（酒泉钢铁（集团）有限责任公司能源中心发电二分厂甘肃嘉峪关735100）
摘要：间接空冷机组在冬季运行时，普遍存在冷却三角冻结问题，但为了有效确保间冷塔的安全性、经济性要求，提高机组冬季运行的可靠性，本文通过对冷却三角冻结机理进行深入研究，通过对扇区充水、扇区运行、扇区泄水3个方面进行了防冻措施的总结和优化，补充和完善了间接空冷机组扇区在高寒天气的防冻措施，对间接空冷机组冬季运行的安全性、经济性提供了更加全面的保障措施。
关键词：间接空冷；扇区；防冻；背压
1引言
西北地区地处内陆，为典型的大陆性气候，夏季炎热，冬季严寒，降水稀少，终年干旱，为了响应国家节能减排的号召，降低电厂发电成本，间接空冷机组由于显著的节水能力，在西北缺水的地区得到了广泛的应用。间接空冷机组在冬季环境温度较低、冷却塔的进风为自然进风状态，当负荷确定的条件下，其冷却能力直接取决于环境因素。在冬季低温、风速大的状态下，散热器翅片管内的循环水产生较大过冷，可能会使翅片管束内部结冰，使散热器翅片管变形或冻裂。目前提高扇区出水温度可有效防止扇区散热器冻结问题，但机组背压的升高又会降低机组运行的经济性；本文通过对扇区出水温度进行控制，在安全裕度内降低机组背压，实现精准控制，制定出一套兼顾安全性和经济性的间冷塔运行控制措施，降低发电煤耗，提高机组经济性。
2表面式间接空冷系统概述
某电厂为两台国产CJK/350/292—0.4/24.2/566/566350MW超临界凝汽式间接空冷燃煤机组，配置2座自然通风间冷塔，采用一机一塔形式配置循环水系统按照单元制布置，每台机组配3台循环水泵。汽轮机排汽与汽动给水泵的小机排汽统一进入表面式凝汽器由循环水进行凝结，循环水受热后经循环水泵升压进入自然通风间冷塔由空气冷却，冷却后的循环水再回至表面式凝汽器形成闭式循环。
3导致间接空冷系统空冷管束冻结的原因分析
散热器散热的3个过程：⑴翘片管内热水与管内壁的对流换热⑵管内壁与外壁及翘片的导热⑶管外壁及翘片表面与冷空气的对流换热。因此散热器冻坏有两个条件：一是环境温度低于0℃；二是铝管内的水停止流动。环境温度是无法人为控制的，所以在冬季防冻问题归根到底是要防止散热器铝管内的水流中止。
4间冷塔冬季防冻预防控制措施
4.1充水过程的防冻
扇区充水时发生冻结的可能性与充水温度和充水速度有关，充水温度越高、充水越快，发生冻结的可能性越小，为了满足防冻的要求通常充水温度控制在40～55℃，充水时间要求低于90秒，充水时关闭百叶窗。但过高的温度和充水速度会对法兰、阀门、膨胀节、管束连接处的O型橡胶密封圈造成较大的热冲击，造成漏水事故。间冷系统扇区充水时，上述两种情况互相矛盾又互相制约，无法兼顾。因此，经过参考厂家资料及现场实际，我们采取了以下措施：
（1）充水时，扇区进水阀、回水阀同时开启，回水阀开启18秒、进水阀开启14秒，然后中停，充水90秒后，逐渐全开扇区进水阀、回水阀，始终保持回水阀开度大于供水阀开度，回水管压力稍低，这样阀门开启时间能保证循环水正好到达扇区顶部（扇区顶部高度为20米）且排气充分。
（2）充水时，充水温度与环境温度之差不超过80℃，这主要是考虑O型橡胶密封圈的失效问题。此外，尽量避免在-25℃以下的低温环境中进行扇区充水操作。
（3）充水过程中，观察排气立管有大量气水排出，表明管束排气正常，否则应立即将扇区泄水，查明原因后再充水。
（4）冬季扇区程控充水完成后，应立即对扇区每个冷却柱面进行测温，发现某冷却柱管束温度低于10℃，在5分钟以内温度还未超过20℃，说明管束水循环不畅，应及时将该扇区泄水，联系检修将该冷却柱加堵板隔离后，方可重新对该扇区充水。
（5）充水完成后，不能立即打开百叶窗进行调节，确认各冷却柱测温正常之后，再打开百叶窗调节出水温度，以避免充水完成短时间内管束发生冻结。
4.2扇区运行期间的防冻
运行期间主要控制扇区出水温度、循环水流速及水质。
（1）由于传热效果不同，散热器最外排管束、边缘部位管束与里排、中间部位管束出水温度存在偏差，再加上其他因素的不利影响，如：百叶窗开度偏差、散热器外表面脏污堵杂物、水流速、流量不均等，造成运行中某一局部散热器或个别管束的出水温度大大低于散热器平均出水温度。目前，我们监视和控制调整的是平均出水温度，如果扇区出水温度控制较低，可能造成某一局部散热器或个别管束出水温度太低，在运行中冻坏。
正常情况下，各扇区百叶窗应投自动，加强监视自动动作情况，在自动调节缓慢或有异常情况时，及时解除自动进行手动调节。在自动或手动情况下都必须保证各扇区出水温度满足以下要求：环境温度在0～-5℃时，保持扇区出水温度不低于26℃;环境温度在-5～-15℃时，保持扇区出水温度不低于30℃;环境温度在-15～-25℃时，保持扇区出水温度不低于33℃;环境温度低于-25℃时，保持扇区出水温度不低于35℃；温度高于0℃时，根据机组阻塞背压调整扇区出水温度。
（2）冬季工况下，温度过冷时（低于-35℃）可采取三台循环泵全部运行的方式来提高循环水流速。一旦某台循环泵跳闸，可适当将1～2个扇区泄水，以保证流速。另外，由于循环水流速没有测点，我们可通过扇区进回水压差进行间接观察，扇区投运数量与循环泵运行台数之间做好配合，保证扇区进回水压差大于50KPa。
（3）厂用电失电事故情况下，主机循环泵全停，此时应立即打开进、回水母管紧急泄水阀，将扇区全部手动泄水，避免循环水不流动而导致扇区全部冻裂。
（4）加强循环水水质的监督。冷却三角采用铝制散热器，圆形铝管和翅片都是单金属全铝。气侧和水侧表面都采用稳定的铝-氧化层保护覆盖，在管束组装后，对其表面进行氧化处理，生成一种抗腐蚀薄膜，以提高铝表面的抗腐蚀能力。间接空冷系统运行中，铝腐蚀主要是以电化学腐蚀进行的，因而控制主机循环水系统的PH值对铝腐蚀防护是十分重要的。根据相关单位对混合凝汽器间接空冷系统的试验结果，暂时执行的水质标准如下：电导率≤10μS/cm，pH：7.0～8.3（期望值7.0～8.0）。
4.3停运期间的防冻
间冷系统停止运行后，不少电厂出现过因扇区停运时操作不当或停运后防冻措施不到位而造成扇区管束冻裂的情况。
（1）机组停运后或事故情况下甩负荷，应及时关闭扇区百叶窗，将扇区泄水，避免热量不足而导致循环水温度过低扇区冻坏。
（2）泄水过程中进水阀、出水阀关闭后，如果扇区泄水阀因故障不能及时开启，立即手动打开扇区泄水阀，否则整个扇区管束内的循环水将停止流动，极易冻坏。
（3）泄水结束后，注意对进、回水母管温度的监视，这个主要是判断扇区进水阀、回水阀是否关闭不严有内漏。或者将扇区进水阀后、回水阀前的人孔门打开，以免从扇区进水阀、回水阀漏流的热水逐步进入扇区管束，在下联箱管口部位造成冻结，下次再充水时将造成循环水流动不畅，管束冻坏。
（4）对于冬季较长时间（24h以上）不投运的扇区，确认扇区进回水管道无水后应将进、回水紧急泄水阀关闭，在DCS上挂禁操，以免地下储水箱热气因抽吸作用返至扇区管束内导致结冰，在下次扇区充水时将造成大面积冻裂。
5.结语
目前国内高寒地区间接空冷机组冬季运行防冻经验比较少，在系统的安全过冬方面还需积累经验并做相应的优化调整，制定出相应的间冷系统运行的防冻控制措施;酒钢能源中心深度分析总结了间冷系统在高寒地区冬季散热器防“冻结”的各种应对措施，使整个防冻体系更加完善，确保处于高寒地区运行的间冷火电机组能够安全、稳定地运行。
参考文献
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