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空冷岛防冻方案
极度寒冷地区直接空冷机组空冷岛的防冻措施
针对极度寒冷地区火电机组空冷岛冬季防冻问题,内蒙古国华呼伦贝尔发电有限
公司从安装、调试、运行、停机等方面采取了排汽装置高水位找漏、进行各种气密性试验、排汽
蝶阀间隙调整、加设主汽管道至锅炉疏水扩容器的管道疏水等积极有效的防冻措施,空冷岛
运行期间状态良好无任何冻结变形现象,解决了极度寒冷地区火电机组空冷岛安全过冬问
题,对极度寒冷地区空冷岛调试与运行具参考意义。
[关键词]寒冷地区;直接空冷机组;空冷岛;防冻;气密性
0引言
内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司(以下简称
呼伦贝尔电厂)2×600MW直接空冷机组位于内蒙
古自治区呼伦贝尔市海拉尔区陈巴尔虎旗境内的宝
日希勒镇,为目前我国北方极度寒冷地区首次采用
直接空冷的机组。该地区冬季最低气温可达
℃,对机组空冷岛的安全运行提出了前所未有的考
验。2台机组调试期间,在环境温度最低-36℃的情
况下,空冷岛运行良好未发生冻结变形现象。呼伦贝
尔电厂调试期间采取的防冻措施,可供极度寒冷地
区空冷岛调试及运行参考。
1空冷系统设计概况
呼伦贝尔电厂2×600MW机组直接空冷系统
采用国产化设计,空冷散热器管型采用单面覆铝钢
基管、铝翅片单排管散热器。每台机组配置56个单
排管空冷凝汽器单元,分8列布置,每列7个单元,
每个单元由10片管束组成,每列有20片逆流管束。
顺流冷却段与逆流冷却段冷却面积的比例为5∶2,总散热面积1457800m。每个空冷凝汽器单元下部
安装1台直径为9140mm的轴流风机,所有风机
均采用变频调速电机。
2空冷岛防冻措施
安装期间的防冻
严把质量关
真空系统严密不泄漏是空冷岛防冻的先决条
件,因此必须保证安装质量。安装空冷凝汽器系统
时,要求施工单位严格按照空冷岛施工安装手册进
行安装,监理单位严格检验焊接质量。主排汽管道、
蒸汽分配管、下联箱有大量的焊口,特别是下联箱处
空间狭窄,容易出现焊接质量问题,需要加强焊接工
艺和焊接质量监管,确保焊口100%检验合格。此
外,与真空系统相连接的阀门、法兰、膨胀节、仪表管
等以及补水管道、疏水管道、汽轮机轴封系统等的安
装也要严把质量关。
排汽装置高水位找漏
整个排汽装置及空冷岛安装完毕后,必须进行
排汽装置及与之相连接的机组负压区高水位灌水找漏,以检验严密性。找漏范围包括:与排汽装置相连
接的所有负压管道及管道上的阀门、法兰、补偿器、
仪表管以及排汽装置、补水箱、补水管道、疏水管道、
汽封系统等。必须对这些设备与装置进行高水位找
漏,将排汽装置注水至喉部,发现泄漏及时处理。达
到连续48h排汽装置水位不下降时,找漏结束。
系统气密性试验
空冷岛安装结束后,要对整个空冷岛进行气密
性试验。试验范围包括汽轮机排汽装置出口处的排
汽管道和配汽管道、空气冷凝器的换热器管束以及
其他连接管路(凝结水管路,抽气管路)、凝结水箱、
疏水箱等。
试验过程:将系统充压至MPa,每隔15min
观察记录压力表的压力变化。同时记录可能的环境
温度变化。在温度恒定的条件下,试验期间(连续
24h)应没有明显的压力衰减。当压力下降未超过
104Pa/d时,气密性试验合格。
真空严密性试验
在机组整套启动调试过程中,应进行真空严密
性试验,以测试机组及空冷凝汽器内部的空气泄漏
程度。要求汽轮机负荷稳定在额定负荷的80%,背
压不低于10kPa时,关闭真空泵,30s后记录真空
值,共记录8min,取后5min记录计算其真空下降
值(不应大于150Pa/min)。真空严密性的实验结果
为1号机组73Pa/min,2号机组85Pa/min,表明严
密性良好。
静态调试期间的防冻
排汽蝶阀间隙调整
排汽蝶阀泄漏是造成未投列冻结的原因之一,
在以往其他电厂也发生过。为了保证阀门不泄漏,在
传动排汽蝶阀时,用塞尺测试阀门关闭时的间隙,保
证每个阀门的最大间隙均小于50μm。
抽空气管道及抽空气阀门加伴热
抽空气管道及抽空气阀门是整个空冷系统温度
最低的部位,极易结霜冻结,原设计没有伴热带,为
了确保抽空气管道不被冻结,增设了伴热带。
排汽蝶阀后加装压力测点
为了监视排汽蝶阀是否严密,在排汽蝶阀后增
加了压力测点。
加设主汽管道至锅炉疏水扩容器的管道疏水
为了防止启机时少量蒸汽窜入空冷岛造成冻
结,同时又不影响主汽管道暖管,加设了主汽母管及
左右支管至锅炉疏水扩容器的3道管道疏水,每次
启动锅炉时,在点火初期,汽机侧所有管道疏水门均关闭,只打开主汽管道至锅炉扩容器的疏水。
防冻逻辑完善
针对该地区的气候特征,呼伦贝尔电厂进一步
完善了空冷控制逻辑中有关防冻保护的组态,对其
中触发防冻保护动作的一些定值进行了修订,并在
整套启动前精心传动,确保逻辑正确无误。
试运期间的防冻
启机时
空冷岛冻结的主要原因之一是空冷岛内的蒸汽
流量远低于设计值。每次点火前抽真空时,须打开
抽真空旁路门和主蒸汽管道至锅炉疏水扩容器的3
个疏水门,并关闭其他所有管道疏水门,避免少量蒸
汽进入空冷岛。
锅炉点火升温升压,主汽压力达到4~5MPa
时,关闭至锅炉疏水扩容器的3个疏水门,打开其他
所有管道疏水门;关闭抽真空旁路门,并开高低旁
路,锅炉配合加大蒸发量(至少150t/h),快速向空
冷岛大量进汽。同时启动第4、5列的2、6单元逆流
风机以最小转速正转。当第4、5列抽空气介质温度、
疏水温度开始由环境温度明显回升或上升至0℃
时,启动顺流风机。
运行时
投列时,开启真空门1min后即可开启蒸汽蝶
阀,同时启动2、6逆流风机。启动后以最小转速正
转,直到疏水温度开始由环境温度有明显回升或上
升至0℃时,再启动顺流风机;否则不得启动,待疏
水温度回升。若逆流风机以最小转速正转,疏水温度
仍未回升,可适当提高逆流风机转速,等待温度回
升。
机组整套试运期间,正常投入回暖保护后,仍有
逆流区管束温度处于零下状态,表明逆流区已过冷。
对此,可以解除对应列回暖保护,手动将2、6逆流风
机以最小转速正转,若温度仍未回升,手动将2、6逆
流风机停止或反转。
DCS画面可监视的温度点只有抽空气介质温
度、疏水温度,在这些温度都正常情况下,仍有管束
被冻,所以必须重视与加强监视。空冷岛24h要有
人值班,每隔2h进行1次测温检查,并做好记录,
发现异常或负荷变动幅度较大时,及时进行运行调
整。
整套启动试运期间必须保证分隔墙上的门窗密
闭,特别是逆流单元两侧的分隔墙。如果两侧顺流单
元的冷风窜入逆流,会严重影响逆流回暖效果。投退
列时容易冻结,应尽量避免频繁进
信号隔离器的功能
保护下级的控制回路;削弱环境噪声对测试电
路的影响;抑制公共接地、变频器、电磁阀及不明脉
冲对设备的干扰,同时对下级设备具有限压、限流的
功能。
3交流电压变送器输入端加装信号隔离器
后的效果
在未加装信号隔离器前,4~20mA输出端对地
的交流电压为85V左右;安装信号隔离器后测试
到的对地交流电压仅为V左右,很好地抑制了
干扰,解决了输出不准确、不稳定的问题,提高了数
据实时监视的可靠性,保证了DCS输入通道的安
全。