我国主要的能源基地在东北、西北和华北地区,“三北”地区冬季气候寒冷,电站空冷系统在极低气温环境下运行,空冷凝汽器翅片管面临严峻的防冻保护考验。本文采用CFD数值模拟的方法,讨论高寒地区电站空冷系统冬季低温运行中,翅片管束的防冻保护问题。采用换热器模型建立空冷单元的翅片管内部不同排汽流量、不同蒸汽干度、不同背压下排汽侧的热负荷能力模型,以水冰点为参考点,通过计算空冷凝汽器单元翅片管内部蒸汽凝结和凝结水过冷的放热量,确定冷却空气理论上最大允许带走的热量,分析管内排汽冻结的原因,讨论影响排汽冻结的因素,提出空冷系统防冻的热负荷能力匹配原则。得到空冷凝汽器低温运行中汽轮机排汽防冻流量、汽轮机防冻保护背压和风机防冻保护风量等重要防冻保护参量。并探讨了环境温度、风机风量、排汽流量、排汽背压和排汽干度等因素之间的相互影响关系。结合空冷系统运行实践提出了排汽安全流量、背压调节保护流量和风机满转速安全运行温度等概念。为高寒地区电站空冷系统冬季低温运行防冻保护方法的制订和防冻措施实施的提供了理论依据。同时,在理论和数值模拟计算的基础上,结合防冻影响因素及变化规律分析,从空冷凝汽器排汽和空气两侧分别提出了防冻措施。