华能上安电厂620MW直流空冷机组空冷岛抽真空过冷原因分析及处理措施

王 鹏 卢二飞

（华能国际电力股份有限公司 上安电厂运行部，河北 石家庄050000）

1 设备简介

上安620MW汽轮机共有2个低压缸，每个低压缸各有2个排汽口，下方各装设一个排汽装置，每个排汽装置出口经一根DN6000mm排汽主管道穿过汽机房，引入空冷岛。

空冷凝汽器冷却单元分为8列布置，每列有7组空冷凝汽器，其中第2组、第6组为逆流凝汽器，其余5组为顺流凝汽器。空冷凝汽器布置在A字型结构两侧，由长10米的采用镀铝防腐工艺处理的单排椭圆翅片管束组成，顶部设有大直径蒸汽分配管，下部安装有轴流风机，风机采用变频控制，以适应不同气候条件下的经济运行。

空冷凝汽器采用了顺逆流结构（K/D结构）。由排汽装置而来的蒸汽在压差的作用下进入蒸汽分配管。首先进入顺流凝汽器（K型），在管束外空气的冷却作用下，蒸汽边往下流边凝结。凝结水与蒸汽以相同的方向流入底部联箱，此时大部分蒸汽（70%-80%）已在顺流凝汽器中凝结。剩余的蒸汽与不凝结气体一同进入逆流凝汽器（D型），蒸汽边往上流动边被完全凝结，凝结水在重力作用下与汽流逆向流回底部联箱，不凝结气体则从这里被水环式真空泵抽吸排入大气。这样的流程，保证了在冬季一直有蒸汽对管束加热，不凝结气体能够被及时带走，有效地防止了管束的冻结。

上安620MW机组配置了3台100%容量水环真空泵组，机组正常运行时，1台运行，2台备用；机组启动时，为加快抽真空速度，3台真空泵同时运行，在40分钟内可使空冷凝汽器的压力达到0.035MPa. a。每个排汽装置壳体上各设置1只带有滤网和水封的电动真空破坏阀。

2 空冷岛抽真空过冷原因分析及处理措施

当环境温度小于2℃时，空冷岛进入冬季运行，上安620MW空冷机组均不同程度存在空冷岛各排抽气温度低，空冷岛抽真空过冷长期报警且空冷岛上散热面部分区域温度低的问题，原因分析及处理措施如下：

2.1 空冷岛抽真空过冷原因

机组真空系统严密性不良，空冷岛散热面内部积聚了不凝结气体，根据道尔顿定律：混合气体的全压力等于各组成气体的分压力之和。空冷岛内的总压力（即背压）p等于不凝结气体的分压力∑pi与水蒸气的分压力ps之和，即p=∑pi+ps。不凝结气体的积聚使水蒸气的分压力ps减小，其对应的饱和温度降低，造成空冷岛凝结水温度降低，形成抽真空过冷。不凝结气体的聚集也导致蒸汽的流动受限形成空冷岛局部气堵，部分散热面内没有蒸汽流动造成散热面温度低。

2.2 空冷岛抽真空过冷后果

a）散热面内积聚不凝结气体的区域蒸汽流动缓慢甚至不流动，造成换热效果差，起不到冷凝蒸汽的作用，空冷风机分配至此区域的是无用功，造成机组效率降低；

b）在冬天出现这种情况，积聚不凝结气体的散热面内因水蒸汽对应的分压力降低，对应的饱和温度下降，再加上蒸汽流动不畅，热负荷不足，极易发生冰冻事故，严重影响空冷岛的运行安全。

2.3 空冷岛抽真空过冷处理方法

针对上述情况的处理方案就是将空冷岛受热面内积聚的不凝结气体排除空冷岛：

a）启动一台备用的真空泵，增加空冷岛的抽吸能力；

b）将出现抽真空过冷的这排散热面的两个逆流冷却单元（2#、6#冷却风机）的冷却风机保持转速不变，依据实际情况采用先两端后中间的原则依次停运该排的其他风机，抽气温度很低时可以多停几台风机（甚至可全停其余的5台风机），抽气温度不是很低时刻停运1-2台风机，待抽气温度恢复至正常值后恢复停运的风机；

c）将抽气温度低的这排散热面热面的两台逆流冷却单元（2#、6#冷却风机）冷却风机转速升至最高（50Hz），将剩余的5台顺流冷却单元冷却风机转速降至最低（最低30Hz）；

d）环境温度很低时，采取上述方法后抽气温度降低的频率仍然很高时，提高背压设定值。

通过a手段增加空冷岛的抽吸能力，通过b、c手段完成各冷却单元的热负荷重新分配，减少在顺流单元的冷凝蒸汽量，增加在逆流单元的冷却蒸汽量，用蒸汽将散热面内积聚的不凝结气体驱赶出去，这两个手段双管齐下达到排出受热面内积聚的不凝结气体的目的。当环境温度很低背压较低的情况下也会出现抽真空过冷的现象，采取b、c措施后抽真空现象仍频繁出现，说明背压设定值偏低，按d手段执行。