试析直接空冷机组防冻控制策略

试析直接空冷机组防冻控制策略

贾鹏龙

（国电内蒙古东胜热电有限公司017000）

摘要：社会经济迅猛发展下，各个行业呈现良好的发展前景，用电量急剧增长，这就对新时期电力企业发展带来了广阔的发展空间，但同时也面临着严峻的挑战。在电力企业生产活动中，直接空冷系统作为电力系统运行机组中重要组成部分，是否可以正常运行直接影响到电力生产效益。就直接空冷机组系统来看，机组运行时很容易出现冻结问题，影响到直接空冷机组正常运行，其中还存在一系列问题，有待进一步完善。本文就直接空冷机组防冻控制措施进行分析，从多种角度剖析直接空冷机组空冷岛冻结原因，寻求合理措施予以控制，为后续研究提供参考。

关键词：直接空冷机组；空冷道冻结；防冻控制；策略

电力是社会经济持续增长的基础保障，在各个行业快速发展背景下对于电能需求度逐渐提升，电力企业获得了良好的发展前景，带来了较为可观的生产效益。但同时，电能需求度的提升，能源和资源急剧消耗，在可持续发展战略背景下，如何能够在满足电力生产需求的同时，降低资源消耗成为当前首要工作方向。在电力生产中，开始大力推行直接空冷机组，逐渐成为现代电力企业电力生产机组中重要组成部分，对于电力企业电能生产效率影响十分深远。由此看来，加强直接空冷机组防冻控制策略研究十分关键，对于后续工作开展具有一定参考价值。

一、直接空冷机组运行特点

就电站空冷技术来看，经过不断发展和完善，容量逐渐增加，技术也在不断成熟，受到了社会各界广泛的关注和重视。就直接空冷机组运行特点来看，主要表现在以下几个方面：（1）节水性能突出。直接空冷机组自身的干式冷却并不需要消耗大量的水资源，较之湿冷机组而言节水效果高达60%以上。（2）水资源短缺。由于水资源的急剧减少，发电厂为了满足生产需要，不得不选择空冷方式来发电，环节当前水资源匮乏问题，通过空气冷却可以有效降低水资源的浪费，并且不需要求他的辅助费用，效益更为突出[1]。（3）空冷技术的应用，发电厂在选址中不用过多考虑，技术对于外界条件限制要求不高，适应性较强。由于空气冷却自身的运行费用较低，所以后期维护费用大概占湿冷系统的总费用25%左右。

与此同时，直接空冷机组同样也存在缺陷和不足，包括以下几点：（1）换热系偏低，比热小，需要占据面积较大。（2）空冷器性能很容易受到外界环境因素影响。（3）空冷器不能邻近建筑物，可能会产生热风再循环现象。（4）空冷器中的翅片管材料成本较高、工艺十分复杂。

二、直接空冷机组防冻控制策略

（一）空冷岛冻结的原因

空冷岛冻结的原因较为复杂，主要是由于内部空冷凝汽器管内的蒸汽，在流动中通过热换管将热量传递给外部冷空气，蒸汽发生凝结现象，如果馆内蒸汽量较小时，可能受到管束影响下沿管长大部分凝结成水，在流动过程中逐渐冷却；凝结水在翅片管内流动时，中西区是紊流区，而管壁则是层流去。就紊流区来看，主要是以对流为主进行流体放热，而层流区则是以传到为主进行流体放热。可以说，流速越低，说明层流区厚度越大[2]。如果流速在降低到一定标准时，翅片管内部的流体将会全部转变成层流，保持相对静止状态。如果温度在0℃以下情况下，流体逐渐冻结。伴随着流体对管壁放热作用，这种冻结成都将会逐渐加剧，最后凝结成冰。空冷岛冻结后，蒸汽流道直径变窄，流体流动速度逐渐减慢，形成一种恶性循环，加剧冷翅片管内冻结问题出现，严重情况下可能导致冷却管被冻坏、损毁。对于高寒地区的直接冷却机组运行情况来看，在冬季运行中很容易出现局部冻坏问题，产生不同程度上的安全事故，致使发电机组无法正常运行[3]。

（二）控制逻辑构成

通过对空冷岛冬季运行冻结问题的深入分析，可以了解到出现此类现象的原因是十分多样的，结合空冷岛防冻运行经验，在设备厂家提出的防冻策略基础上，根据设备运行不同工况选择多种模式切换控制方式，寻求合理措施来避免直接空冷机组冻结。

（1）正常运行工况。在汽机排汽作业逐渐趋于稳定后，机组停止运行。ACC系统保持稳定运行状态，空冷风机根据预设参数和背压值，并借助PID动态调节风机变频器转速，确保系统的实际背压值可以满足预设背压值要求，促使系统可以安全稳定运行[4]。

（2）冬季启动工况。在冬季时期运行直接空冷机组，很容易出现局部冻结、损坏的现象，出现严重的设备故障问题，影响到直接空冷机组正常运行。故此，在冬季启动时，需要尽可能保证空冷道最小的防冻流量，启动初期系统真空，全方位检测所有的隔离阀是否处于关闭状态；逐渐增加排汽量，在残留气体抽空形成真空环境下；启动风机，降低ACC系统压力；检测排汽管道压力，避免由于压力的持续增加导致超出预警值，影响到系统的正常运行。

（3）冬季停止工况。ACC停止运行，快速降低排汽量，按照从后往前的顺序关闭设备和阀门，阀门则是按照蒸汽隔离阀、凝结水阀顺序关闭；降低排汽量到所有运行列风机被关闭，停止ACC。

（4）冬季防冻策略。直接空冷机组在冬季运行中，逆流管束上方很容易形成冰粒，并且伴随着时间的增加，冰粒直径逐渐增加。大冰粒将影响气体的正常排出，甚至会堵塞抽气管道，影响到设备的正常运行。回暖程序启动环境温度应该控制在-2℃以下。具体流程如下：结合环境温度来调整ACC各列回暖时间；第一列逆流风机按照预设时间自动停止运行；按照预设的频率反转，并且保持着恒定的转速；超过设定时间，逆流风机运行状况恢复正常，下一列同样按照这个程序运行。需要注意的是，保证环境温度在2℃以下才会解除，不然这种回暖循环系统将持续运行[5]。

（5）空冷岛防冻保护。对于凝结水防冻保护，如果凝结水温度在30℃以下，可以通过覆盖压力控制器动态调节顺流风机转速，提升凝结水温度，并保持恒定的速度运转；抽气管道防冻保护，如果抽气压力对应温度和抽汽温度温差超过3℃，那么逆流风机转速将持续降低。

结论：

综上所述，在电力生产中，开始大力推行直接空冷机组，逐渐成为现代电力企业电力生产机组中重要组成部分，由于运行环境影响很容易出现冻结问题，通过合理有效的控制，尽可能避免冻结现象出现，提升系统运行效率。

参考文献：

[1]靳允立.适应环境温度变化的直接空冷机组空冷系统控制策略研究[J].热力发电,2012,31（02）:37-41.

[2]贾玉凤,任国华,宋成祥.300MWCFB直接空冷系统防冻控制策略优化设计[J].电子设计工程,2015,16（19）:60-62+65.

[3]孔德奇.通辽发电总厂600MW直接空冷机组自动控制策略优化[J].热力发电,2014,27（03）:89-92.

[4]耿胜民,吕雪霞,张勇,赵武臣,佟玉,郭健.高寒地区直接空冷机组空冷凝汽器自动防冻控制[J].吉林电力,2015,28（03）:11-13.

[5]接建鹏,郭锦涛,崔鹏,图布信,张谦.200MW机组直接空冷系统控制策略分析及改进[J].内蒙古电力技术,2012,24（04）:81-83.