冷系统改造为空冷与水冷组合的系统，降低机组背压效果明显，但是耗水量很大。从节水角度考虑，是不推荐的。对于缺水地区，水价较高时经济性也还需要认真评估。增加换热单元主要是增加空冷凝汽器的排或列的数量，增加风机单元数和换热面积。对于场地等条件具备的发电项目，我认为值得推荐。多排管更换为单排管以前项目有采用双排管或三排管的。从翅化比、传热效率和风机功率消耗来看，单排管有明显的优势，此外，单排管的防冻性能更好。更换后，空冷系统的换热能力可以大幅度地增加，
12、运行经济性提高（2）间接空冷系统增设尖峰冷却装置。尖峰冷却装置是一种机力通风的空气冷却系统，可以在环境气温较高时承担部分循环水的热负荷，实现满发的目标。2.2.5新扩建项目应注意加大空冷系统的面积裕量建议留3-5kPa的背压裕量。3. 空冷系统设备故障、日常维护及防大风措施3.1设备故障凝结水管道振动这种情况比较常见，主要与凝结水管道设计相关。产生的原因：（1）凝结水从空冷平台流下时具有较大动能，对下部管道形成较强的冲击，造成振动。（2）排汽装置内设置有预除氧的喷嘴，需要一定的压头，凝结水管道不能提供较为稳定的凝结水压力。解决措施：依靠空冷厂家，对凝结水管道进行改造，采用增设节流装置，改变管道
13、的走向等的办法。风机振动原因较为复杂，与风机桥设计、结构件的安装质量、风机选型、变频器设置等因素相关。经常遇到的现象：风机电机晃动、风机桥共振等、减速机异响。解决措施：（1）改变风机桥的固有频率，比如，增加风机桥刚度，加斜向支撑等。 （2）解决钢结构件的安装质量问题。 （3）更改变频器设置。3.2日常维护空冷系统的设备，如风机、减速机、电机等动设备，其日常维护见维护保养手册，不再做介绍。建议重视以下工作。3.2.1真空严密性真空严密性直接影响机组背压、凝结水过冷度和含氧量，对机组运行的经济性影响较大，对满发和防冻也有较大影响。当出现真空严密性不合格时，应积极检漏堵漏。空冷系统的各部件的温度变化
14、或差异较大，造成一些构件承受较大的热应力，有时发生变形，严重的甚至造成焊缝开裂，导致泄漏。特别是对管道、凝汽器的焊缝应经常检查，开裂处能够及时发现和焊补。3.2.2凝汽器清洗夏季清洗凝汽器或散热器表面是很重要的维护工作。只有做好清洗工作，保持凝汽器或散热器表面清洁，空冷系统性能才能达到设计指标和要求。3.2.3减少风系统漏风量对各单元门的正常关启进行检查，对各风机单元漏风处进行封堵3.3防大风措施3.3.1环境大风对空冷系统影响根据数模计算结果，当环境风速超过6m/s时，风对直接空冷系统的作用主要是在风机入口处附加了较大的静压值，造成风机风量下降，也就是风机“吸不上风”，有时我们也称这种大风作
15、用为横切风的影响。此外，大风也能够在空冷单元内部造成涡流，使通过凝汽器的空气流量更进一步减少。由于大风作用使通过凝汽器的空气流量减少很多，凝汽器换热量少，机组背压升高，影响了机组夏季满发。3.3.2 采取解决措施1）选用静压裕度更大的风机由于风的作用，风机入口处静压增高，风机的运行点将偏离设计点。为了使风机在静压升高后仍保持在工作区运行，必须在风机选型时留有足够的静压裕度。2）增设防风网 在空冷平台四周，风机入口高度以下，增设防风网。防风网的特性：当风速较高时，能够大大降低通过的风速，比如可以把20m/s的来风降低到6m/s左右通过；但在低风速时，防风网的阻力较小，不会额外增加风机的功率消耗。 数模计算，增设防风网前后的各风机风量对比（600MW机组）：装防风网前装防风网后 安装防风网工程实例装设防风网机组实际运行情况（满发）：10月9日，8:30-9:30时，平均风速7.3m/s，背压 -90.1kPa12.5 10月22日，10:00-11:00时，平均风速24.7m/s时，背压 -8914.6 .37.专心-专注-专业