浅谈冬季间接冷却塔防寒防冻措施

雒飞通

摘要:冷却塔是火力发电厂用于降低汽轮机循环水温的重要辅助设施，对机组的经济运行起着至关重要的作用，包括间接冷却塔和直接冷却塔两种。受地域水资源不足的限制，国电库尔勒发电有限公司汽轮机循环水冷却系统采用间接冷却塔。间接冷却塔采用冷却三角散热器作为换热设备，由于冷却三角换热器在材料选择及制造工艺上的特殊要求，在严寒天气时，冷却三角散热器极易发生冻裂事故，严重威胁汽轮机循环水系统安全运行，因此冬季间接冷却塔的冷却三角换热器的防冻显得更为重要，尤其当机组发生事故时，运行值班员往往想的是如何确保主机设备安全运行或停运，从而忽视冷却三角散热器的防冻问题，因此本文提出一系列冬季间接冷却塔防寒防冻的措施，以增强运行人员对冷却三角散热器防寒防冻的技术水平，从而提高间接冷却塔系统运行的安全性及经济性 。

关键词：散热器、防冻

引言：

国电库尔勒发电有限公司为热电联产项目，采用带自然通风冷却塔的两机一塔表凝式间接空冷系统（ISC）。空冷散热器采用塔外垂直布置方式，两台机组的冷却扇段采取交错布置。冷却塔冷却三角散热器材质为铝合金，其具有轻质化、散热效率高、制造工艺简单、防腐性好等优点，但是其强度相对较低，极易在冬季发生冻裂事故。间接冷却塔冷却三角散热器一旦冻裂，将威胁汽轮机循环水系统安全运行，同时因检修周期长而造成机组经济性下降。因此冷却塔冷却三角散热器在冬季退出过程中的防冻措施显得尤为重要，故应在间接冷却塔冷却三角散热器正常运行时，采取一系列措施保证各机构根据运行条件及时正确动作，防止冷却三角散热器受冻；在间冷却塔扇区退出时，散热器内的存水完全排放干净，避免因阀门不严或故障导致散热器内存有积水，进而使其内积水结冰导致散热器管束胀裂。对此，本人提出一系列有效措施来提高冬季间接冷却塔系统运行安全性。

一、间冷塔扇段冷却三角散热器防寒防冻前准备工作（每年10月上旬执行）

1. 检查各扇段排气立管至回水管道手动门处于全开状态，否则手动开启
2. 运行人员对所有扇段逐一进行程控泄水试验，发现程控泄水无法完成时，及时联系检修处理，确保程控泄水可靠
3. 运行人员对所有冷却三角散热器百叶窗进行关闭试验，关闭不严密的百叶窗及时联系检修处理
4. 检查各扇段散热器及其管道伴热带投入正常

二、间冷塔系统扇段防冻保护逻辑

根据间接冷却塔系统的特点，设置间接冷却塔系统扇段三级保护程序和紧急泄水保护热工逻辑。

1. 扇段一级防冻保护程序的内容：

在冬季运行模式下(环境温度<2℃)，冷却塔处于自动运行。

触发条件：扇段回水温度（三取中）小于27℃，且没有触发二、三级防冻保护。

执行动作：发出一级防冻保护报警并抑制该扇段的百叶窗开度（开度增大的方向受抑制）。

复位条件：扇段回水温度（三取中）大于30℃，解除百叶窗的开度抑制。

2. 扇段二级防冻保护程序的内容：

在冬季运行模式下(环境温度<2℃)，冷却塔处于自动运行。

触发条件：扇段回水温度（三取中）小于25℃或者任一扇段冷却三角回水壁温小于20℃，且未触发三级防冻保护。

执行动作：发出二级防冻保护报警，并将该扇段的百叶窗关闭。

复位条件：扇段回水温度（三取中）大于27℃或者，任一扇段冷却三角回水壁温大于25℃。

3. 扇段三级防冻保护程序的内容：

在冬季运行模式下(环境温度<2℃)，冷却塔处于自动运行

触发条件：扇段回水温度（三取中）小于20℃或者任一扇段冷却三角回水壁温小于16℃。

执行动作：发出三级防冻保护报警，延时300S，发出扇段泄水请求，延时600S,发出紧急泄水请求。

复位条件：扇段回水温度（三取中）大于25℃或者，任一扇段冷却三角回水壁温大于20℃

说明：三级保护触发时，运行人员应尽快增加负荷或提高系统循环流速增加扇段的温度来避免扇进行保护性泄水。防冻保护是按级触发，且只显示当前处在的防冻级别。夏季工况下防冻保护自动解除

4. 紧急泄水保护的内容：

冬季运行模式下，当扇段泄水故障，或循环水泵故障停运时，紧急泄水阀可自动或手动打开，实施紧急泄水，保护冷却三角免受冻害。

触发条件：在冬季运行模式下(环境温度<2℃)，任意扇段泄水故障或者循环水泵故障停运时。

执行动作：发出紧急泄水保护请求，并报警。提示运行人员进行紧急泄水操作，运行人员根据机组的实际的运行情况，手动投入紧急泄水保护程序。紧急泄水阀开启后，所有扇区的水将在3 min内泄至地下储水箱，确保散热器内的水不会结冰。

复位条件：手动关闭紧急泄水阀

三、做好间接冷却塔紧急泄水操作

由于间接冷却塔的汽轮机循环水进、回水管设置的紧急泄水阀存在误动的风险，故我厂的紧急泄水阀重锤已被千斤顶顶死且插入定位销，若此时机组发生异常状况，则需要开启紧急泄水阀，泄掉该机组5个扇段冷却三角散热器中的循环水，具体操作步骤如下：

1. 检查两台机组主机循环水系统为单元制
2. 就地确认需要操作紧急泄水阀的位置，避免走错间隔，导致误操作
3. 确认紧急泄水阀本体顶部卸荷阀与紧急泄水阀管道垂直，若平行则无法泄水
4. 拔掉目标紧急泄水阀定位销
5. 站在围栏外且在紧急泄水阀对侧用脚手架敲击千斤顶底部，打掉千斤顶
6. 在DCS画面或就地开启该机组主冷、热循环水水管紧急泄水阀，将该机组所有扇段冷却三角散热器内循环水排放干净

备注：泄水完毕后，若需恢复循环水系统，则关闭该机组主冷、热水管紧急泄水阀后，插上定位销并联系检修加装千斤顶。

四、严格按照冬季运行模式下(环境温度<2℃)退扇段操作步骤进行操作（以5号扇段为例）：

1. 关闭5号扇段所用冷却三角散热器百叶窗，检查百叶窗是否关严，否则联系检修处理，确保百叶窗关闭严密
2. 确保5号扇段冷却三角散热器及其管道伴热带投入正常
3. 检查5号扇段排气立管至回水管道手动门处于全开状态，否则手动开启
4. 开启5号扇段进、回水管联络手动门
5. 微开5号扇段进水电动门后放水手动门，有水流出后关闭（确保该放水手动门畅通）
6. 微开5号扇段回水电动门前放水手动门，有水流出后关闭（确保该放水手动门畅通）
7. 对5号扇段冷却三角散热器进行泄水操作，泄水完成后全开5号扇段进水电动门后放水手动门和回水电动门前放水手动门，检查应无水流出或有少量水流出但持续时间较短，若水量大或长时间流水立即联系检修加关5号扇段进、回水电动门，否则应重新对该扇段冷却三角散热器进行充水，充水时循环水进塔温度＞40℃，充水后保持百叶窗处于关闭状态，待水循环建立后可适当开启该扇段冷却三角散热器百叶窗
8. 泄水完毕且5号扇段进、回电动门关闭严密后，对5号扇段进回水电动门及冷却三角散热器百叶窗相关执行机构停电

五、严格执行间接冷却塔系统退扇段注意事项：

1. 扇段泄水优先采用程控泄水，若程控泄水失败则必须手动干预
2. 扇段泄水完成后确保该扇段进水电动门后放水手动门及回水电动门前放水手动门处于全开位置
3. 程控泄水过程中，冷却三角散热器百叶窗关闭失败会中断扇段泄水程序，并发泄水失败报警，必须人为操作
4. 程控泄水过程中，任一阀门的打开或关闭失败都会中断扇段泄水程序，并发泄水失败报警，必须人为操作
5. 冬季扇段泄水时，就地必须有操作人员，必要时手动操作阀门的开启或关闭，避免出现进、回侧任一泄水电动阀不能被打开，或扇区任一进、回水电动阀不能完全关闭而造成管束冻结甚至胀裂的情况发生

六、结束语

在冬季间接冷却塔冷却三角散热器的安全运行尤为重要，若因设备或人为原因导致冷却三角散热器管束胀裂，则会造成大量人力、物力及财力的浪费，同时会因扇段退出造成机组背压升高进而导致机组煤耗上升，若大量冷却三角换热器冻裂退出可能导致机组负荷受限，产生电网两个细则的考核，故运行人员应熟练掌握并执行冬季间接冷却塔冷却三角散热器的防冻措施，确保系统安全运行。

参考文献：

【1】王凯;600 MW超临界机组空冷系统冬季运行防寒防冻研究[J];山东电力技术;2018年05期

【2】梁金丽;赵典满;350MW机组间接空冷系统冬季防冻控制及系统优化[J];冶金动力;2015年02期