循環(huán)水泵雙速改造實(shí)例

第15期總第217期內蒙古科技與經(jīng)濟No. 15, the 217th issue2010年8月Inner Mongolia Science Technology EconomyAug.2010淺談33MW直接空冷機組空冷系統冬季防凍馮志強1,陳亞楠',齊向軍2(1.國電內蒙古東勝熱電有限公司內蒙古東勝0170002.內蒙古電力勘測設計院,內蒙古呼和浩特010020)摘要:文章介紹了國電內蒙古東勝熱電直接空冷抽汽供熱杋組在冬季低負荷運行中的防凍經(jīng)驗并為高寒地區直接空冷機組低負荷防凍提供了參考關(guān)鍵詞:直接空冷;逆流反轉升溫;過(guò)冷;凍結;最小防凍流量中圖分類(lèi)號:TK267文獻標識碼:A文章編號:1007-6921(2010)15-0067-03國電內蒙古東勝熱電有限公司2×330抽汽供直接空冷系統又稱(chēng)為空氣冷卻系統,即利用空熱直接空冷機組是作為國電在內蒙古的第一個(gè)電源氣直接冷卻汽輪機的排汽,空氣與排汽之間進(jìn)行熱點(diǎn),電力輸出到蒙西電網(wǎng),同時(shí)給東勝地區提供采暖交換。汽輪機低壓缸排汽通過(guò)大直徑的排汽管道直熱源。主要設備釆用哈爾濱汽輪機有限公司生產(chǎn)的接排入空冷散熱器管束軸流風(fēng)機將冷空氣吸入,通CzK287/N330-16.67/538/538型汽輪機、哈爾濱過(guò)翅片管外部進(jìn)行表面換熱將排汽冷卻為凝結水。電機廠(chǎng)有限責任公司生產(chǎn)的QFSN-330-2型汽輪系統主要包括空冷凝汽器、排空系統翅片管清洗系發(fā)電機組以及上海鍋爐廠(chǎng)生產(chǎn)的SG-1176/17.5—統A726亞臨界壓力自然循環(huán)汽包鍋爐。汽輪機的凝空冷凝汽器是直接空冷系統的重要組成部分汽設備由北京龍源冷卻技術(shù)有限公司設計制造并整包括順、逆流散熱器、蒸汽分配管、管束下聯(lián)箱、順島供貨,主要包括:排汽管道、空冷凝汽器系統、空氣逆流風(fēng)機組、凝結水回水聯(lián),排汽裝置。供應系統、和凝結水系統(包括疏水系統)和空冷凝直接空冷散熱管束按照蒸汽與凝結水流動(dòng)方汽器沖洗系統。在6列管束設計中1、2、6列可以隔向,可以分為順流管束和逆流管束。①順流管束:蒸離,3、4、5列為啟動(dòng)列(不可隔離)。排汽裝置由汽輪汽流動(dòng)方向和凝結水流動(dòng)方向一致。汽輪機排汽中機廠(chǎng)安裝內部裝設有導流板、真空除氧器低壓加熱約70%~80%的乏汽在順流管束中被冷凝成水,剩器等?？绽淦脚_下布置主變啟備變、廠(chǎng)高變、避雷器余的蒸汽在逆流管束中被冷卻②逆流管束:蒸汽流等動(dòng)方向和凝結水的流動(dòng)方向相反。在逆流管束中因為《判然六)為蒸汽和凝結水的流動(dòng)方向是相反的(凝結水始終被蒸汽包圍)保證了凝結水盡可能不發(fā)生過(guò)冷和凍結其中,逆流管束頂部設有抽汽系統,其作用是將系統內的空氣和不凝結氣體排出,避免在運行過(guò)程中空冷凝汽器內某些部位形成死區,造成冬季凍結。文章以國電內蒙古東勝熱電有限公司空冷系統為例,談?wù)劧究绽湎到y防凍應注意的問(wèn)題。1.2空冷系統流程從汽輪機低壓缸排出的乏汽,經(jīng)由1根直徑為q5832mm的排汽管道引出廠(chǎng)房外,垂直上升到32m氏遇高度后,分出6根直徑為q2624mm的蒸汽分配管,將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。每組分配漫水聯(lián)箱與5個(gè)冷卻單元相連接,共3個(gè)順流凝汽器和2個(gè)逆流凝汽器構成一列,順流凝汽器由228根冷卻圖1直接空冷機組的工藝流程翅片管束和1個(gè)直徑為9.754m的軸流風(fēng)機組成,逆1直接空冷機組簡(jiǎn)介流凝汽器由72根翅片管束和1個(gè)直徑為9.754m的火力發(fā)電廠(chǎng)既要消耗大量的燃料,又要耗用大可倒轉軸流風(fēng)機組成,翅片管以接近60°角組成的等量的水資源在水資源缺乏的“富煤少水”地區,水是腰三角形“A”型結構構成管束長(cháng)度為10.4m,空冷制約電力發(fā)展的主要因素?？绽錂C組是“富煤少水”翅片管總面積84.053萬(wàn)m2。當乏汽通過(guò)聯(lián)箱流經(jīng)空地區或干旱地區建設火力發(fā)電廠(chǎng)的最佳選擇冷凝汽器的翅片管束時(shí),大量的冷空氣被軸流風(fēng)機1.1直接空冷系統吸入,通過(guò)翅片管的外部進(jìn)行表面換熱,將乏汽的熱收稿日期:2010-04-13總第217期內蒙古科技與經(jīng)濟量帶走,從而使排汽凝結為水。凝結水由凝結水管收結集起來(lái),排至排汽裝置。由凝結水泵升壓送往汽機的2.2.3冬季運行手動(dòng)控制防凍的必備條件在冬季熱力系統,完成熱力循環(huán)啟動(dòng)時(shí),根據環(huán)境溫度精確計算空冷系統防凍最小汽輪機的排汽有約70%~80%的乏汽在順流式流量,給鍋爐啟動(dòng)初期提供燃燒控制依據。冬季啟動(dòng)凝汽器中被冷卻,形成凝結水,剩余的蒸汽隨后在逆采用高中壓缸聯(lián)合帶旁路啟動(dòng)方式。試驗空冷1、2、流式凝汽器中被冷卻。在逆流凝汽器的頂部設有抽6列蒸汽隔離閥開(kāi)關(guān)正確,并隔離1、2、6列。準備足氣系統,能夠比較暢通地將系統中空氣和不凝結氣夠的測溫槍、對講機,便于島上測溫、聯(lián)系工作,隨時(shí)體抽出,同時(shí)空冷凝汽器散熱翅片的管束采用單排掌握空冷島換熱面溫度場(chǎng)情況。管,有效地防止了冬季運行中因流量不均造成的凍2.2.4防凍原理。結。在設計中,逆流式凝汽器因為在其中蒸汽和凝結水的流動(dòng)是逆流的,減少凝結水過(guò)冷度的同時(shí)又防止凝結水凍結。要2冬季空冷防凍模式向下虎2.1冬季空冷島控制系統預設防凍邏輯結成水卉細腐國電東勝熱電有限公司空冷系統自動(dòng)控制邏輯,設計了兩種防凍模式和冬季運行模式然冰以向下慢2.1.1在冬季機組運行中隨著(zhù)環(huán)境溫度的下降到5℃時(shí),控制系統觸發(fā)防凍保護1控制邏輯,此時(shí)控制邏輯自動(dòng)提高排汽壓力設定值+2kPa,30min后再加+2kPa。直到凝結水溫度達到25℃以上時(shí)停止。防凍原理:降低空冷風(fēng)機轉速,提高凝結水溫度圖2空冷管束凍結示意達到防凍目的2.2.4.1空冷管束凍結原理:當換熱管束過(guò)冷時(shí)2.1.2當環(huán)境溫度降低低于一2℃時(shí),控制系統將(管束外表面溫度下降接近0C)管束內的凝結水將第1列逆流風(fēng)機停止3min后,開(kāi)啟逆流風(fēng)機低頻反很快凍結,剛開(kāi)始凍結時(shí)一般在管束的中下部,隨著(zhù)轉3min停止,20min后進(jìn)行第2列逆流風(fēng)機的反轉時(shí)間增長(cháng),凍結現象在風(fēng)機提供的冷空氣作用下,管升溫循環(huán),156min后,6列中所有12臺逆流凝汽器束表面風(fēng)機室側溫度低于外側,結冰以錐形堆積,結風(fēng)機被停止,并且每3min有1臺投入低速反轉運轉冰面將上升,而冰塊下部厚度將逐漸增后,直至充滿(mǎn)3min。如果156min后環(huán)境溫度仍然低于-2C,那么管束列1中的逆流冷凝單元的升溫循環(huán)將再次啟動(dòng)。這2.2.4.2空冷島管束防凍時(shí)機:當管束發(fā)生過(guò)冷現樣在空冷系統自動(dòng)控制下進(jìn)行冬季的防凍保護運象時(shí),立即采取措施使過(guò)冷管束回暖,此時(shí)是管束防行,當環(huán)境溫度大于0℃時(shí),逆流升溫循環(huán)停止,防凍止凍結的最佳時(shí)機;若發(fā)現過(guò)冷管束較晚時(shí),在冰塊原理:利用順流風(fēng)機上部的熱空氣加熱管束,防止凍充滿(mǎn)管束之前釆取回暖升溫措施可以達到良好效果;一旦冰塊充滿(mǎn)管束后,一般很難將其化開(kāi),也就2.1.3各列凝結水回水溫度和抽真空溫度下降,當錯過(guò)了最佳防止凍結的時(shí)機。抽真空溫度小于25℃時(shí),空冷防凍邏輯觸發(fā),關(guān)閉第2.2.4.3充分利用蒸汽的凝結放熱進(jìn)行空冷系統1列蒸汽隔離閥、抽真空閥,當抽真空溫度繼續降低的防凍,盡量降低汽輪機排汽溫度(降低背壓,不低時(shí),控制系統關(guān)閉第6列蒸汽隔離閥、抽真空閥,直于汽輪機阻塞背壓)以保證空冷換熱系統的溫度場(chǎng)到關(guān)閉第2列蒸汽隔離閥、抽真空閥,此時(shí)空冷系統均勻,減少應力集中現象,防止空冷換熱管束變形。只運行3、4、5列,進(jìn)入冬季運行方式。防凍原理:減2.2.4.4冬季啟動(dòng)或運行中必須保證進(jìn)入空冷島少空冷島換熱面積的蒸汽量大于環(huán)境溫度下的最小防凍流量。2.2手動(dòng)控制防凍DONGSHENG 2Y330在東勝地區實(shí)際運行中,12月、1月、2月環(huán)境最低溫度低于一12℃以下,極端最低氣溫達到29.8℃,空冷自動(dòng)控制系統預設的防凍邏輯不能滿(mǎn)足冬季的防凍需求,只能依靠大量的手動(dòng)調節進(jìn)行空冷防凍的工作,以保證機組設備的安全運行2.2.1運行環(huán)境。東勝熱電處于蒙西電網(wǎng),由于蒙西電網(wǎng)富余裝機容量高達8000MW,蒙西電網(wǎng)內機組平均負荷基本在50%~80%之間,東勝熱電#1機組在2008年冬季運行中,平均負荷只有55%左說(shuō)明右,冬季異常寒冷,環(huán)境溫度最低達到了-28C。2.2.2冬季運行手動(dòng)控制防凍原則。當冬季運行自動(dòng)控制不能滿(mǎn)足防凍要求時(shí),可切為手動(dòng)進(jìn)行局部a.2w e/re4,5列運行環(huán)境下,從環(huán)境度和機組運行時(shí)間可以蠻得最小單位KG/s,乘以3600換算成T/h例如環(huán)境濕度-15℃Mw的工況下估計運行120min,章得最小防凍流置為119.8T/h,表明在此工況下進(jìn)入空冷島的蒸汽流量必須大于否則就有管束凍的意粒防凍,防止空冷換熱管束凍結甚至發(fā)展為大面積凍圖3空冷島冬季方式最小防凍流量曲線(xiàn)68馮志強,等·淺談330MW直接空冷機組空冷系統冬季防凍2010年第15期說(shuō)明:在只有3、4、5列運行環(huán)境下,從環(huán)境溫度和機組運行內,當#1管束內部冰塊堵塞管束現象較嚴重時(shí),蒸時(shí)間可以查得最小防凍流量,單位kg/s,乘以3600換算成t/汽進(jìn)人#3凝汽器(#2凝汽器為逆流)繼續凍結,同h。例如環(huán)境溫度一15℃,機組負荷30MW的工況下估計運時(shí)會(huì )導致存冰較多增加空冷島支架的負擔,引起空行120min,查得最小防凍流量為33.29kg/s=119.8t/h,表明冷島支架彈性變形。此時(shí)在空冷換熱管束內、外表面在此工況下進(jìn)入空冷島的蒸汽流量必須>ll9.8t/h,否則就測溫,利用溫差確定管束內凍結點(diǎn)的位置,隨時(shí)掌握有管束凍結的危險。停運列的冰凍情況,一般確定凍結點(diǎn)低于空冷換熱2.2.4.5通過(guò)反轉逆流風(fēng)機充分利用空冷島熱空管東約40%長(cháng)度(離凝結水聯(lián)箱4m的位置)時(shí)投人氣提高防凍能力。運行可以安全溶冰2.2.5防凍操作。冬季啟動(dòng)時(shí),釆取高中壓缸聯(lián)合3防凍措施的應用案例帶旁路啟動(dòng)方式,盡量縮短抽真空時(shí)間,當鍋爐蒸發(fā)2008年2月23日22:00,東勝熱電#1機組投量低于最小防凍流量時(shí)嚴禁蒸汽進(jìn)入空冷島(不包人第1列運行(第1列冬季停運38d),未發(fā)生排汽裝括軸封),利用鍋爐干燒能力盡快達到最小防凍流置水位上升,表明第1列蒸汽隔離閥較嚴密,冬季運量,抽真空時(shí)保持3臺真空泵運行,當背壓低于行中,只有極少量的凍結,冬季運行中可以長(cháng)期隔30KPa時(shí),依次停運兩臺真空泵,當鍋爐滿(mǎn)足最小離。防凍流量時(shí),通過(guò)旁路系統空冷島進(jìn)汽,開(kāi)啟管道疏2008年2月12日,#1機組因鍋爐故障降低出水,升溫升壓。當機組并網(wǎng)后負荷達到最小防凍流量力,機組負荷只能維持30MW,旁路系統沒(méi)有參與空對應的負荷時(shí)即可關(guān)閉旁路,鍋爐可按照滑壓?jiǎn)?dòng)冷防凍,空冷島3、4、5,3列運行,環(huán)境溫度-15C,曲線(xiàn)控制。在這之前鍋爐保持蒸發(fā)量穩定,以滿(mǎn)足空機組背壓6KPa,預計運行時(shí)間達到4h,此工況下空冷島防凍要求冷島進(jìn)汽量81.8t/h,低于最小防凍流量冬季機組低負荷運行中,根據環(huán)境溫度隔離1、(155.84t/h)74.04t/h,空冷系統釆取了順流風(fēng)機低2、6列,減少空冷島冷卻面積機組負荷180MW,環(huán)頻或停轉、逆流風(fēng)機高頻(最高70%)的防凍操作,并境溫度一12℃時(shí)隔離兩列即可滿(mǎn)足防凍需要,同時(shí)根據空冷島測溫數據及時(shí)調整風(fēng)機頻率,在4h的運保證空冷島上不間斷測溫工作,及時(shí)有效地掌握換行中空冷島未發(fā)生1根管束凍結、變形熱管束的過(guò)冷現象,換熱管束一旦過(guò)冷后會(huì )在很短2008年1月15日01:00,#2機組冷態(tài)啟動(dòng),空的時(shí)間內造成管束冰凍,不及時(shí)釆取措施,將會(huì )發(fā)生冷3、4、5列運行,環(huán)境溫度一17℃,查得最小防凍流管束凍結,凍結時(shí)間越長(cháng),溶開(kāi)的機會(huì )就越小量129.6t/h,啟動(dòng)時(shí)間120min,采用高中壓缸聯(lián)合帶當空冷管束局部過(guò)冷時(shí),及時(shí)降低順、逆流風(fēng)機旁路啟動(dòng)方式空冷島操作采取手動(dòng)控制逆流風(fēng)機轉速,直至停止離管束過(guò)冷最近的逆流風(fēng)機,若不能反轉升溫,根據空冷島測溫數據及時(shí)調整逆流風(fēng)機恢復管束溫度,立即將逆流風(fēng)機低頻反轉(40%以反轉頻率和臺數,啟動(dòng)過(guò)程中未發(fā)生空冷島換熱面內),利用熱空氣提高順流風(fēng)機入口空氣溫度同時(shí)加過(guò)冷、凍結現象。熱逆流換熱管束,采取上述措施后,一般能夠在4空冷防凍方式比較2min內將過(guò)冷管束恢復正常溫度。4.1停運列倒列運行夜間運行中,電網(wǎng)處于低谷時(shí)段,機組負荷最操作量大,在停運列未發(fā)生冰凍時(shí)倒列運行方低環(huán)境溫度將降至全天最低氣溫,空冷管束過(guò)冷現式安全,防凍效果良好;在停運列已經(jīng)出現冰凍現象象頻繁且嚴重,特別是在負荷<160MW、環(huán)境溫度時(shí)倒列時(shí)溶冰過(guò)程較長(cháng),運行操作量大且溶冰難度半15c以下時(shí),反轉逆流風(fēng)機進(jìn)行升溫不能滿(mǎn)足要增加,容易發(fā)生個(gè)別管束凍結或變形,容易導致蒸汽,此時(shí)加大反轉逆流風(fēng)機頻率至60%~80%同時(shí)隔離閥不嚴密調整臨近的兩臺順流風(fēng)機頻率,使熱空氣的流量、流4.2在空冷風(fēng)機室加裝火爐速增大,能起到良好效果,能在2min~5min之內恢污染空冷換熱管東,防凍效果差,易造成換熱面復過(guò)冷或輕微冰凍管束的溫度局部溫差大,檢修工作量大,維護量大隨著(zhù)環(huán)境溫度的進(jìn)一步降低,可繼續隔離第34.3換熱面表面覆蓋棉被3、4、5列運行防凍效果良好,但耗用材料多,工作量大,工期冬季隔離列的倒列運行,在保證安全的前提下,較長(cháng),費用高,運行方式不靈活。盡量延長(cháng)倒列時(shí)間,因倒列時(shí)對于投入列的換熱管4.4冬季逆流風(fēng)機高頻反轉升溫防凍方式束實(shí)際上是一個(gè)啟動(dòng)過(guò)程,在列啟動(dòng)過(guò)程中換熱管防凍效果好,操作容易掌握,運行方式靈活,空束溫度場(chǎng)不易控制,極易導致管束變形,甚至造成永冷電耗相對較高。久變形、應力集中拉裂管束的事故在蒸汽隔離閥嚴5結論密的前提下,隔離列可以不用倒列,只在環(huán)境溫度回在東勝熱電#1機組冬季啟動(dòng)、運行中,由于種升后直接投入運行。種原因,空冷自動(dòng)控制及組操功能沒(méi)有調試,全部依若隔離列蒸汽隔離閥不嚴密時(shí),可以在保證空靠手動(dòng)逐臺風(fēng)機調整,沒(méi)有發(fā)生空冷管束凍結、損壞冷系統安全的情況下,延長(cháng)倒列時(shí)間蒸汽隔離閥不事故,確保了設備的安全,但在#1機組空冷島防凍嚴密,漏人的蒸汽凝結成水后以冰的形式停留在換操作期間,也暈露出了防凍工況下空冷單耗增高…不熱管束內部(如圖2所示),由于漏入的蒸汽量有限,利于機組的經(jīng)濟運行的缺點(diǎn),但防凍效果顯著(zhù),對于般不會(huì )對換熱管東造成破壞。漏入的蒸汽會(huì )集中直接空冷抽汽供熱機組冬季低負荷運行防凍提供借在臨近蒸汽隔離閥的空冷單元即#1凝汽器管束鑒。69