基于三排管直接空冷機(jī)組空冷散熱面積不足，夏季高溫運行時機(jī)組真空低嚴(yán)重限負(fù)荷的問題，通過多種方法的實踐探索，提高了機(jī)組真空度、增強了機(jī)組帶負(fù)荷能力，為同類型機(jī)組夏季真空低限負(fù)荷問題提供借鑒經(jīng)驗。

　　直接空冷系統(tǒng)夏季低真空運行問題是影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運行的主要問題。從投用的4 臺200MW 直接空冷機(jī)組的實際運行情況看，在環(huán)境溫度大于30℃時，機(jī)組的背壓達(dá)到40kPa，但仍然存在低真空嚴(yán)重限負(fù)荷問題。由于夏季運行工況正處于電網(wǎng)迎峰渡夏高負(fù)荷運行時期，因此在夏季必然會出現(xiàn)長時間大負(fù)荷高背壓運行工況。在這種情況下，一旦出現(xiàn)大風(fēng)天氣及熱風(fēng)回流等不利的情況，極易造成保護(hù)動作機(jī)組跳閘的出現(xiàn)，不但給機(jī)組安全運行帶來嚴(yán)重的威脅，同時也影響到電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運行。

1、空冷系統(tǒng)現(xiàn)存在的問題

　　1.1、空冷凝汽器基本概況

　　神華億利能源有限責(zé)任公司(4×200MW)煤矸石自備電廠(以下簡稱“億利電廠”)，采用循環(huán)流化床鍋爐、純凝汽式直接空冷汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)采用空冷方式。

　　空冷凝汽器為SPX 公司供貨，采用三排橢圓管橢圓翅片結(jié)構(gòu)，每臺機(jī)組空冷凝汽器成5 列×4 排布置，供20 個冷卻單元，每個冷卻單元由8 臺管束組成。順逆流單元比為3∶1，逆流單元設(shè)置在每列的第二單元。選配直徑9.144m 風(fēng)機(jī)，全部采用變頻調(diào)速，110kW 電動機(jī)。空冷凝汽器設(shè)計主要氣象條件：典型年環(huán)境溫度-23℃~36.9℃，年平均汽溫6.7℃，年平均大氣壓90.17kPa。選取夏季滿發(fā)環(huán)境溫度30.3℃，外界自然風(fēng)風(fēng)速為3m/s。

　　1.2、空冷凝汽器運行性能

　　空冷凝汽器建成后，運行性能差。特別在夏季高溫，機(jī)組運行背壓高而被迫降負(fù)荷，極端情況機(jī)組運行功率只有120~140MW。機(jī)組運行數(shù)據(jù)見表1。

表1 機(jī)組運行數(shù)據(jù)

　　從表1 可以看出，風(fēng)機(jī)基本在110%轉(zhuǎn)速運行。環(huán)境溫度超過24℃，機(jī)組無法滿負(fù)荷運行，而且在夏季空冷風(fēng)機(jī)多數(shù)時間在110%轉(zhuǎn)速運行，空冷系統(tǒng)廠用電一直偏高。后對同類電廠調(diào)研，對空冷主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果見表2。

表2 SPX 空冷凝汽機(jī)組主要技術(shù)數(shù)據(jù)(135~300MW)

　　可以看出，SPX 公司設(shè)計的三排管ACC 管束散熱面積，單位排汽量對應(yīng)的冷卻面積(m2(/ t/h))分別為：856(榮海電廠)、876(忻州電廠)、1147(蒙西廠)、936(上灣電廠)，億利電廠僅為764。經(jīng)過比較，億利電廠機(jī)組空冷凝汽器散熱面積明顯偏小，導(dǎo)致在夏季高溫環(huán)境機(jī)組帶負(fù)荷能力急劇下降，嚴(yán)重影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運行。

2、提高機(jī)組真空的方法和途徑

　　2.1、消除真空系統(tǒng)的泄漏點

　　采用超聲波與氦氣相結(jié)合的方法進(jìn)行檢漏，將真空泄漏率控制在100Pa/min 內(nèi)。針對機(jī)組真空系統(tǒng)的不同部位，合理選用超聲波及氦質(zhì)譜檢漏儀。一般空冷島管束及高空位置采用超聲波，主廠房內(nèi)真空系統(tǒng)采用德國進(jìn)口氦質(zhì)譜檢漏儀，進(jìn)行全方位檢測，對系統(tǒng)存在的泄漏點在不停機(jī)狀態(tài)下，進(jìn)行軟處理封堵工作，通過兩種工藝的合理運用，使機(jī)組的真空嚴(yán)密性控制在50~100Pa/min 的優(yōu)秀水平。

　　檢漏治理工藝如下：通過精密儀器對漏點進(jìn)行定位后，采用德國引進(jìn)軟處理技術(shù)及其進(jìn)口的原材料生產(chǎn)的MACR1208 對系統(tǒng)所有漏點外表面進(jìn)行清理;對清理后的所有漏點，采用進(jìn)口原材料生產(chǎn)的MACR1001(粘合材料)與MACR1201(柔韌材料)及MACR3104，MACR3105 按比例調(diào)和后進(jìn)行機(jī)組在線處理封堵。所配制復(fù)合材料在設(shè)備缺陷處涂膜九層，每層涂膜完成后凝固3h，在進(jìn)行下一層涂膜;最終泄漏點表面形成一層韌性膜層(具有抗拉伸，抗高溫性能)，達(dá)到治理目的。

　　2.2、高低壓清洗裝置系統(tǒng)對空冷島散熱面進(jìn)行沖洗

　　采用高低壓清洗裝置系統(tǒng)從不同方向?qū)�空冷島散熱面進(jìn)行沖洗。億利電廠地處西北地區(qū)，多風(fēng)且春季柳絮、昆蟲多極易污染空冷島，針對空冷凝汽器為早期的三排管結(jié)構(gòu)，管束內(nèi)進(jìn)入雜物后不易清理的特殊情況，通過不斷嘗試，總結(jié)出一套較合理的沖洗方案。下面對沖洗工藝進(jìn)行簡要說明。整個空冷管束沖洗過程可分為由空冷風(fēng)室外部向內(nèi)自動沖洗和由空冷風(fēng)室內(nèi)部向外人工沖洗相結(jié)合的方式。圖1 為空冷A 型管束沖洗示意圖。由外向內(nèi)自動沖洗方式是在管束的外表面布置一套自動沖洗裝置，由平行于管束外表面的沖洗爬梯及其驅(qū)動裝置、齒形帶清洗裝置及驅(qū)動機(jī)構(gòu)、噴嘴架組成，通過自動控制裝置可實現(xiàn)整個管束的自動沖洗。沖洗壓力一般為10~12MPa(三排管結(jié)構(gòu)沖洗壓力較單排管高)，沖洗方向由外向內(nèi)沖洗，且沖洗過程中噴頭與管束始終保持垂直噴射，不易損失翅片。由內(nèi)向外進(jìn)行人工沖洗則是人工手持高壓沖洗槍在圖1 所示沖洗位置處向風(fēng)室外部沖洗。沖洗壓力達(dá)30~40MPa。人工沖洗的優(yōu)點是：沖洗靈活、沖洗徹底，針對不同部位可以合理調(diào)整沖洗時間和沖洗部位，直到管束目測透亮。其缺點是：由于沖洗壓力較高，當(dāng)沖洗管束頂部及底部時，沖洗槍頭與管束斜角大，易損失翅片。

圖1 空冷換熱管束沖洗

　　沖洗時間一般選擇在每年的入夏4~5 月間，首次沖洗時，先進(jìn)行由外向內(nèi)自動沖洗，通過這種方式先將管束中的泥土沖掉，可將管束中積存的不易清理的柳絮進(jìn)行疏松，為人工高壓清洗做好準(zhǔn)備。然后采用由內(nèi)向外的高壓人工沖洗，沖洗時由于管束頂部與底部與沖洗槍頭角度大。為保護(hù)翅片可按如下措施進(jìn)行：沖洗時將管束沿高度方向分為6 個區(qū)域，見圖1(①-⑥);沖洗③和④區(qū)域時，噴頭可與散熱面保證垂直，壓力可達(dá)到40MPa,;沖洗⑤和⑥區(qū)域時，因噴頭與散熱面夾角較小，適當(dāng)降低壓力至30~35MPa;沖洗①和②區(qū)域時，噴頭與散熱面夾角較大，為保護(hù)翅片和保證沖洗效果，沖洗壓力調(diào)整至25~30MPa。采用上述方式后，針對不同區(qū)域合理選配沖洗壓力，既保護(hù)翅片沖洗時不損壞又將積存在管束內(nèi)部的雜物徹底沖洗出去，沖洗效果見圖2。

圖2 沖洗效果

結(jié)論

　　正常運行的機(jī)組當(dāng)蒸汽品質(zhì)合格時，應(yīng)盡可能去判斷漏泄的部位，以及大致的漏泄程度，然后聯(lián)系運行人員進(jìn)行停機(jī)查漏處理。要求運行人員要熟練掌握整系統(tǒng)的蒸汽品質(zhì)和凝液指標(biāo)，對凝汽器的漏泄要做到及時發(fā)現(xiàn)，正確判斷并果斷處理。正常運行的機(jī)組凝液品質(zhì)發(fā)生異常，首先想到的就是凝汽器是否漏泄，要及時進(jìn)行采樣化驗，并進(jìn)行綜合分析判斷。保證一旦凝汽器漏泄在初始階段即被發(fā)現(xiàn)，以便及時采取措施進(jìn)行處理。凝汽器漏泄的監(jiān)督，單靠操作人員是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。主要應(yīng)依靠水質(zhì)在線分析表的報警來發(fā)現(xiàn)，這就要求水質(zhì)在線分析的報警信號一定要準(zhǔn)確，要求汽機(jī)檢修人員在機(jī)組的停備用期間，對凝汽器的列管進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以充分體現(xiàn)安全第一、預(yù)防為主的方針，從而確保機(jī)組的安全、長期、穩(wěn)定運行。在兩次泄漏的事故中，加強了凝液取樣的次數(shù)，在檢修過程中勤于檢查。同時也優(yōu)化了蒸汽和循環(huán)水的品質(zhì)，目前凝汽器的運行狀況良好。