表面式间接空冷系统的运行调整

表面式间接空冷系统的运行调整

谷宁

（宁夏枣泉发电有限责任公司宁夏银川751400）

摘要：我国内陆地区水资源匮乏，间接空冷系统越来越成为火电厂建设的首选，间接空冷系统产生的时间很短，但发展速度非常快，电厂运行人员对间冷系统的运行调整缺乏足够的经验，在实际运行过程中，不乏出现间冷翅片冻裂、腐蚀等影响机组运行的事件。为了确保间接空冷系统安全稳定的运行，最大限度地减少或避免由于间冷系统故障导致的发电损失，提高集控运行人员对间冷系统运行调整水平尤为重要。

关键词：间接空冷；百叶窗；运行调整；背压；防冻；水质

对于水资源匮乏的中国西北地区，表面式间接空冷系统越来越成为各大电厂首选，它具有节水节能、对机组背压影响小的优势。表面式间冷系统与常规湿冷系统结构相似，不同之处是用对流换热的空冷塔替代了蒸发式的湿冷塔，凝汽器用不锈钢管代替了铜管，用除盐水作为循环水水源，采用密闭式循环水系统，自然通风冷却，将散热器装在空冷塔上中，散热器出水温度通过百叶窗进行控制。由于表面间冷系统产生时间较短，电厂运行人员对此缺乏控制和操作经验，本文通过对宁夏枣泉电厂的表面式间冷系统实际调整，深入分析，不断摸索经验，并不断优化，为运行人员提高系统运行的安全性和效率提供一定的操作经验。

一、表面式间冷系统冬季工况下的调整

宁夏深居西北内陆高原，平均海拔在1000米以上，所以冬季气温较低，平均气温零下10°C，极端低温在零下28℃左右。在此情况下，防冻成为间冷系统运行调整的重中之重。宁夏枣泉电厂间冷塔采用双曲线结构，空冷散热器共有156个冷却三角，垂直布置在直径为180米的间冷塔底部圆周上，冷却翅片材质为铝，每个冷却三角有一个百叶窗控制。共有10个扇区，每个扇区有独立的进回水阀门及管路。塔内布置两个高位水箱和一个低位储水箱。为提高换热效果，间冷翅片材质非常薄，因此已非常脆弱。冬季防冻变成重中之重。环境温度小于2℃时，进入冬季工况。

1、机组正常运行时，间冷系统至少维持两台泵运行，保证循环水流速不宜过低。

2、根据循环水温及时调节百叶窗开度，冬季间冷各扇区循环水出水温度维持在30-35℃之间，冷却柱温度（每个冷却三角出水管外表面温度）不低于16℃。针对次冬季工况不同温度下，间冷系统调整控制如下（为保证数据可比性，以下数据均在循环水进水温度43℃，出水温度35℃时测得）：

（1）环境温度-20℃，百叶窗开度维持18-22%，迎风侧百叶窗开度5%左右，各扇区冷却柱温度均≥17℃。

（2）环境温度-16℃，百叶窗开度维持20-25%，迎风侧百叶窗开度5%左右，各扇区冷却柱温度均≥17℃。

（3）环境温度-10℃，百叶窗开度维持24-30%，迎风侧百叶窗开度6%左右，各扇区冷却柱温度均≥17℃。

（4）环境温度-5℃，百叶窗开度维持25-32%，迎风侧百叶窗开度5%左右，各扇区冷却柱温度均≥17℃。

（5）环境温度-2℃，百叶窗开度维持25-35%，迎风侧百叶窗开度6%左右，各扇区冷却柱温度均≥17℃。

（6）环境温度1℃，百叶窗开度维持30-33%，迎风侧百叶窗开度5%左右，各扇区冷却柱温度均≥17℃。

（7）如果环境温度太低，可以考虑退出部分扇区，保证循环水出水温度，保证机组背压不低于阻塞背压。

环境温度越低，百叶窗开度越小，迎风侧百叶窗开度基本不变；每个工况下，百叶窗开度均一致，开度偏差不大（除迎风侧外），如百叶窗开度偏差大，必然存在卡涩现象，须及时处理关闭，否则容易冻坏该区域翅片。

3、如环境温度低须退出部分扇区，或有扇区漏水，泄漏量不大时，最好在白天气温较高时退出该扇区，避免气温太低时退出扇区，发生阀门卡涩情况导致翅片冻裂。投退操作尽量在20分钟之内完成。

二、表面式间冷系统夏季工况下的调整

1、环境温度大于4℃时，进入夏季工况，该工况下，由于环境温度较高，不存在防冻压力，因此对间冷各扇区循环水出水温度和冷却柱温度不做最低要求。该工况下，间冷百叶窗开度根据机组背压来调整，根据夏季工况下运行情况，机组负荷660MW，背压9kPa时（宁夏枣泉电厂机组阻塞背压为7.7kPa）。

（1）环境温度为4℃时，百叶窗开度为38-42%左右。

（2）环境温度为7℃时，百叶窗开度为65-70%左右。

（3）环境温度为10℃时，百叶窗开度为70-80%左右。

（4）环境温度为13℃时，百叶窗开度为100%全开。

（5）环境温度大于13℃，百叶窗开度均为全开。

由以上数据可以看出，间接空冷系统虽然比直接空冷系统在控制机组背压方面有一定的优势，但是相比起水冷机组来说，依然有很大的局限性。如果环境温度继续升高，机组背压也会继续升高，环境温度达到20℃，机组背压达到15kPa，随着环境温度的继续升高，机组背压升高加快。当背压升到28kPa以上，机组负荷将会受限。

2、西北天气干燥，一年四季风沙较大，间冷翅片表面容易积灰积尘，影响换热效果，因此夏季须对间冷翅片进行定期水冲洗，水冲洗水质必须要求用除盐水，防止冲洗后外表面结垢。

三、表面式间冷系统水平衡控制

水平衡控制的目的是确保膨胀水箱和储水箱内要求的正确水位，膨胀水箱处于整个系统的最高位，对冷却水的温度变化引起的体积变化起到补偿作用，并为循环水泵提供压头。地下储水箱可储存空冷散热器内和地上管道的全部排水，储水箱中的水可以通过两台输水泵直接打入循环水系统，用于间冷循环水系统补水；也可以将储水箱内多余的水外排，防止水位过高，以及用于换水时的外排。如循环水外漏，可以通过机组除盐水泵直接补水。

水压平衡由旁路阀控制，间冷循环水系统共有四个大旁路，当所有间冷扇区均不投运时，开启旁路阀，开启旁路阀的数量根据系统压力调整。第一台循环水泵启动，循环水通过一个旁路进行循环，为保证足够的系统压力，旁路阀只能开一个。第二台循环水泵启动后，可以开启全部四个旁路阀。循环水循环正常后，开始投运扇区，两个扇区投运后，关闭一个旁路阀；四个扇区投运后，关闭两个旁路阀。直至扇区全部投运，旁路阀全部关闭，保证投运扇区过程中系统压力稳定。

四、表面式间冷系统循环水水质控制

宁夏枣泉电厂采用的圆形铝管和翅片均为单金属全铝，出厂时采用了氧化处理，生成一种抗腐蚀薄膜，以提高铝表面的抗腐蚀能力，铝腐蚀主要是以电化学腐蚀进行的，因而控制间冷循环水系统的pH值对铝腐蚀防护是十分重要的。

间冷循环水水源采用除盐水，pH为6.5左右，为控制循环水系统水质，设置加氨装置，控制pH在7.8-8.0之间。但是正常运行过程中，循环水PH会缓慢升高，主要原因有：

1、凝汽器散热管采用不锈钢管，其余主管道采用碳钢管，碳钢管道表面发生氧反应：在阴极表面发生氧还原反应：O2+2H2O+4e→4OH-

在阳极表面发生铁的氧化反应：Fe→Fe2++2e，生成的OH-导致循环水PH上升。

2、管束生产时最后一道工序是用弱碱钝化，残留的弱碱一定程度的导致PH升高。

3、循环水管道内施工过程中残存的沙土，经取样化验，PH为9.1，也是导致PH升高的原因。

pH高对铝质冷却三角的腐蚀

当铝与碱接触时，氧化膜即溶于碱而被破坏。去掉了保护膜的铝，能和水反应生成氢氧化铝并放出氢气。同时，新产生的氢氧化铝又被碱溶解，生成易溶的偏铝酸盐和水。因此，铝和水的反应能不断地进行。

根据各电厂经验值，间冷水pH＞8.5将破坏铝表面的氧化膜，造成铝腐蚀。

间冷系统水质控制，降低PH的方法

1、由原先的加氨改为加联胺，可除去循环水中的氧气，减少氧化反应；

2、通过频繁换水，控制pH在8.5以下，此种方法需要浪费除盐水量较大；

3、根据内蒙古京能康巴什电厂经验，在间冷循环水系统设计带前置过滤器的小阳床。前置过滤器可以将循环水中的沙土杂质过滤掉，阳床可以将循环水中的阳离子去除，并能释放H+，与循环水中的OH-反应，可以降低PH。

参考文献：

[1]丁胜.间接空冷系统冬季防冻分析，《电力设备》2016年第12期。

[2]董跃杰.间接空冷机组循环水系统运行方式调整，《电力设备》2017年第2期

[3]李静平，王微，窦家新，贾志刚，姚虎东.《间接空冷换热器铝管束腐蚀原因分析及解决措施》.内蒙古电力技术，2016，34（01）

[4]谢滨，秦建明，柴靖宇，等.SCAL《间接空冷系统》：，中国CN101063595A[P].2007.10.31