间冷系统运行原理、生产中出现的问题、运行注意事项

间接空冷系统申能吴忠热电有限责任公司XXX间接空冷系统的运行暴露出的问题及注意事项壹贰叁间接空冷系统简介、工作原理间接空冷系统主要设备目录壹间接空冷系统简介、工作原理目前电厂主机的冷却系统主要有三种方式，即直接空冷系统、表面式凝汽器间接空冷系统和混合式凝汽器间接空冷系统。我厂采用表面式凝汽器间接空冷系统。该系统又称哈蒙式间接空冷系统，如图所示。哈蒙式间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替湿冷塔，用不锈管凝汽器代替铜管凝汽器，用除盐水代替循环水，用密闭式循环水系统代替开放式循环水系统。简介循环水进入表面式凝汽器的水侧通过表面换热，冷却凝汽器汽侧的汽轮机排汽，受热后的循环水由循环泵送至空冷塔，通过空冷散热器与空气进行表面换热，循环水被空气却后再返回凝汽器去冷却汽轮机排汽，构成了密闭循环。在空冷塔内设有高位膨胀水箱以保持系统内的压力稳定。在空冷塔底部设有储水箱以存放低负荷或停机时散热器内的冷却水。哈蒙式间接空冷工作原理贰间接空冷系统主要设备循环水系统间接空冷散热器系统、空气输送系统充、排水系统排气系统稳压补水系统散热器清洗系统循环水冷却系统是指担负散热任务的空冷散热器和空冷塔等，该系统应能满足各种条件下的工况（包括冬季、夏季、不同负荷、机组启停、旁路运行等）运行，在冬季低负荷运行以及机组在冬季的启停过程中要有可靠的防冻措施，保证空冷散热器管内不冻结。循环水泵和塔内运行段数的调节要与环境气温、汽轮机排汽背压、凝结水温紧密结合，能够自动调节放水、冲水等，以求达到机组净供电出力最大。单机循环水系统采用3台循环水泵。每台循环水泵流量12816m3/h，主管直径DN1800mm，管道设计流速控制在2.0～2.4m/s，600mm≤DN1800mm管道设计流速控制在1.5～2m/s，DN600mm管道设计流速控制在0.9～1.5m/s。每个冷却段设独立的进、出水管和排水管，储水箱布置在冷却塔区内地下。循环水冷却系统间接空冷散热器系统空冷散热器采用铝管铝翅片，垂直立式布置在塔外，两台机组设一座空冷塔，整塔配置192个冷却三角，设12个冷却扇段，其中，#1机为#1、3、5、7、9、11冷却扇段，#2机为#2、4、6、8、10、12冷却扇段，每个扇段包含16个冷却三角；空冷凝汽器总散热面积为1719890m2。空冷散热器散热元件采用四排管双流程铝管铝翅片管束。4个长度为6m的管束采用橡胶圈密封接口，由螺栓连接组成一个长度为24m的冷却柱。冷却柱的上、下两端设上联箱和下联箱，下联箱连接循环水的进、出水管道，上联箱连通空气管道。两个冷却柱、上下联箱、支撑冷却柱的钢框架及一片百叶窗组成一个冷却三角，两个冷却柱夹角为46°。空冷散热器由钢框架支撑，同时支撑框架能加强管束三角整体的刚度，保证管束的翅片管沿管长方向自由热胀冷缩，也能在管束运输、安装过程中起保护作用。空气输送系统自然通风冷却塔的空气输送系统由空冷塔、百叶窗及其电动执行机构等组成。利用双曲线型自然通风冷却塔内外空气密度差形成的抽力满足散热器冷却所需要的空气量。每个冷却三角配备一个百叶窗，钢结构框架将两个冷却管束与一个百叶窗连接成一刚性结构体，使其有足够的刚度和稳定性，相邻两组百叶窗配置一个执行机构，根据运行工况及保护措施，在现场和控制室对百叶窗进行控制。公司两台机组配置96套电动执行机构。百叶窗及框架都经过热浸锌处理，有较好的耐蚀性。充、排水系统充水系统：在机组启动及扇段投运时通过充水泵将地下贮水箱内的水充入空冷散热器，以满足系统的正常运行。由地下贮水箱、充水泵、循环水回水管道、膨胀水箱及其补水管道等组成；排水系统：在机组停运或检修时通过排水管道将冷却扇段内的水全部排入地下贮水箱，以满足系统的安全运行。排水系统由排水管道、连接管道及相关阀门、地下贮水箱等组成。地下贮水箱布置在空冷塔内地面以下，两台机组水箱总容积约1800m3，由6个长33m，直径为DN3.4m的钢板焊制水箱组成，每3个水箱为一组，组内的水箱相互连通，可容纳全部空冷散热器的排水量。每台机组设置两台充水泵，布置在塔内地下泵房内，用于向冷却塔中的空冷散热器充水，系统正常运行工况下，泵并联运行。充水过程采用自动控制，将地下贮水箱内储水通过主循环水回水管路充入膨胀水箱，然后通过膨胀水箱快速充满扇段。此充水方式可有效防止冬季气温过低时，散热器发生冰冻危险。充、排水系统空冷塔内每个冷却扇段均能实现独立排水。每个冷却段进出水管上都设置切断阀和放水阀。当某个冷却段需要退出运行或停运检修时，可切断该段进出水阀，打开放水阀，将冷却段的水放入地下贮水箱内，而不影响其它冷却段的正常运行。一般情况下，排水过程为自动控制。为保证系统循环水温过低的紧急情况下空冷散热器的安全，设计时在主循环水管路上设置DN1m紧急排水阀，当循环水温过低时，冷却扇段将自动排水，以防发生冰冻危险。稳压补水系统通过膨胀水箱能满足系统中冷却水温度变化时体积发生变化时，循环水系统内水压稳定，保证每个冷却三角维持正常的水循环；通过补水泵能补充系统中因蒸发和泄漏而损失的水量。补水泵：每台机组设置两台补水泵，布置在地下泵房内。系统正常运行中，1台泵运行，1台泵备用，该稳压补水泵系统实现自动控制，当膨胀水箱为低水位时开启补水泵向系统补水，当水箱补至高水位时补水泵停运。膨胀水箱：每台机组膨胀水箱容积约为150m3，由两个长7m直径为DN3.6m的钢板焊制水箱组成，两个水箱相互联通，共4个水箱。水箱中设有液位测量装置，当水箱中实际水位与设定水位发生偏差时，可向控制系统发出信号，膨胀水箱外表面采用刷漆防腐。间接空冷系统属于循环液体管网系统，为了保证管网停止运行时，整个管道系统内不发生超压、倒空、汽化等现象，确定为膨胀水箱平台高度为30m，系统正常运行时水位为31m。排空气系统每个冷却扇段均设有独立的排空气系统，此系统可能保证空冷塔散热排气顺畅、系统压力稳定、每片管束的基管内流态和流速均匀一致、不出现流速低的死区。排空气系统由各散热器上联箱上的排空气支管汇总入冷却扇段排空气总管，排空气支管与管束之间采用柔性连接，并能方便拆卸。每个冷却扇段的排气管道主管径为DN200mm，塔处排气管道进入塔内时的弯曲角度不小于110°，这样可以保证排气顺畅。为防止排气管道结冰，造成排气不畅，从而影响散热器安全稳定运行，排气管道采用保温加电伴热的防冻措施。空冷散热器清洗系统空冷塔设置两台高压清洗水泵，固定布置在空冷塔内的膨胀水箱平台下。清洗系统冲洗水管沿塔内底部环形布置在扇段进水管道上，每隔一定距离留有接口，供冲洗时与冲洗管道连接。这种移动式冲洗框架设置在塔内，冲洗框架沿三角内侧移动，在三角间喷头组伸向管束，垂直喷向散热器。此系统在空冷散热器热态或冷态均能够进行清洗，清洗时最好将该三角百叶窗关闭。一年清洗2～3次。在塔内约0.8米高度设环形导向下轨道，在展宽平台梁下部设置导向上轨道；移动式清洗机构设置在上述导向轨道上。叁间接空冷系统运行暴露出的问题及注意事项耗间冷泵启停能耗与背压降低的关系冻低温下空冷散热器的防冻脏间接空冷散热器表面脏污漏工质内漏与外漏蚀PH对间冷散热器的影响其他阀门故障等冻结机理为了在实践中更好地解决散热器的防冻问题，必须首先对散热器冻结机理有比较清楚的了解，下面从循环冷却水在散热器内的流动情况来简述散热器冻结机理。散热器的散热大致分为3个过程:1)翅片管内热水与管内壁的对流换热;2)管内壁与管外壁及翅片的导热;3)管外壁及翅片表面与冷空气的对流换热。正常运行时，冷却水在冷却柱铝管中不停地流动，根据流体力学理论分析，水在铝管内的流动呈两种状态：靠近管壁处为层流区，中心区域为紊流区。一般情况下层流区很薄，区域内水的流速很小，流体放热以传导放热为主，铝管内的大部分水流都为紊流，流体放热是对流放热。层流区域的厚度与流速有关，流速越小，层流区越厚，当管内的水流速度小到一定程度时，管内水流完全变为层流，此时流体的放热由原来的以对流放热为主转变为以传导放热为主。当管内的水流完全变为层流时，从宏观上看流体已近于静止状态。管内流体对管壁放热，其温度不断下降，当水温降到０℃时，水开始冻结，完全停止流动。但流体对管壁的放热仍不断地进行，冻结的过程不断加剧，冻结后的流体成为固体，由于体积膨胀而将铝管胀裂。综上所述，散热器冻坏应有两个条件：一是环境温度低于０℃；二是铝管内的水停止流动（流速较小接近于０）。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。冻冻冬季条件下，主热水管进水温度T与冷却塔外环境温度t必须满足如下关系：当-10℃＜t≤2℃，则应保证T＞40℃；当-15℃＜t≤-10℃，则应保证T＞45℃；当t≤-15℃，则应保证T＞50℃，方可进行扇段的充水工作。申能吴忠热电有限责任公司间接空冷系统防冻措施总结为两点：上塔则必须保证温度；下塔不能存死水。脏在夏季运行时，空冷塔散热器的外表面冲洗时一项十分重要的工作。表面式凝汽器间接空冷系统，散热器水平倾斜布置在空冷塔内。由于散热器翅片管翅片间距较小，在冬春大风季节，尘土及杂物被抽入冷却三角进风侧，严重的影响了冷却三角散热。因此，空冷机组在夏季运行中，定期进行空冷塔散热器翅片管冲洗是非常重要的，冲洗采用高压冲洗水泵喷冲。夏季极热天气时、由于空冷塔换热效果下降会造成机组背压较高影响机组出力，通常采用喷雾泵将水喷洒在部分冷却三角外表面来提高换热效率，但是由于我厂处于风沙较大的西北地区，空气质量差，长期采用喷雾水喷洒散热器表面降温，空气中的灰尘杂质会沾附在散热器表面逐渐形成钙化层而影响冷却三角换热，因此厂家不建议使用喷雾系统。避免认识上的误区，既要冲洗内部外表面，也要冲洗外部外表面。漏1、循环水泄漏：散热器泄漏是空冷塔内的主要故障之一，当散热器少数椭圆形基管泄漏时，一般采用堵塞法处理，但是这样将减少散热面积，影响空冷塔的冷却效率。当散热器堵管超过10%时，好管的运行流速超过允许值，导致迅速损坏，因此必须停运冷却段更换泄漏基管。导致散热器泄漏的主要原因为冻结、安装、腐蚀。2、凝汽器泄漏：凝汽器钢管泄漏时，其象征有：凝汽器水位升高，运行凝结水泵电流增大，除氧器水位升高，凝结水水质变差，空冷塔地下贮水箱水位下降，运行中需间断地向空冷系统补水。在确证凝汽器钢管泄漏时，运行中可退出一侧凝汽器堵漏处理。4、空冷塔散热器环形区短路漏风：散热器与散热器之间走道层的层面短路漏风，属设计欠佳，安装工艺粗糙，漏风会使空气未经散热器吸收其管内热量而短路逸走，降低空冷塔的冷却效率。3、与热网系统之间的泄漏：主要原因是#1机组高背压改造后间冷与热网系统之间的连接阀门内漏严重导致。表现为热网系统运行时热网水漏至间冷水，热网系统停运时间冷水漏至热网系统。危害：水质污染、机组停运、水耗严重蚀循环水pH值的高低直接影响着间接空冷冷却三角管束的腐蚀性能。当循环水pH值控制在4~8.5时，在冷却三角管束内表面可形成致密的AL2O3膜，发生钝化，起到保护管束的作用；当循环水的pH大于8.5时，冷却三角管束内表面形成的AL2O3保护膜逐渐溶解于水中，保护膜被破坏，导致冷却三角管束腐蚀，pH值越高，冷却三角管束的腐蚀速度越快。经了解，生产厂家管束内壁处理工艺如下：管束穿胀—0.5MPa蒸汽吹扫（除去油污）—2遍水洗（清洗脱脂残留）—酸洗（将材料表面氧化物除去）—清水洗—钝化（材料表面形成钝化保护层）—清水洗（洗去钝化残留）—加热封孔（加强保护层的防腐能力）。从管束出厂前的加工流程中可以看出，为了使铝管内壁不受水或其他腐蚀介质的影响，出厂前对管束内壁采用了一种弱碱性的钝化方法——MBV法，钝化完毕后采用自来水对管束内壁进行了简单的冲洗，再未做任何处理，残留在管内的Na+、Cl-为腐蚀创造了最基本的条件。在设备投运初期将会使循环水pH值逐步升高，随着运行时间延长，pH值升高的速度逐步减慢。这也说明了在无任何水质污染的情况下，循环水pH值升高的原因。间接空冷循环水系统虽然总体来说是闭式循环系统，但地下水箱、高位水箱人孔及每个