摘要：大唐克旗煤制气自备电厂，两台100MW抽凝式直接空冷机组，空冷凝汽器为江苏双良供货。文中根据机组历年冬季运行经验对直接空冷系统防冻事宜进行总结、分析，探析了空冷机组冬季运行的防冻措施及注意事项等。

关键词：直接空冷;冬季运行;防冻。

1.直接空冷凝汽器基本概况

内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司自备电厂（以下简称“克旗电厂”），采用7*470t/h高压、单锅筒、自然循环、褐煤锅炉及2*100MW抽凝式直接空冷机组。

克旗电厂空冷凝汽器为江苏双良公司供货，采用单排椭圆管椭圆翅片结构。每台机组空冷凝汽器成4列×3排布置，共12个冷却单元，每个顺流冷却单元由8片管束组成，每个逆流冷却单元由10片管束组成，逆流单元设置在每列的第二单元。顺、逆流单元迎风面面积（单个）均为201.35㎡，迎风面流速均为2.38m/s，空冷凝汽器顺、逆流单元总散热面积分别186459m2 、116537m2。选配直径8.91m 风机，全部采用变频调速，电机功率132kW，风机风量479m3/s。

空冷凝汽器设计主要气象条件：典型年环境温度-33.2℃～37.8℃，年平均汽温2.8℃，年平均大气压90kPa。选取夏季满发环境温度28℃，外界自然风风速为3.0m/s。

2.直接空冷系统的流程及原理

空冷凝汽器由“A”屋顶型翅片管排构成。每组空冷列包含3个冷却单元（2个顺流单元和1个逆流单元）。空冷平台下方布置的轴流风机强制冷却空气流过翅片进行换热，空冷平台外围由挡风墙包围，将热空气出口与冷空气入口分开，阻止热风回流。

机组排汽通过蒸汽分配管进入顺流冷凝管束顶部的翅片管束。蒸汽在管束下行过程中被部分冷凝（约80%蒸汽），凝结水和部分未凝蒸汽通过凝结水下联箱收集，并在重力作用下排入汽轮机排汽装置，再由凝结水泵送至除氧器。剩余蒸汽通过与凝结水下联箱底部连接的逆流冷凝管束逆向流动冷凝，不凝气体在逆流冷凝管束顶部附近汇集，被吸入逆流冷凝管束顶部布置的抽空气管道，再由真空泵组抽吸并最终排至大气。

3.直接空冷凝汽器冬季冻结原因

由于空冷凝汽器散热面积大，冬季运行尤其机组处于空负荷或低负荷时，当流量较小的蒸汽进入空冷凝汽器管束后，在由上而下的流动过程中，管束中的蒸汽与外界冷空气进行热交换后不断凝结，其凝结水在自身重力的作用下，沿管壁向下流动的过程中，即使将全部风机停运，由于环境温度远低于水的冰点温度，导致其过冷度不断增加，并不断在冷却管束的下部冻结，从而造成冷却管束内的蒸汽发生滞流，最终使空冷管束冻坏。

另外，机组空冷系统在正常运行中，如果调整不当或负压系统泄漏量过大时，在冷却空气量过剩的情况下，空冷系统中漏入的过量空气在管束内对热蒸汽形成阻滞，降低了管束内热蒸汽的流动速度直至形成阻塞，从而导致管束局部过冷，导致出现冻结现象。

可见直接空冷凝汽器冬季冻结程度与外界气象条件、空冷凝汽器的进汽参数（汽量、温度、时长等）、空冷风机的运行调控、空冷系统真空漏点等方面因素有关。

4.直接空冷系统冬季启动的控制

直接空冷机组冬季启动面临最大困难就是空冷凝汽器管束的防冻，主要原因是汽轮机冲转之前，有部分蒸汽不可避免地进入空冷凝汽器管束且进汽量非常小，这部分蒸汽进入空冷凝汽器管束内会不同程度的凝结结冰。

所以机组启动过程中是无法保证空冷凝汽器管束不发生结冰现象的，关键是在结冰不严重的情况下尽快将机组带到一定负荷，使结冰情况不再发展，然后随着机组负荷的增加并通过合理调控空冷风机，对整个空冷凝汽器管束进行解冻。因此，需要合理安排机组启动的各项工作。

4.1启动前准备工作

入冬前完善空冷系统各抽空气管道、凝结水管道及相关阀门的保温和伴热系统。

空冷平台漏风治理：对空冷平台、空冷风机室、挡风墙、各表计接口等进行全面检查，对漏风点进行封堵，预防冷风短路。

准备若干苫布，在异常情况下当风机停用仍然不能满足防冻要求时，用苫布将风机口封住，避免冷风对流冻结。同时准备合适尺寸的棉被，用于空冷散热器局部过冷时防冻。

机组启动前的试验中，必须进行对空冷岛抽空气阀、抽汽隔离蝶阀、凝结水回水阀进行开关活动试验，保证正常，开关到位、动作灵活。

4.2直接空冷机组冬季启动

4.2.1冬季启动遵循的一般原则

安排白天启动。利用相对高的环境温度和日照条件，进行机组冬季启动;

退出部分空冷凝汽器散热器，只保留启动列。启动前关闭空冷凝汽器配汽管道进汽隔离阀及相关抽真空阀、凝结水阀。

4.2.2直接空冷机组冬季启动操作

冬季机组启动时，尽可能缩短汽机抽真空的时间。为减少轴封漏汽进空冷岛的量，要尽可能晚投轴封。机组背压不宜保持过低，一般保持30～40kPa即可。

主汽管道暖管时，需控制主汽疏水阀门开度并间断开启，避免疏水开启过大，在保证充分疏水的情况下，尽可能减少空冷岛的进汽量。

汽机参数满足冲转要求后应尽快冲转，同时保证电气系统满足机组并网条件，一旦冲转定速正常后立即进行机组并网操作，尽量减少暖机环节，缩短冲转、并网时间，机组并网后根据缸温尽快接带高负荷以满足空冷岛进汽要求。

空冷島进汽以后，必须设专人对空冷岛各列冷凝器下联箱及冷凝器管束进行就地温度实测，同时严密监视凝结水温度及抽气温度，保证各处温度稳步升高，如发现某处温度长时间不变或有降低趋势时，必须立即增加空冷岛进汽量，同时就地检查温度异常空冷列进汽隔离阀、抽真空阀、凝结水阀实际开关状态。

并网前尽可能只投运启动列，确需投入其他列时应投运排汽隔离阀最不严密的（应限制空冷列在并网前全部投运）。风机需要投入运行，应就地实测各列下联箱凝结水温度全部高于50℃，且抽空气温度均已大于35℃后，方可允许投入风机，风机应按序启动即2号→3号→1号。风机启动后应限制其最高转速（≯20Hz），防止冷却风机转速无限制升高后空冷凝汽器容易局部过冷而受冻。