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摘 要：针对白城发电公司660MW机组发生三排管直接空冷凝汽器冻结问题，分析了三排管直接空冷凝汽器管束冻结的原因，内因是在迎风侧第1排翅片管内蒸汽倒流并有空气聚积，外因是环境温度低。文章阐述了三排管直接空冷凝汽器在设计中所存在的不足及白城发电公司针对空冷凝汽器冻结采取了哪些有效措施，供已投运的三排管直接空冷凝汽器改造和防冻予以参考。
关键词：直接空冷机组；三排管；冻结原因；降背压有效措施
在我国北方大部分属于内陆城市，为了节约用水新建的机组大多以直接空冷机组居多，另外根据三排管直接空冷凝汽器具有汽侧阻力较小、散热系数较大等优点，因此我公司选用三排管直接空冷凝汽器。本文分析了三排管直接空冷凝汽器管束冻结的原因，并提出了高寒地区三排管直接空冷凝汽器管束防冻及机组最佳经济背压运行所采取的有效措施。
一、白城发电公司空冷凝汽器冻结情况
2012年12月30日夜间环境温度最低降到-26℃，1号机组负荷降至300MW运行。直至31日上午8：00，机组升负荷，汽轮机运行背压随之升高，风机转速也升高。31日19：50，机组负荷500MW，汽轮机背压被迫升高到21～24kPa，明显高于汽轮机平时的运行背压11～13kPa，此时，汽轮机背压与当时的环境气温不相匹配。巡检人员用测温仪直测空冷凝汽器的翅片管时，发现位于第3列（从汽机房向升压站编号）3、4号顺流凝汽器、第6列7、8号顺流凝汽器、第7列1、4号顺流凝汽器及2号逆流凝汽器的管束局部翅片温度均在-21℃以下，表明这些管束已冻结。
为防止管束大面积损坏，被迫采取提高机组背压降低风机转速减少冷空气对流方式，机组运行背压偏离正常控制值，统计2012年12月末至2013年1月中下旬期间1号机组背压，环境温度-22℃～-30℃时，机组背压最高33kPa。
经常超过斯比克厂家提供的冬季机组运行背压设计值（25kPa），提高机组运行背压期间，空冷凝汽器管束冻结情况依然没有得到有效改善，给机组安全、经济运行带来严重隐患。
二、空冷管束冻结的原因
我公司位处风电集中区，机组为纯凝方式。供暖季，我公司机组负荷率（51%左右）偏低，乏汽流量为483.73t/h。当环境温度在-20℃以下时已不能满足单列最小防冻流量。
空冷所需最小热负荷与气温的关系表：
三、采取有效措施
（一）在空冷凝汽器的列与列之间第四层钢架上搭设暖棚，根据环境温度变化，随时可调整棚布之间间隙。通过采取以上措施，消除了直接空冷散热管束内、外侧冷空气对流现象，有效的防止了直接空冷系统散热管束出现冷区或冻结现象。
（二）在保证减速机正常供油的情况下，将风机最低转速由原来的26RPM通过热工控制调整至8RPM，有效降低运行风机最小出力，减少冷风进入，达到空冷管束换热的最佳流量。同时，经过与空冷风机电机厂专家沟通，取消电机逆止器，通过变频调节实现风机反转功能。
四、制定详细调整原则
（一）重点部位测温：由于高寒地区三排管管束温度变化迅速，环境温度在-20℃，风机转速在40RPM时，散热管束温度20分钟可由30℃降至0℃以下。顺流区迎风侧下部2行，散热管束温度在-5℃时，风机要马上反转，反转转速控制在40RPM；逆流区迎风面下部3、4行，散热管束温度在-5℃时，要及时进行逆流风机反转，反转转速控制在26RPM。
（二）环境温度-15～-10℃。乏汽流量可基本满足单列管束最小防冻流量，但由于各列分配管进汽分配不均，1、8列分配管离主排汽管道较远，防冻保护流量不足，易造成管束冻结的危害。另因白城冬季西北风较多，受风向及两炉间串风影响，环境温度-13℃以下时，在1、2列间、7、8列间及1、8列背风面加装暖棚。
（三）环境温度-20～-15℃时， 2、3列之间，6、7列之间搭设暖棚。环境温度-25～-20℃。将3、4列之间，5、6列之间搭设暖棚。将1-8列1、8单元风机转速小于同列其他顺流风机转速5RPM。根据调节经验，环境温度在-23℃，负荷380MW时，调整所有运行风机转速至最低。当负荷降到330MW时，全停所有风机，回暖停止。当负荷>330MW并且有上升趋势时，先启动逆流风机，后启动顺流风机。
（四）环境温度-30～-25℃时。将各列棚布搭满，保持风机低转速运行。当出现散热管束大面积在0℃以下时，反转风机运行，防止单元管束冻结。
（五）监盘人员及巡视人员发现管束大面积温度低于20℃时，立即采取降低风机转速运行。管束大面积温度在0℃时，立即控制风机反转。直到管束温度回升至35℃以上时，再正轉风机，逐步增加单元风机转速与本列其他单元风机转速相同。
五、效果及经济效益
冬季，空冷岛通过采取列间搭设暖棚、顺流风机反转、加装测温装置等一系列措施后，在环境温度-17℃以下时，白城发电公司直接空冷凝汽器散热管束未发生冷区或冻结现象，机组背压平均控制在10kpa左右。
六、结束语
列间搭设暖棚、根据环境温度调整棚布间隙保证风机低转速运行、风机反转有效吸收棚布内热量等技术措施成功运用，也为高寒地区其他同类型机组空冷防冻提供了宝贵经验，打破了三排管直接空冷凝汽器不宜在冬季气温低或年气温变化大（年高、低气温之差大）的地区使用格局，为冬季空冷机组安全、经济运行奠定了良好基础。
关键词：直接空冷机组；三排管；冻结原因；降背压有效措施
在我国北方大部分属于内陆城市，为了节约用水新建的机组大多以直接空冷机组居多，另外根据三排管直接空冷凝汽器具有汽侧阻力较小、散热系数较大等优点，因此我公司选用三排管直接空冷凝汽器。本文分析了三排管直接空冷凝汽器管束冻结的原因，并提出了高寒地区三排管直接空冷凝汽器管束防冻及机组最佳经济背压运行所采取的有效措施。
一、白城发电公司空冷凝汽器冻结情况
2012年12月30日夜间环境温度最低降到-26℃，1号机组负荷降至300MW运行。直至31日上午8：00，机组升负荷，汽轮机运行背压随之升高，风机转速也升高。31日19：50，机组负荷500MW，汽轮机背压被迫升高到21～24kPa，明显高于汽轮机平时的运行背压11～13kPa，此时，汽轮机背压与当时的环境气温不相匹配。巡检人员用测温仪直测空冷凝汽器的翅片管时，发现位于第3列（从汽机房向升压站编号）3、4号顺流凝汽器、第6列7、8号顺流凝汽器、第7列1、4号顺流凝汽器及2号逆流凝汽器的管束局部翅片温度均在-21℃以下，表明这些管束已冻结。
为防止管束大面积损坏，被迫采取提高机组背压降低风机转速减少冷空气对流方式，机组运行背压偏离正常控制值，统计2012年12月末至2013年1月中下旬期间1号机组背压，环境温度-22℃～-30℃时，机组背压最高33kPa。
经常超过斯比克厂家提供的冬季机组运行背压设计值（25kPa），提高机组运行背压期间，空冷凝汽器管束冻结情况依然没有得到有效改善，给机组安全、经济运行带来严重隐患。
二、空冷管束冻结的原因
我公司位处风电集中区，机组为纯凝方式。供暖季，我公司机组负荷率（51%左右）偏低，乏汽流量为483.73t/h。当环境温度在-20℃以下时已不能满足单列最小防冻流量。
空冷所需最小热负荷与气温的关系表：
三、采取有效措施
（一）在空冷凝汽器的列与列之间第四层钢架上搭设暖棚，根据环境温度变化，随时可调整棚布之间间隙。通过采取以上措施，消除了直接空冷散热管束内、外侧冷空气对流现象，有效的防止了直接空冷系统散热管束出现冷区或冻结现象。
（二）在保证减速机正常供油的情况下，将风机最低转速由原来的26RPM通过热工控制调整至8RPM，有效降低运行风机最小出力，减少冷风进入，达到空冷管束换热的最佳流量。同时，经过与空冷风机电机厂专家沟通，取消电机逆止器，通过变频调节实现风机反转功能。
四、制定详细调整原则
（一）重点部位测温：由于高寒地区三排管管束温度变化迅速，环境温度在-20℃，风机转速在40RPM时，散热管束温度20分钟可由30℃降至0℃以下。顺流区迎风侧下部2行，散热管束温度在-5℃时，风机要马上反转，反转转速控制在40RPM；逆流区迎风面下部3、4行，散热管束温度在-5℃时，要及时进行逆流风机反转，反转转速控制在26RPM。
（二）环境温度-15～-10℃。乏汽流量可基本满足单列管束最小防冻流量，但由于各列分配管进汽分配不均，1、8列分配管离主排汽管道较远，防冻保护流量不足，易造成管束冻结的危害。另因白城冬季西北风较多，受风向及两炉间串风影响，环境温度-13℃以下时，在1、2列间、7、8列间及1、8列背风面加装暖棚。
（三）环境温度-20～-15℃时， 2、3列之间，6、7列之间搭设暖棚。环境温度-25～-20℃。将3、4列之间，5、6列之间搭设暖棚。将1-8列1、8单元风机转速小于同列其他顺流风机转速5RPM。根据调节经验，环境温度在-23℃，负荷380MW时，调整所有运行风机转速至最低。当负荷降到330MW时，全停所有风机，回暖停止。当负荷>330MW并且有上升趋势时，先启动逆流风机，后启动顺流风机。
（四）环境温度-30～-25℃时。将各列棚布搭满，保持风机低转速运行。当出现散热管束大面积在0℃以下时，反转风机运行，防止单元管束冻结。
（五）监盘人员及巡视人员发现管束大面积温度低于20℃时，立即采取降低风机转速运行。管束大面积温度在0℃时，立即控制风机反转。直到管束温度回升至35℃以上时，再正轉风机，逐步增加单元风机转速与本列其他单元风机转速相同。
五、效果及经济效益
冬季，空冷岛通过采取列间搭设暖棚、顺流风机反转、加装测温装置等一系列措施后，在环境温度-17℃以下时，白城发电公司直接空冷凝汽器散热管束未发生冷区或冻结现象，机组背压平均控制在10kpa左右。
六、结束语
列间搭设暖棚、根据环境温度调整棚布间隙保证风机低转速运行、风机反转有效吸收棚布内热量等技术措施成功运用，也为高寒地区其他同类型机组空冷防冻提供了宝贵经验，打破了三排管直接空冷凝汽器不宜在冬季气温低或年气温变化大（年高、低气温之差大）的地区使用格局，为冬季空冷机组安全、经济运行奠定了良好基础。