直接空冷冰冻的原因及对策

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1、50MW直接空冷冰冻的原因和对策一、空冷岛冰冻的原因1、热源和冷源的不匹配 空冷岛冰冻发生的原因很简单，就是热源和冷源的较量，进入空冷岛的蒸气携带的热量只要能使蒸汽和凝结水通过的金属管道壁温保持不低于0，那么从理论上讲，蒸汽或凝结水就不会在金属表面结冰。在实际运行控制中，主要控制凝结水温度和抽真空管内温度在一定值，这个温度值要远远的高于0。 如果进入空冷岛的热量不足，难以保证散热器管束和凝结水管道金属温度保持在0以上，那么凝结水在此金属表面上就要结冰，结冰严重可以使散热器管束或凝结水管道损坏，使散热器管束和凝结水管道或进汽管裂纹变形，严重管道破裂。 直接空冷防冻保护中，对凝结水温度、抽真空管温

2、度有控制，低于控制温度后，防冻保护就动作，防冻保护动作后，根据温度值的变化可以逐渐降到风机转速，直至风机全停。 空冷系统进汽携带热量的多少，与蒸汽流量和蒸汽温度有关。即与汽缸排汽量和真空有关。 空冷系统散热器的冷源与环境温度、风速、风机转速有关，环境温度是个主要原因；风向变化有影响，但其变化快不稳定，无法考虑它的影响。 发生冰冻时，主要就是冷源和热源不匹配造成。所有的防冻措施不是控制冷源就是增加热源。 热电厂冬季防冻主要矛盾、是在用户需要逐渐增加供热量的时候，空冷系统也需要保证一定的供热量。在机组负荷稳定的情况下，对外供热量增大，空冷系统的进汽量就减少。如果为了防冻空冷系统进汽量增大，相应的必

3、须减少对外用户的供热量，但冬季保证居民供热是主要任务，所以导致空冷系统的防冻更加困难。运行工况的变化、设备出现缺陷（尤其是系统漏空气）、机组负荷偏低，空冷厂家在设计时对供热电厂的特殊性考虑不全面，导致热电厂空冷系统冬季的防冻任务相当艰巨，轻微冰冻很难避免。2、设备缺陷造成的空冷系统结冰2.1进汽蝶阀不严，是造成空冷系统结冰的主要原因。 空冷系统正常运行中，是全部自动控制其风机的转速和各排进汽蝶阀的开关，当进汽量偏低时，控制逻辑根据“真空设定值（或排汽压力）”和“实际真空值”偏差的大小发出关闭某街区进汽蝶阀门的指令，该进汽蝶阀关闭后，如果关闭不严有漏量，由于漏入的汽量小，但散热器的冷却效果大，导

4、致冷源能量远远大于热源的能量，结冰肯定发生。所以，空冷系统阀门的严密性，是空冷防冻的关键所在。2.2空冷系统不严漏入空气。 当空冷系统不严漏入空气时，首先是漏空气点处温度低，由于漏入冷空气使该处温度下降，同时漏入空气使凝结水过冷度增加，漏入的不凝结汽体窜到那，就导致那理的凝结水过冷却，使其凝结水温度与汽缸排汽温度偏差增大。例如：同煤50MW空冷系统由于1机1排左侧凝结水母管有三道焊口有裂温，在汽缸排汽温度60时，左侧凝结水温度只有10，把裂纹处理后，凝结水温度升至58。所以，空冷系统的严密性是空冷系统防冻的另一个重要原因。二、防冻措施1、热源侧采取的措施1.1 电厂50MW空冷系统，厂家原来防

5、冻逻辑设计如下：冬季防冻保护123街区顺流保护温差18，为一个动作点（排汽温度与凝结水温度之差）123街区顺流保护温差15，为第二个动作点（排汽温度与凝结水温度之差）123街区逆流保护温差18，为一个动作点（排汽温度与空气管温度之差）123街区逆流保护温差15，为第二个动作点（排汽温度与空气管温度之差）顺流保护动作过程（排汽温度与凝结水温度之差）温差小于8，风机转速恢复正常逻辑控制工况一：条件（此时逆流保护未动作，顺流达保护动作条件）1. 逆流风机保持当时转速2. 顺流风机转速下降工况二：条件（逆流保护已动作，顺流保护也动作）1. 当18温差15时，逆流风机转速下降，顺流保持（屏蔽）2. 当温

6、差18时，逆流风机转速下降，顺流风机转速也下降。逆流保护动作过程（排汽温度与空气管温度之差）温差小于10，风机转速恢复正常逻辑控制恢复。工况一：条件（顺流保护未动作，逆流保护动作）1、顺流风机保持当时转速2、逆流风机转速下降工况二：条件（顺流保护已动作，逆流保护也动作）1、当18温差15时，顺流风机转速下降，逆流保持（屏蔽）2、当温差18时，顺流风机转速下降，逆流风机转速下降。逆流风机回热循环保护（冬季回暖保护）2风机停转3分钟，17分钟后下街区2风机停转，当街区顺逆流保护动作时，风机不停转，但时间仍累计。逆流风机回热循环保护。当只有2个街区运行时，回暖保护不动作。#1#3街区进汽蝶阀、凝结水

7、、抽空气管电动门连锁动作1. 当进汽蝶阀关闭后，20分钟后联关凝结水门2. 当指令需要投备用街区时，现开凝结水门，后开进汽蝶阀。3. 空气管电动门无连锁功能，保持开位。在实际运行中，发现厂家原逻辑无法满足空冷系统有泄漏时的正常运行，它的设计思路是设备最完善，不存在任何缺陷的情况下的逻辑控制，在观察它的逻辑控制过程中发现了许多问题。因为当系统有泄漏时，凝结水温度或空气管温度和排汽温度偏差大，会导致防冻保护动作。例如：排汽温度65，如果凝结水温45时，防冻保护动作，直至风机停运。但凝结水45还不会产生冰冻，此时若防冻保护动作，会导致真空下降影响机组负荷，热电厂负荷下降直接导致对外的供热，所以根据运

8、行经验，我们对空冷冬季的防冻保护逻辑进行了修改，修改后的逻辑保护如下：1.2 修改后空冷控制逻辑如下：根据生产过程中的具体情况，为了保证可靠供热，空冷岛安全过冬，防冻保护进行了彻底修改。当时考虑到机组小，供热后上空冷岛的汽量很小了，所以就不考虑其经济性，主要考虑防冻功能。空冷厂家来人讨论后同意修改逻辑，修改后防冻逻辑具体动作过程如下： A、顺流保护修改：a、凝结水温度任一40时，报警。同时环境温度2，顺流保护动作。 b环境温度5或凝结水温度45，顺流保护退出。c当凝结水温度之一40时，如果逆流风机已经保护（逆流风机正在降速），则顺流风机保持当前转速。温度再下降35时，顺流风机开始降速，而逆流风

9、机则继续降速。B、逆流保护修改a、空气管温度35，报警。同时环境温度2时，逆流保护动作。b、环境温度5或空气管温度40，保护退出。c、当空气管温度35时，如果顺流已经保护（顺流机正在降速），则逆流风机维持在当前转速。当空气管温度30时，逆流风机开始降速，而顺流风机继续降速。C、凝结水电动门和空气管电动门，取消连锁功能，备用状态也保持全开，防止进汽蝶阀不严，产生的凝结水无法回至凝结水箱，使凝结水在水管内产生冻结发生。、冷源侧采取的措施2.1 散热器外部盖保温被。 散热器在冬季时运行时，发现个别管束温度低，该管束可能是通流能力差、流量小或者该管束有漏空气的地方，这时需要将该管束与其周围几根管束包盖

10、保温被，用正常温度管束的热量加热温度偏低管束，保证温度偏低管束冬季不冻结。如果是备用街区的进汽蝶阀不严，出现漏汽情况，根据漏汽情况更要盖保温被，因为空冷系统，最怕街区停用后进汽蝶阀不严，蝶阀不严很容易发生冰冻。 2007年50MW热电厂#4机3街区进汽蝶阀不严，3街区停用后，为了防止冻结发生，将其散热器外部全部包盖保温被。冬季供热负荷最大时，由于环境温度低至20，机组电负荷只带20额定负荷，负荷小、漏汽量就小，导致散热器冻结，散热器中部变形管束达10处多，右侧凝结水端头处（1单元）冻裂，裂开有两处，开缝达200mm长。冻结后，凝结水管由于悬空，无法人工烤通，同时该不严的进汽蝶阀也冻死，无蒸气流

11、通。当时厂领导决定不消冰，等开春后再消冰，但检查发现有两根散热器管束冻裂，漏空气但对真空影响不大，只影响2街区的凝结水温度，使2街区凝结水过冷度增加，空冷设备厂家在停机后将其漏空气管束打堵，上部打开人孔进人焊死，下部将凝结水联箱割开焊死漏空气管束下端后，再将凝结水联箱开口焊上恢复原状。2.2 凝结水管加装伴热装置 空冷系统根据运行经验，发现冬季最怕散热器下联箱和凝结水回水管冻，尤其是凝结水回水管冻，化冰很困难，回水管冻可能导致散热器的全部损坏，所以保证下水管的畅通是冬季防冻的首要任务。首先，我们对厂家空冷逻辑进行了修改，将凝结水电动门的联关功能取掉，改为手动控制，并且要求在机组运行中保持全开，

12、各街区进汽蝶阀关闭后不联关相应的凝结水门，保证散热器有凝结水时及时排至凝结水箱。根据运行中的观察，冬季不关凝结水门，由于凝结水母管的热汽返入散热器下联箱，使联箱保持一定的温度。 其次对散热器下联箱和凝结水管加装伴热装置，临时解决可以在凝结水管和下联箱外部包电热毯，防冻技改时可以装一根并列的暖气管，这样就解决了冬季时保证散热器下联箱和凝结水管温度在0以上，有少量凝结水时不存在回水过程中结冰情况的发生，保证凝结水回水正常。三、消冰问题 空冷系统运行中，当发现部分散热器管束冻结时，在专业人员的指导下，可以手动干预逻辑控制进行消冰，在实际运行中，我们发现了几种冰冻情况，分别不同情况进行不同的消冰手段，

13、效果不错。在具体操作中，分以下几种情况：1、街区在投入状态，散热器下联箱和凝结水管温度正常，而散热器部分管束冻结变形。这种情况可以采取以下办法：a、降低真空，提高排汽温度。b、降低冻结变形管束对应的风机转速或停止风机运行。c、对变形管束外部包盖保温被。d、对于供热机组，可以减小本机的供热量，增大邻机供热量，使空冷岛的蒸气量增大。2、街区在退出状态，由于进汽蝶阀不严导致部分散热器管束冻结变形，但散热器下联箱和凝结水管温度正常。这种情况可采取以下办法：a、对变形管束外部包盖保温被。b、冻结变形管发生在停用街区，可以手动开启停用街区进汽蝶阀，根据真空值停用一列正常运行街区。c、对于供热机组，可以减小

14、本机的供热量，增大邻机供热量，使空冷岛的蒸气量增大。d、散热器管束消冰后，该段散热器退出运行后，联系检修共同手动较严该漏汽蝶阀，但注意关闭位置要合适，防止关过了头。3、街区在退出状态，由于进汽蝶阀不严，不仅导致部分散热器管束冻结变形，而且散热器下联箱和凝结水管也发生冻结。这种情况是最危险的冰冻工况，部分管束的损坏不可避免，此时处理的步骤如下： 首先，检查冰冻的管束是否有裂纹和漏空气声，发现有变形严重而裂纹的，必须先对有裂纹的部位进行消冰和焊接处理，保证系统的严密性，防止漏空气导致低真空保护动作；其次将散热器下联箱下水口至凝结水箱管段烤通，采取由下向上逐渐消冰，消冰至下联箱下水口后，以下水口为起

15、点，逐渐向下水口两侧消冰，保证溶化的冰水及时排走，然后采取一切可以使散热器管束升温的办法，使散热器管束升温，但切忌防止二次冰冻，二次冰冻是损坏设备的主要原因。 散热器设计时考虑了结冰问题，管束横断面为椭圆结构，对冰冻危害有一定的缓冲，如果发生二次冻结管束肯定损坏。 如果蝶阀漏汽处也冻结，此时不可进行手动较门，因为此时门芯已冻结，强制手动很危险。冬季、判断蝶阀是否冰冻的最好办法，就是测量蝶阀前后温度，蝶阀不严漏汽时，前后温度有偏差，蝶阀前温度很高，蝶阀后温度根据漏汽量大小有所不同，但肯定都在0以上，如果蝶阀前温度较高，而蝶阀后温度基本和环境温度一样，可以肯定门芯已冻结，也不存在漏汽情况了，此时进

16、汽口全部冻死。出现这种情况后，只要保证把散热器内管束的结冰基本消除后，蝶阀及进汽口处不需要消冰，但必须采取措施保证下联箱和凝结水回水管温度在0以上，蝶阀及进汽口处的结冰，等来年开春后自然消冰最好。四、进汽蝶阀问题 空冷系统在冬季当空冷指令需要关闭某列街区时，只要进汽蝶阀能关闭严密，空冷系统就不会发生冻结问题，空冷系统就怕退出运行街区的进汽蝶阀不严，漏汽毕竟量小，所携带的热量很快被冷源带走，凝结水肯定最后结冰。所以，保证进汽蝶阀的严密性是关键问题。 如果保证阀门的严密性，蝶阀开、关行程的调整必须把关严格，尤其是蝶阀关闭位置的调整必须合适和到位，最可靠的办法时，新安装机组或机组大、小修后，检修人员

17、通过人孔门进入排汽管道蝶阀门芯处，直接观察门芯的准确位置进行蝶阀的开、关位置行程的调整，只有这样才可以确保，每个进汽蝶阀关闭的严密性。只要进汽蝶阀严密，空冷系统的冬季防冻任务相对减轻。五、系统严密性问题 空冷系统不严密有泄漏时，漏气量的大小不同，表现出不同的运行工况，下面介绍不同工况的各种现象。 冬季散热器管束泄漏时，如果漏气量小，对凝结水温度和空气管温度影响不大，空冷散热器两侧凝结水温度偏差不大，但从外部散热器可以用手感觉到漏空气管束的温度变化，漏空气管束处的空气明显比其它管束处的温度低。如果漏气量较大，会出现两侧凝结水温度偏差很大，漏空气一侧凝结水温度低。 冬季散热器下联箱泄漏时，首先表现

18、为凝结水温度偏低，漏量大时可以清楚的听到吸气声，在机组启停多次后，下联箱的焊缝最容易开裂，50MW热电厂，14机空冷系统都出现过下联箱焊缝开裂的情况，最多的一台机焊缝开裂4道口。空冷系统冬季由于逻辑有防冻保护，当凝结水温度低至动作值时，风机转速下降直至停止运行，严重影响真空值，这会引起低真空保护动作。夏季工况时，空冷系统漏空气时，可以从凝结水温度和空气管温度变化判断出来，夏季工况，不管什么地方泄漏，肯定使凝结水过冷度增大，排汽温度和空气管温度偏差也大。启动备用真空泵后，真空值变化较大，凝结水温度和空气管温度会升高。出现这种现象，可以肯定是空冷系统不严密，有泄漏。特点、现在ACC输出指令与风机启

19、动对应表、各街区阀门和风机的动作受主控制器控制如果环境气温2时，逐步激活各列。1）如排汽压力控制器输出值36，打开街区1凝结水碟阀，进汽碟阀。2）如排汽压力控制器输出值72，打开街区3凝结水碟阀，进汽碟阀。3）如排汽压力控制器输出值18，关闭街区3进汽碟阀，延时10分钟后，凝结水碟阀关闭。4）如排汽压力控制器输出值10，关闭街区1进汽碟阀，延时10分钟后，凝结水碟阀关闭。六、需要改进的地方 厂家在设计空冷系统时，没有充分考虑热电厂空冷系统的特点，冬季时当空冷系统需要保证一定量的热负荷时，它反而使空冷系统的热负荷减小，大量的汽缸排汽用于热网加热器，热网加热器疏水通过疏水泵直接回收至除氧器，使进人

20、空冷岛的热量大大减少，环境温度越低，热网加热器抽汽量越大，进入空冷岛的蒸气量越少，造成空冷岛防冰冻的任务十分困难。如果当时厂家考虑到这些特点，在风机的进风口处装上百页窗，空冷系统停用后，可以将冷风量控制为零，那么就对防冻起到很好的作用。 另一个问题，现在空冷系统厂用耗电率大，在风机入口装上电动控制的百页窗后，通过修改逻辑控制，可以降低厂用电。现在同煤50MW空冷系统，13排装电动蝶阀，2排无阀门。当空冷ACC指令4时，2排逆流风机启动，162排13风机同时启动；36时，开启1排进汽蝶阀，40启动1排2风机，52启动1排13风机；72开3排蝶阀，76启动3排2风机，88启动13风机。 这样控制可

21、以看出在13排空冷散热器未全部投入时，空冷风机已开始运行，这是不合理的，那么为什么不可以在散热器全部投入后，如果冷却效果还达不到运行要求再启动风机呢？空冷散热器早投入，空冷风机迟启动不是更省厂用电吗？对于北方的供热发电厂，节能效果十分明显。 假设现在空冷风机入口全部装有电动控制的百叶窗，那么冬季控制逻辑可以是这样：机组启动时，百叶窗全关，13排进汽蝶阀关闭，根据真空和排汽温度的要求，逐渐先打开2街区各风机入口百叶窗，2街区百叶窗全开启后，根据负荷要求开1排蝶阀及风机入口百叶窗，3排一样动作。当蝶阀全开后，风机入口百叶窗全开后，根据真空需求再启动2排风机、及13排风机。逻辑具体动作过程，可以再详

22、细设计，但整个控制过程，这样设计既防冻又节能。风机停运、蝶阀关闭、百叶窗的关闭可以按启动过程，倒着进行就可以了。七、50MW空冷系统出现的问题汇总2007年：1机2排凝结水管道（南侧）发现两道焊口裂纹。3机发现1排凝结水管漏。焊口开裂。参数显示：1排凝结水温度偏差大，并且温度不高，1排1.7/23，2排55/56。投3排退1排后，3排温度也不高，只有1.5，退3排，只有2排运行，温度正常。同时启动2台水环真空泵运行。4机1排凝结水管焊开裂纹。2机1排进汽碟阀修好后，试验开时又顶坏。和上次一样，原因行程调整和力矩保护问题。1机空冷系统，1排1单元、2排2单元凝结水管焊缝裂纹。凝结水管空气门没关漏

23、空气。（抽真空旁路门附近）。1机凝结水门发故障，其进汽碟阀不自动开关。同时要求，恢复1排凝结水右侧温度测点，现在指示偏高10以上，对防冻不利。2008年：1机2排凝结水温度偏差大，最大30。4机进汽蝶阀，从人孔进去检查发现，门芯关闭至中心位置有100mm的间距。手动可以较严，但检修不敢进行行程调整，怕损坏阀门。故，此缺陷未消除。4机空冷系统，3排3单元右侧散热器最后冷却单元，厂家来打堵，上面堵头从人孔进去焊死，下面在联箱处开口，焊死再将 开口补好，共打堵3根管束。管束变形的很多。八、总结1.直接空冷系统发生轻微冰冻很难避免，平时工作中的主要任务是避免严重冰冻，尤其是发生冰冻堵塞情况。2. 50MW到600MW机组的各种空冷控制逻辑，从实际运行情况看还无法很好的将机组效益和空冻防冻统一在最好的效果上。冬季空冷系统的控制逻辑，主要是考虑了空冷系统的防冻功能，未很好的解决空冷系统利用自然冷却发挥的经济性。空冷系统运行中背压控制高一点，影响机组效益；背压控制低一点，容易发生冰冻。3、空冷系统要想保持效益和防冻的很好统一，必须需要运行人员很熟练、很精心的手动干预，单靠现在的空冷逻辑自动控制很难解决这一问题。4、空冷系统的设计和逻辑控制有进一步完善的空间，只要理论和实践很好的结合起来，空冷系统应该发挥其最大的潜力。