空冷岛温度场技术改造分析

空冷岛温度场技术改造分析

王志华

（山西昱光发电有限责任公司036900）

摘要：分析了昱光电厂空冷岛扇区防冻保护中温度测点存在的问题，并进行了分析和解决。

关键词：扇区；温度测点；防冻保护；经济性

1、概述

山西昱光发电有限责任公司2*300MW机组，采用间接空冷系统冷却汽轮机的排汽。间接空冷系统采用的是海勒式自然通风间接空冷系统，海勒式间接空冷系统采用具有凝结水水质的循环冷却水，在喷射混合式凝汽器中喷成水膜与汽轮机排汽直接接触将其凝结。循环冷却水吸热升温后大部分经循环水泵输送至空冷塔的空冷散热器冷却，通过水轮机调压并回收部分能量后进入凝汽器。循环冷却水中的一小部分作为凝结水，经凝结水泵送到凝结水精处理装置，再经凝结水升压泵送到汽轮机热力系统。

该空冷系统是由匈牙利EGI的海勒教授所创建，其特点是基管及翅片均为纯铝（99.5﹪）制成，在集束基管上配以大面积的板式翅片代替通用的每根基管配置翅片的制造工艺。

2、空冷凝汽器容易冻结的部位及防冻原理分析

空冷岛有194个24m高和4个12m高的冷却三角垂直布置在塔的圆周，在塔入口、大门上方有4个12m高的冷却三角代替24m高的冷却三角。冷却三角分成5个并联的独立的扇区-每个扇区由20个冷却三角组成，只有1号机组的1号扇区和2号机组的2号扇区因有烟道通过仅有19个三角。24/12m高的冷却三角为自支撑单元，便于安装。它有一个三角性截面的刚性框架，两个面的角度大约为49.07°组成24/12m长、2.4m宽的换热板（柱），而剩余的第三面为空气入口，配备了齿轮驱动的百叶窗。

扇区主管道和散热器之间由膨胀节连接，此设计确保了冷却水管和换热器能经受起由热膨胀和/或地震引起的额外载荷和位移。

热水的母管由每个扇区的中间，经汇集管向所有的冷却三角供水，因此空冷扇区容易冻结的部位，主要在每个扇区两侧末端的冷却三角上。为了避免在冬季出现任何冻结，主要通过电动百叶窗来以便控制通过散热器的空气流量进行防冻，也可关闭部分冷却扇段，增加其它剩余冷却扇段流量防冻等。

3、现状问题及解决思路

以前冬季百叶窗的开度，主要根据扇区冷却三角的表面温度来确定。此测量方式主要有以下几个问题：

1）温度测点与接触面不能保证紧密贴合。原测量方式是通过测温元件直接和扇区冷却三角的散热片紧贴来传导温度，运行当中热胀冷缩及散热片的振动等，导致元件和散热片不能紧密贴合，导致所测温度不能够真实正确的反映X柱水温。而且冷却三角的散热片为铝片，不能通过焊接来固定测点。

2）温度测点数量少。原测点只有4个，而且因测量的是冷却三角散热面的温度，对于一个冷却三角，有背风面和迎风面，所以需要安装两个测点。4个测点只能反映出两个冷却三角处的温度，不能反映整个扇区的温度分布。

3）温度测点安装位置没有靠近末端。扇区是从中间供水，从中间往两端，通过母管将水通过冷却三角来冷却，扇区两个末端的三角水温是最低的，而原来测点安装位置不能反映出最末端冷却三角处的温度。

新的解决办法是，百叶窗开度通过冷却三角的出水温度来控制。和以前的测量方式比较，有以下优点：

1）更快速和准确的反映温度。新的测点安装在冷却三角的出水温度管上，该管为碳钢材质，可以通过在管外壁上焊接导温片，及时准确地反映冷却三角的出水温度。

2）温度测点数量增加。新的测量方式每个扇区温度测点为8个，只需一个测点就可以反映出该冷却三角的出水温度，因此，新的测量方式可以在每个扇区测量8个冷却三角的出水温度。

3）温度测点位置合理分布。因每个扇区大约19至20个扇区，在两个末端分别安装一个测点，然后每间隔一个冷却三角安装一个测点，最终形成80个测温点环绕空冷岛一周，形成一个温度场，对空冷岛达到全方位无死角监视。

4、改造后总结

1）安全可靠性方面

在每个扇区两侧的冷却三角的膨胀节下方，有约6-10CM高的铁质回水管，其材质为碳钢，可以焊接导热片，导热片的曲面斜率按照管道的直径制作，这样就可以将导热片紧密得贴合到管道上，然后将温度元件紧固到导热片上，就可以及时准确地测量管道温度。

①原扇区冷却三角X柱的测温通道，安装在距离扇区两侧末端第4个三角散热片上，每侧两个，每个扇区4个，共40个测点。利用这40个测点的电缆，通过加装小接线盒的方式，将新安装位置中的两个测点，经由该电缆送回DCS。实现相关的自控控制和逻辑保护功能。

②其余需增加的40个温度测点，通过新增电缆，将其接入到智能前端。智能前端固定到电缆桥架侧。智能前端将温度汇集后，通过通讯光钎及相应的光电转换器等元件，通讯到每台机的MODEBUS管理器上，再传送到DCS画面，供运行人员监视，进行综合判断。

和以前的测量方式比较，新的测量方式不仅比原来的测量方式更快更准，同时满足相关自动控制和逻辑保护的功能。而且因为其数量比原来多，分布合理，所以使运行人员能更全面了解空冷各个角度的温度分布情况，进行更加精细和准确的操作。在尽量降低出水温度的同时，增加了空冷扇区防冻的可靠性，使空冷在冬季运行更加安全。

2）、经济性分析

改造完成后，通过对扇区不同冷却三角回水温度的把握，控制相应冷却三角百叶窗以合适的开度，降低了总的循环水出水温度，减少循环水的流量，循环泵在低温环境下可以单泵运行。从而减少厂用电，减少煤耗。

经过对2015年和2016年的11月份数据比较。空冷岛循环水出水平均温度由29度降到22度。如图：

此次技改总费用（包括材料、设备、施工等）为30万左右，未来十年的维护费用按10万元计算，则未来十年总的投入为40万元。

未来十年的净受益为736.5-40=696.5万，则每年电厂发电成本减少约69万左右，因此此次技改提升了我厂的效益。

经过半年多的运行情况和数据表明，空冷塔温度场的技术改造消除了原有的安全隐患，提高了设备运行的安全性和可靠性，同时也为公司节约了成本，提升了效益。

作者简介：

王志华，山西昱光发电有限责任公司，热控主管