引言：针对霍林河坑口发电有限责任公司2×600MW直接空冷机组冬季运行经验，浅析直接空冷机组在低温环境下运行中存在的问题，提出直接空冷机组在低温环境中安全运行采取的安全措施，重点检查部位及调整方法，结合理论与实际分析，提出建议。

一、概述

直接空冷是指汽轮机的排汽直接由空气来冷凝，所需的冷却空气由机械通风方式供应。直接空冷的凝汽设备称为空冷凝汽器，在直接空冷系统中，空冷凝汽器的布置与风向、风速及电厂主厂房朝向都有密切关系。大型机组的空冷凝汽器通常在紧靠机房A列柱外侧，与主厂房平行的纵向平台上布置若干单元组，每个单元组由多个主凝汽器与一个分凝汽器组成“人”字形排列结构，并在每个单元机组下部设置一台冷却风机。

二、空冷系统冻结机理

机组处于空负荷或低负荷运行时，蒸汽流量很小，当蒸汽进入冷却管束后，与外界冷空气进行热交换后不断凝结。由于环境温度很低，凝结水产生过冷度不断增加，当到达冷却管束的下部时达到结冰点冻结现象。在冷却过程中蒸汽不断凝结并不断在冷却管束的下部冻结，从而造成冷却管束内的蒸汽发生滞流，最终使冷却管束冻坏。另外，如果负压系统泄漏量过大时，漏入的过量空气在冷却管束内对热蒸汽形成阻滞，降低了冷却管束内热蒸汽的流动速度，严重时将会形成滞流，从而导致散热器局部椭圆冷却管内凝结水过冷结冰，在这种情况下同样也会出现冻结现象。

三、直接空冷系统空冷凝汽器冻结的原因

1.在环境温度低于0℃时，空冷凝汽器内的蒸汽流量小于其设计值。

2.在环境温度低于0℃时，冷却介质空气流量过剩。

3.空冷机组负压系统泄漏量超标。

4.空冷凝汽器风机投停顺序不当，导致凝结水自然流动不畅，形成死区。

5.空冷凝汽器蒸汽入口蝶阀严密性不好，在停运空冷凝汽器时，有少量蒸汽漏入蒸汽分配管中，造成空冷凝汽器管束大面积结冻，冻坏管束。

6.在逆流区管束抽气口处易形成过冷而发生冻结。

四、直接空冷系统的防冻措施

1.启动过程防冻

（1）冬季启动前，管道保温完好，伴热投入。锅炉点火前，禁止排汽装置进热水热汽。

（2）当主蒸汽流量达到空冷凝汽器的最小防冻流量时投入低旁。

（3）冬季启动后，还应注意保护程序、回暖程序的自动情况，发现异常，手动进行控制。

（4）当机组启动抽真空前，应杜绝一切蒸汽进入排汽装置。

（5）当空冷凝汽器准备进汽时，锅炉应加强燃烧，汽机逐渐开大高、低旁，保证空冷凝汽器最小防冻进汽量。

（6）机组启、停尽量选择白天气温高时进行。

（7）启动过程中，随着蒸汽量的增加，按由内到外的顺序投入散热器运行。

2.机组正常运行防冻

（1）严密监视各列凝结水温度在35℃以上，过冷度在3～5℃之间，抽气温度在20℃以上。

（2）冬季运行时，过冷度应控制在正常范围内，可采用增加负荷、启动备用真空泵、提高机组运行背压、减小风机出力或直接停运相应列的风机进行调整。

（3）空冷凝汽器投入运行后，各列散热器间的隔离门必须关闭，巡检人员应定期测量管束温度，发现异常，及时调整。

（4）冬季运行期间，加强对排汽装置的补水量及排汽装置水位的监视，通过水位升降及补水情况分析空冷系统是否有冻结现象。

（5）机组运行过程中，无特殊情况不允许关空闭进汽隔离阀，如关闭则必须就地实测进汽隔离阀前后的温度，确定阀门严密。

（6）冬季空冷岛运行后，散热器管束温度、凝结水集水箱温度不低于0℃，否则应通过回暖将温度提至5℃以上。

（7）机组正常运行中冬季负荷尽量控制在350MW以上。负荷小于50%时，应根据排汽背压与凝结水温度适当投入旁路系统增加空冷系统的进汽量，以确保其最小防冻流量。

（8）若采取以上措施还有部分散热器过冷，应将产生过冷的散热器用棉被盖好保温，并将其对应风机的风筒用帆布封堵。

3.机组停运防冻

（1）正常停机过程中，要按照由外到内的顺序退出各列。机组打闸停机后，立即关闭所有进入排汽装置的疏水，关闭所有空冷散热器进汽阀。

（2）停机前将进入排汽装置的疏水关闭，停机打闸后，控制真空下降速度，将空冷岛不凝结汽体尽量抽出。

（3）停机过程中，当每列空冷散热器解列后，应确认阀门关闭严密，在机组解列后1小时内将蒸汽隔离阀重新开启。

（4）冬季机组停机后，严禁开启旁路进行锅炉降压。

（5）机组的负荷必须保证空冷最小防冻流量，否则可开启旁路以提高蒸汽流量或者立即打闸停机。

（6）冬季滑参数停机时，可逐渐提高机组的运行背压，以增加进入空冷岛的蒸汽流量。

4.空冷机组异常工况下的防冻要求

（1）机组负荷大于40%额定负荷时，当凝结水过冷度超过6℃时，按机组正常运行中防寒防冻措施执行。

（2）机组负荷小于40%额定负荷时，应根据排汽背压与凝结水温度适当投入旁路系统增加进汽量，以确保其最小防冻流量。

（3）机组在低负荷下长时间运行时，应将产生过冷的散热器用棉被盖好保温，并将其对应风机的风筒用棉被封堵，减小通风量。

5.机组运行中跳闸空冷系统的防冻措施

（1）在机组跳闸后，各列进汽阀自动关闭，所有管道疏水关闭，维持凝结泵正常运行。

（2）若锅炉灭火，停止所有空冷风机运行，视背压情况，关闭各列空冷岛进汽隔离阀，旁路系统只投入高旁，为保证空冷岛不进汽，将所有导排汽装置的疏水关闭。

五、结束语

根据坑口电厂空冷系统多年来冬季运行情况的分析和研究。对直接空冷系统的防冻提出了一些见解，由于空冷系统在各种温度条件下运行工况变化较大，我们也还没有完全掌握其运行特性，对于直接空冷系统的安全及防寒防冻问题还有待于进一步深入探讨。

参考文献

[1] 火电厂直接空冷专辑[J].华北电力技术，2004.

[2] 段刚.直接空冷机组冷却系统防寒防冻措施.吉林电力，2006.

[3] 霍林河坑口电厂汽轮机设备运行维护运行手册，哈尔滨汽轮机设备厂.

（作者单位：通辽霍林河坑口发电有限责任公司）