直接空冷系統(tǒng)發(fā)生冰凍的原因分析和對策VIP

1、直接空冷系統(tǒng)發(fā)生冰凍的原因分析和對策機電論文直接空冷系統(tǒng)發(fā)生冰凍的原因分析和對策焦東新（大同煤礦集團同達熱電有限公司，山西大同037001 ）摘要:直接空冷系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于北方熱電聯(lián)產(chǎn)機組z冬季供熱與空冷防凍矛 盾突出，防凍措施不到位會直接影響機組安全運行和穩(wěn)定供熱?，F(xiàn)闡述空冷發(fā)生 冰凍的原因、防凍的具體措施及發(fā)生冰凍后的解決辦法。關(guān)鍵詞：直接空冷系統(tǒng)；冰凍；原因；措施；處理方法1直接空冷系統(tǒng)冰凍的原因1.1熱源和冷源不匹配空冷島發(fā)生冰凍源于熱源和冷源的較量，理論上講,進入空冷島的蒸汽攜帶 的熱量只要能使蒸汽凝結(jié)水通過的金屬管道壁溫不低于0 °cz蒸汽或凝結(jié)水 就不會在金屬表面結(jié)冰。如

2、果進入空冷島的熱量不足，難以保證散熱器管束和凝 結(jié)水管道金屬溫度保持0 °c以上z那么凝結(jié)水在此金屬表面上就要結(jié)冰，從而嚴重損壞散熱器管束、凝結(jié)水和進汽管道”產(chǎn)生裂紋變形?？绽湎到y(tǒng)進汽攜帶熱量的多少，與蒸汽流量和蒸汽溫度有關(guān)。空冷系統(tǒng)散熱器的冷源與環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)機轉(zhuǎn)速有關(guān),環(huán)境溫度是影響冷源的主要因素。發(fā)生冰凍主要是冷源和熱源不匹配造成的。熱電廠冬季空冷防凍主要矛盾是 在用戶需要逐漸增加供熱量抽汽量的同時，空冷系統(tǒng)也需要一定的排汽量保證正 常運行。在機組負荷穩(wěn)定的情況下，對外供熱量增大，空冷系統(tǒng)的進汽量就減少, 將導(dǎo)致空冷系統(tǒng)防凍更加困難。1.2設(shè)備缺陷1.2.1進汽蝶閥不嚴是造

3、成空冷系統(tǒng)結(jié)冰的主要原因空冷系統(tǒng)正常運行中,其風(fēng)機轉(zhuǎn)速和各排進汽蝶閥開關(guān)全部自動控制z當(dāng)進 汽量偏低時,控制邏輯根據(jù)真空設(shè)定值和實際真空值偏差大小發(fā)岀關(guān)閉 某街區(qū)進汽蝶閥的指令，該進汽蝶閥關(guān)閉后，如果不嚴有漏量，由于漏入汽量小, 但散熱器冷卻能力強，將導(dǎo)致冷源能量遠遠大于熱源能量，發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。所以, 空冷系統(tǒng)閥門的嚴密性是空冷防凍關(guān)鍵所在。1.2.2空冷系統(tǒng)不嚴漏入空氣當(dāng)空冷系統(tǒng)有漏點時，由于漏入冷空氣使該處溫度下降，凝結(jié)水過冷度增加, 易發(fā)生凍結(jié)。例如:同煤大唐熱電#1機#1排左側(cè)凝結(jié)水母管有3道焊口有裂紋z 在汽缸排汽溫度60 °c時”左側(cè)凝結(jié)水溫度只有10 °c,處

4、理裂紋后,凝結(jié)水溫度升至58 °co所以，空冷系統(tǒng)的嚴密性是空冷防凍的另一個重要因素。2防止冰凍措施2.1熱源側(cè)采取的措施廠家最初防凍邏輯設(shè)計如下：(1)順流保護動作過程：排汽溫度與凝結(jié)水溫差小于8 °c,風(fēng)機轉(zhuǎn)速恢復(fù) 正常邏輯控制。工況一條件:此時逆流保護未動作”順流達保護動作條件；逆流風(fēng)機保持當(dāng) 時轉(zhuǎn)速，順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降。工況二條件：逆流保護已動作，順流保護也動作；當(dāng)15 °c 排汽溫度與凝 結(jié)水溫差 18 °c時”逆流風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降，順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速保持；當(dāng)溫差 18 °c時, 逆流風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降，順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速也下降。(2 )逆流保護動作過程:排

5、汽溫度與空氣管溫差小于10 °c,風(fēng)機轉(zhuǎn)速恢 復(fù)正常邏輯控制。工況一條件:順流保護未動作，逆流保護動作；順流風(fēng)機保持當(dāng)時轉(zhuǎn)速，逆 流風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降。工況二條件：順流保護已動作z逆流保護也動作；當(dāng)15 °c 排汽溫度與空 氣管溫差 18 °c時，順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降，逆流風(fēng)機轉(zhuǎn)速保持；當(dāng)溫差 18 °c時, 順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降,逆流風(fēng)機轉(zhuǎn)速也下降。（3） #1、#3街區(qū)進汽蝶閥、凝結(jié)水、抽空氣管電動門聯(lián)鎖動作：1）當(dāng) 進汽蝶閥關(guān)閉后，20 min后聯(lián)關(guān)凝結(jié)水門;2 ）當(dāng)指令需要投備用街區(qū)時，先 開凝結(jié)水門，后開進汽蝶閥；3 ）空氣管電動門無聯(lián)鎖功能，保持開位。該設(shè)

6、計思路是設(shè)備最完善、不存在缺陷情況下的邏輯控制。但在實際運行中, 發(fā)現(xiàn)廠家原邏輯無法滿足空冷系統(tǒng)有泄漏時的正常運行，通過觀察發(fā)現(xiàn),該邏輯 控制過程存在許多問題。例如：排汽溫度65 °c時，如凝結(jié)水溫45 °c,防凍保護動作，直至風(fēng)機停運。但凝結(jié)水45 °c還不會產(chǎn)生冰凍，此時若防凍保護動作,會導(dǎo)致真空下降，影響機組負荷,熱電廠負荷下降會直接影響對外供熱。所以根 據(jù)運行經(jīng)驗,對空冷冬季的防凍保護邏輯進行了修改”修改后邏輯保護如下:（1 ）順流保護修改：1 ）凝結(jié)水溫度任一 40弋時，報警；同時環(huán)境溫 度 3 °c ,順流保護動作。2 ）環(huán)境溫度 5

7、76;c或凝結(jié)水溫度 45 °c ,順流保 護退岀。3 ）當(dāng)凝結(jié)水溫度之一 40時z如果逆流風(fēng)機已經(jīng)保護（逆流風(fēng)機 正在降速）,則順流風(fēng)機保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速；溫度再下降 35 °c時，順流風(fēng)機開始降 速,而逆流風(fēng)機則繼續(xù)降速。（2）逆流保護修改：1）空氣管溫度35 °c,報警；同時環(huán)境溫度3 °c 時，逆流保護動作。2 ）環(huán)境溫度 5 °c或空氣管溫度 40 °c ,保護退岀。3 ） 當(dāng)空氣管溫度 35 °c時，如果順流已經(jīng)保護(順流風(fēng)機正在降速),則逆流風(fēng)機 維持當(dāng)前轉(zhuǎn)速；當(dāng)空氣管溫度v 30 °c時，逆流風(fēng)機開始降速

8、，而順流風(fēng)機繼續(xù) 降速。4 )凝結(jié)水電動門和空氣管電動門取消聯(lián)鎖功能，備用狀態(tài)也保持全開, 防止進汽蝶閥不嚴，產(chǎn)生的凝結(jié)水無法回至凝結(jié)水箱，使凝結(jié)水在水管內(nèi)發(fā)生凍 結(jié)。2.2冷源側(cè)采取的措施(1)散熱器外部蓋保溫被。散熱器在冬季運行時,發(fā)現(xiàn)個別管束溫度低” 該管束可能是通流能力差、流量小或有漏空氣的地方，這時需將該管束與其周圍 幾根管束包蓋保溫被，用正常溫度管束的熱量加熱溫度偏低管束，保證溫度偏低 管束冬季不凍結(jié)。如是備用街區(qū)進汽蝶閥不嚴,岀現(xiàn)漏汽情況,根據(jù)漏汽情況更 要蓋保溫被，因為街區(qū)停用后進汽蝶閥不嚴空冷系統(tǒng)很容易發(fā)生冰凍。(2 )凝結(jié)水管加裝伴熱裝置。冬季散熱器下聯(lián)箱和凝結(jié)水回水管最易

9、發(fā)生 冰凍，尤其是凝結(jié)水回水管凍，化冰很困難，回水管凍可能導(dǎo)致散熱器的全面損 壞,所以保證下水管的暢通是冬季防凍的首要任務(wù)。首先”將凝結(jié)水電動門的聯(lián) 關(guān)功能取消，改為手動控制，并要求在機組運行中保持全開,各街區(qū)進汽蝶閥關(guān) 閉后不聯(lián)關(guān)相應(yīng)凝結(jié)水門，保證散熱器有凝結(jié)水時及時排至凝結(jié)水箱。運行中觀 察z冬季不關(guān)凝結(jié)水門，由于凝結(jié)水母管的熱汽返入散熱器下聯(lián)箱，能使聯(lián)箱保 持一定溫度。其次，對散熱器下聯(lián)箱和凝結(jié)水管加裝伴熱裝置，臨時解決可在凝 結(jié)水管和下聯(lián)箱外部包電熱毯，防凍技改時可加裝伴熱帶，這樣冬季時就能保證 散熱器下聯(lián)箱和凝結(jié)水管溫度在0弋以上，有少量凝結(jié)水時不存在回水過程中 結(jié)冰情況的發(fā)生。2.

10、3確保進汽蝶閥嚴密空冷系統(tǒng)進汽蝶閥能關(guān)閉嚴密，空冷系統(tǒng)就不會發(fā)生凍結(jié)問題。當(dāng)退出運行街區(qū)的進汽蝶閥不嚴時，漏汽所攜帶的熱量很快就會被冷源帶走，凝結(jié)水很容易 發(fā)生結(jié)冰。所以，保證進汽蝶閥的嚴密性是關(guān)鍵。如要保證閥門的嚴密性，蝶閥開、關(guān)行程的調(diào)整必須嚴格把關(guān)，尤其是蝶閥關(guān)閉位置的調(diào)整必須合適和到位, 最可靠的辦法是，新安裝機組或機組大小修后，檢修人員通過系統(tǒng)人孔門進入排汽管道蝶閥門芯處，直接觀察門芯的準確位置，進行蝶閥開、關(guān)位行程的調(diào)整,只有這樣才能確保每個進汽蝶閥關(guān)閉的嚴密性。2.4查找空冷系統(tǒng)漏點空冷系統(tǒng)有泄漏時,漏氣量大小不同，會表現(xiàn)出不同的運行工況，下面介紹 不同工況的各種現(xiàn)象。冬季散熱器

11、管束泄漏時，如漏氣量小，對凝結(jié)水溫度和空氣管溫度影響不大, 空冷散熱器兩側(cè)凝結(jié)水溫度偏差小，但從外部散熱器可用手感覺到漏空氣管束處 的空氣明顯比其他管束處溫度低。如果漏氣量較大，兩側(cè)凝結(jié)水溫度偏差大，漏 空氣一側(cè)凝結(jié)水溫度低。冬季散熱器下聯(lián)箱泄漏時,首先表現(xiàn)為凝結(jié)水溫度偏低”漏量大時可清楚地 聽到吸氣聲。空冷系統(tǒng)有防凍邏輯保護,當(dāng)凝結(jié)水溫度低至動作值時，風(fēng)機轉(zhuǎn)速 下降直至停止運行，嚴重影響真空值，會引起彳氐真空保護動作。夏季工況時，空冷系統(tǒng)漏空氣，可從凝結(jié)水溫度和空氣管溫度變化判斷岀來, 不管什么地方泄漏,凝結(jié)水過冷度都會增大,排汽溫度和空氣管溫度偏差也大。 啟動備用真空泵后z真空值變化較大，

12、凝結(jié)水溫度和空氣管溫度會升高。岀現(xiàn)這 種現(xiàn)象，可以肯定空冷系統(tǒng)不嚴密，有泄漏。3發(fā)生冰凍的處理方法空冷系統(tǒng)運行中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)部分散熱器管束凍結(jié)時，在專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)下,可以手動干預(yù)邏輯控制進行消冰。在實際運行中，有幾種不同情況采用的不同消 冰方法，效果非常好。(1)街區(qū)在投入狀態(tài)，散熱器下聯(lián)箱和凝結(jié)水管溫度正常，而散熱器部分 管束凍結(jié)變形。這種情況可采取以下辦法：1)降低真空，提高排汽溫度；2 ) 降低凍結(jié)變形管束對應(yīng)的風(fēng)機轉(zhuǎn)速或停止風(fēng)機運行；3 )對變形管束外部包蓋保 溫被；4 )對于供熱機組，可減小本機供熱量z增大鄰機供熱量，使空冷島的蒸 汽量增大。(2 )街區(qū)在退出狀態(tài)，由于進汽蝶閥不嚴導(dǎo)

13、致部分散熱器管束凍結(jié)變形，但散熱器下聯(lián)箱和凝結(jié)水管溫度正常。這種情況可采取以下辦法:1)對變形管 束外部包蓋保溫被；2 )凍結(jié)變形管發(fā)生在停用街區(qū),可手動開啟停用街區(qū)進汽 蝶閥z根據(jù)真空值停用一列正常運行街區(qū)；3 )對于供熱機組，可減小本機供熱 量，增大鄰機供熱量，使空冷島的蒸汽量增大；4 )散熱器管束消冰完畢，該段 散熱器退出運行后,聯(lián)系檢修共同手動校驗該漏汽蝶閥，但注意關(guān)閉位置要合適, 防止關(guān)過頭。(3 )街區(qū)在退出狀態(tài),由于進汽蝶閥不嚴,不僅導(dǎo)致部分散熱器管束凍結(jié) 變形，而且散熱器下聯(lián)箱和凝結(jié)水管也發(fā)生凍結(jié)。這種情況是最危險的冰凍工況, 部分管束的損壞不可避免，此時處理步驟如下：首先，檢

14、查冰凍的管束是否有裂 紋和漏空氣聲，發(fā)現(xiàn)有變形嚴重和裂紋的，必須先對有裂紋的部位進行消冰和焊 接處理，保證系統(tǒng)嚴密性”防止漏空氣導(dǎo)致低真空保護動作；其次，將散熱器下 聯(lián)箱下水口至凝結(jié)水箱管段用火烤通,由下向上逐漸消冰，消冰至下聯(lián)箱下水口后，以下水口為起點，逐漸向下水口兩側(cè)消冰，保證融化的冰水及時排走；然后,采取一切可以使散熱器管束升溫的辦法，使散熱器管束升溫，但切記防止二次冰 凍，二次冰凍是損壞設(shè)備的主要原因。散熱器設(shè)計時考慮了結(jié)冰問題，管束橫斷 面為橢圓結(jié)構(gòu)，對冰凍危害有一定的緩沖，但若發(fā)生二次凍結(jié)會損壞管束。如果蝶閥漏汽處也凍結(jié),此時不可進行手動校門,因為門芯已凍結(jié),強制手 動會損壞閥門。

15、判斷蝶閥是否冰凍的最好辦法就是測量蝶閥前后溫度，蝶閥不嚴 漏汽時,前后溫度有偏差，蝶閥前溫度很高，蝶閥后溫度根據(jù)漏汽量大小有所不 同，但都在0弋以上z如果蝶閥前溫度較高,而蝶閥后溫度基本和環(huán)境溫度一 樣，可以肯定門芯已凍結(jié)，也不存在漏汽情況，此時進汽口全部凍死。岀現(xiàn)這種 情況后，只要保證把散熱器內(nèi)管束的結(jié)冰基本消除,蝶閥及進汽口處不需要消冰, 但必須采取措施保證下聯(lián)箱和凝結(jié)水回水管溫度在0 °c以上,蝶閥及進汽口處 的結(jié)冰等來年自然消化。4空冷系統(tǒng)技術(shù)改造廠家在設(shè)計空冷系統(tǒng)時，沒有充分考慮熱電廠空冷系統(tǒng)的特點,冬季時當(dāng)空冷系統(tǒng)需要保證一定量的熱負荷時，大量的抽汽用于熱網(wǎng)加熱器，使進入空冷島 的熱量大大減少，環(huán)境溫度越低，熱網(wǎng)加熱器抽汽量越大，進入空冷島的蒸汽量越少,