1、簡介
河津發(fā)電分公司華澤2x300MW燃煤發(fā)電機(jī)組，采用哈爾濱汽輪機(jī)廠制造的NZK-300-16.7/537/537型亞臨界、～次中間再熟、單軸、雙缸、雙排汽、反動(dòng)式、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)；其直接空冷系統(tǒng)(ACC)由哈蒙公司(HAMON THERMAL EUROPE)整島供貨。
直接空冷系統(tǒng)主要包括：排汽管道、抽真空管道、凝結(jié)水回水管道、空冷凝汽器管束、軸流風(fēng)機(jī)組及高壓水沖洗系統(tǒng)。每臺(tái)機(jī)組的空冷凝汽器分為6個(gè)街區(qū)，每個(gè)街區(qū)由4個(gè)單元（3個(gè)順流單元，1個(gè)逆流單元）構(gòu)成，共24個(gè)冷卻單元。
如圖1，汽輪機(jī)低壓缸排出的乏汽，經(jīng)由一根直徑為6m的排汽管道引出廠房A列墻外，垂直上升到34m高度的空冷平臺(tái)后，由總管分出6根直徑為2,42m的蒸汽分配管，將低壓缸排汽引入空冷凝汽器項(xiàng)部的配汽聯(lián)箱，每組分配聯(lián)箱與一個(gè)街區(qū)的4個(gè)冷卻單元相連接，每個(gè)冷卻單元由12塊冷卻翅片管束和一個(gè)直徑為9.754m的軸流風(fēng)機(jī)組成。12塊翅片管束以接近600角組成等腰三角形的“A”型結(jié)構(gòu)，“A”型結(jié)構(gòu)兩側(cè)分別有6個(gè)管束，其上端同蒸汽分配管聯(lián)接，下端與凝結(jié)水聯(lián)箱聯(lián)結(jié)。當(dāng)乏汽通過聯(lián)箱自上而下流經(jīng)空冷凝汽器的翅片管束時(shí)，由ACC下部的變頻式軸流風(fēng)機(jī)吸入的大量冷空氣逆向流過翅片管的外表面，與管束內(nèi)的蒸汽進(jìn)行表面換熱，蒸汽在翅片管內(nèi)被冷凝而凝結(jié)為水。在順流凝汽器翅片管束內(nèi)，凝結(jié)水的流動(dòng)方向與蒸汽流動(dòng)方向相同，大約80%的蒸汽被冷凝，剩余的蒸汽和不凝氣體進(jìn)入逆流凝結(jié)器。在逆流凝結(jié)器翅片管束內(nèi)，水流和蒸汽方向相反，通過這種流動(dòng)方式，凝結(jié)水可從蒸汽中獲得熱量，避免發(fā)生過冷卻現(xiàn)象而凍結(jié)。
在逆流管束的頂部有1個(gè)管箱，凝汽器中的不凝結(jié)氣體通過管箱上的抽空氣管被抽出，與抽真空設(shè)備相連，能夠比較暢通地將系統(tǒng)中空氣和不凝結(jié)氣體抽出，同時(shí)空冷凝汽器的管柬采用單排管（在目前運(yùn)行的單排管中單機(jī)容量最大），有效地防止了冬季運(yùn)行中因流量不均造成的凍結(jié)。凝結(jié)水聯(lián)箱匯集的凝結(jié)水通過回水管道自流至熱井，由凝結(jié)水泵升壓，送往汽機(jī)的熱力系統(tǒng)，去完成熱力循環(huán)。
2、空冷機(jī)組與濕冷機(jī)組的運(yùn)行特性比較
濕冷機(jī)組的排汽經(jīng)表面式凝汽器，通過循環(huán)冷卻水將其汽化潛熱帶走，受熱的循環(huán)水在水塔內(nèi)通過淋水裝置與空氣接觸進(jìn)行熱交換（蒸笈冷卻），冷卻水溫與大氣的濕球溫度相關(guān)。而空冷機(jī)組的排汽或是通過中間介質(zhì)（循環(huán)冷卻水）經(jīng)密閉的空冷散熱器（間接空冷，如海勒式間接空冷系統(tǒng)），或直接通過空冷凝汽器（直接空冷）與空氣進(jìn)行熱交換，冷卻水溫或凝結(jié)水溫與大氣的干球溫度相關(guān)。大氣干球溫度不但高于濕球溫度，而且干球的晝夜溫差也高于濕球的晝夜溫差。使空冷汽輪機(jī)組的運(yùn)行特性與濕冷汽輪機(jī)相比具有以下特點(diǎn)：
2.1 空冷機(jī)組額定背壓高
因空冷機(jī)組冷卻介質(zhì)為空氣，其與濕冷機(jī)組采用的冷卻水相比冷卻效果要相差很多，其冷卻效果與環(huán)境溫度密切相關(guān)，在同容量機(jī)組相同工況及冷卻條件下，濕冷機(jī)組的背壓要明顯低于空冷機(jī)組。同容量濕冷機(jī)組的額定背壓為4.9kPa左右，而空冷汽輪機(jī)的額定背壓一般在13～18kPa之間。300MW直接空冷機(jī)組的額定背壓為16kPa。
2.2空冷機(jī)組背壓變幅大
由于大氣干球溫度的晝夜溫差變化大，且一年四季的溫度變化范圍更大，故空冷汽輪機(jī)的背壓晝夜變化大，一年四季的背壓變化范圍更大。濕冷汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓范圍為4.9～11.8kPa，而空冷汽輪機(jī)的運(yùn)行背壓為9～50kPa，空冷汽輪機(jī)的背壓變化范圍是濕冷汽輪機(jī)的3～4倍。通常濕冷汽輪機(jī)夏季的浦發(fā)背壓為11.8kPa，而空冷汽輪機(jī)夏季的滿發(fā)背壓為30～35kPa左右，空冷機(jī)組夏季的運(yùn)行背壓高出濕冷機(jī)組3倍左右。例如分析我公司#4號(hào)機(jī)在2009年6月21日0:00—6月22日0:00期間24h的機(jī)組出力，從中可以看出一天中機(jī)組背壓的變化在15—45kPa，達(dá)到了30kPa的變化量。由于在高氣溫、高背壓條件下，機(jī)組附加的排熱量及空冷凝汽器翅片管臟污和真空惡化等原因，機(jī)組的背壓超出設(shè)計(jì)數(shù)值。機(jī)組背壓在一定的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和一定的負(fù)荷情況下，還受到當(dāng)時(shí)氣象條件（風(fēng)向風(fēng)速）的較大影響，使得滿發(fā)背壓達(dá)到45kPa。
3、影響真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的因素
汽輪機(jī)真空值是影響汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要指標(biāo)，而真空系統(tǒng)嚴(yán)密性是影響汽輪機(jī)真空的重要原因之一。真空嚴(yán)密性下降，汽輪機(jī)的真空下降，會(huì)對(duì)運(yùn)行機(jī)組造成的不利影響，一是其真空下降，機(jī)組效率下降；二是空氣漏入凝結(jié)水中會(huì)使凝結(jié)水溶氧升高，腐蝕汽輪機(jī)、鍋爐設(shè)備，影響機(jī)組的安全運(yùn)行；三是機(jī)組在寒冷季節(jié)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度低于+2℃時(shí)將導(dǎo)致凝結(jié)水結(jié)冰，使空冷換熱管束損壞，加速空冷系統(tǒng)的漏空，所以在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，真空是一項(xiàng)非常重要的參數(shù)，～直受到格外的關(guān)注。
因真空系統(tǒng)的漏空氣量與負(fù)荷有關(guān)，負(fù)荷不同，處于真空狀態(tài)的設(shè)備、系統(tǒng)范圍不同，凝汽器內(nèi)的真空也不同，漏空氣量也不同，而且相同的空氣漏入量，在負(fù)荷不同時(shí)真空下降的速度也不一樣。
直接空冷系統(tǒng)真空系統(tǒng)體積龐大，300MW機(jī)組真空系統(tǒng)容積是相同容量濕冷機(jī)組真空容積的5-6倍，要保持與濕冷機(jī)組相同的空氣漏入量，對(duì)如此龐大的直接空冷凝汽器的嚴(yán)密性要求應(yīng)嚴(yán)格得多。
除了上面所論述的負(fù)荷和系統(tǒng)范圍外，直接空冷機(jī)組還存在著受環(huán)境溫度、大氣壓力、冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、當(dāng)時(shí)的氣象條件（如風(fēng)速、風(fēng)向等）的影響。按照常規(guī)的濕冷機(jī)組的試驗(yàn)方法，將負(fù)荷穩(wěn)定維持在80%額定負(fù)荷下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，直接空冷機(jī)組還要受到在試驗(yàn)過程中上述條件變化的影響，直接影響了直接空冷機(jī)組的嚴(yán)密性試驗(yàn)的結(jié)果，所以直接空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)不宜采用濕冷機(jī)組的驗(yàn)收指標(biāo)和試驗(yàn)方法。
4試驗(yàn)方法步驟和注意事項(xiàng)
1)因真空嚴(yán)密性試驗(yàn)受外界室外氣象條件（如大風(fēng)，雷陳雨等）影響較大，而且在進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組背壓將大幅變化，所以在進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)盡量選擇室外氣象條件相對(duì)較好的情況下進(jìn)行。
2)考慮到真空系統(tǒng)的漏空氣量與機(jī)組負(fù)荷有關(guān)，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持機(jī)組有功負(fù)荷不低于240MW（80%額定負(fù)荷）且穩(wěn)定。投入AGC控制的機(jī)組，在試驗(yàn)過程中應(yīng)解除AGC，同時(shí)將機(jī)爐協(xié)調(diào)控制(CCS)解除，將機(jī)組切換為DEH的“閥位”控制方式，穩(wěn)定鍋爐燃燒工部及機(jī)前參數(shù)，保證汽輪機(jī)的進(jìn)汽量不變。由于直接空冷系統(tǒng)的真空容積龐大，為真實(shí)反映空冷凝汽器的漏入空氣，建議在每次試驗(yàn)時(shí)負(fù)荷應(yīng)一致，主蒸汽流量保持不變，以便于進(jìn)行后續(xù)的嚴(yán)密性分析和比較。
3)空冷機(jī)組運(yùn)行背壓受到冷卻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的影響，為了減少空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾，空冷風(fēng)機(jī)必須根據(jù)當(dāng)時(shí)負(fù)荷，解除轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)整，在試驗(yàn)期間應(yīng)保持某一個(gè)固定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如果在試驗(yàn)過程中，風(fēng)機(jī)始終處于“背壓”控制方式，則在試驗(yàn)過程中隨著背壓的升高，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將自動(dòng)加大，測量計(jì)算出的嚴(yán)密性試驗(yàn)的結(jié)果將比實(shí)際值偏低，不能如實(shí)地反映真實(shí)系統(tǒng)的嚴(yán)密情況。
4)低壓軸封供汽壓力對(duì)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的結(jié)果有直接影響，為了盡可能真實(shí)地反映嚴(yán)密性，建議在實(shí)驗(yàn)前將低壓軸封的供汽壓力盡量提高至最高允許壓力，以便于最大限度地減少從汽輪機(jī)低壓軸封漏入空冷凝汽器的空氣量，這個(gè)壓力應(yīng)根據(jù)不同機(jī)組的軸封系統(tǒng)特點(diǎn)決定。
5)在試驗(yàn)期間，為了保證直接空冷機(jī)組的安全運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)機(jī)組的背壓運(yùn)行曲線將機(jī)組背壓控制在安全的范圍內(nèi)，同時(shí)應(yīng)留出足夠的安全裕量。
由于在試驗(yàn)期間機(jī)組背壓總體趨勢是升高的，同時(shí)還受到在試驗(yàn)期間環(huán)境氣象條件的干擾。在惡劣氣候條件下（如室外突然大風(fēng)），機(jī)組在幾分鐘內(nèi)背壓會(huì)突然直線上升幅值達(dá)到15kPa以上，所以在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)對(duì)當(dāng)時(shí)的氣象條件進(jìn)行分析，盡可能在氣象條件好的時(shí)段進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)比汽機(jī)跳閘背壓留出至少25kPa的安全背壓裕量，一般進(jìn)行空冷嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)機(jī)組背壓應(yīng)不高于30KPa。
6)在試驗(yàn)前，應(yīng)檢查確認(rèn)備用真空泵處于良好備用狀態(tài)，備用真空泵啟動(dòng)試驗(yàn)正常，然后進(jìn)行試驗(yàn)前的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的記錄。
7)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)期間應(yīng)記錄的參數(shù)有：當(dāng)時(shí)的大氣壓力；環(huán)境溫度{當(dāng)時(shí)的風(fēng)向、風(fēng)速：試驗(yàn)期間的負(fù)荷；低壓軸封供汽壓力：新蒸汽及再蒸汽的壓力、溫度以及流量；空冷風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等。
8)試驗(yàn)前的參數(shù)記錄完成后，停止運(yùn)行真空泵。
9)由于直接空冷凝汽器內(nèi)的真空體積相當(dāng)大，所有真空泵停止運(yùn)行后，機(jī)組背壓一般不會(huì)馬上變化，所以應(yīng)等待一段時(shí)間，待背壓開始上升后正式開始試驗(yàn)。嚴(yán)密性較好的機(jī)組從停止真空泵運(yùn)行到背壓開始上升的時(shí)間一般有1—2min的延時(shí)；同時(shí)，在背壓升高的前幾分鐘，其下降速度往往不準(zhǔn)確，所以建議記錄開始時(shí)間應(yīng)從停止真空泵運(yùn)行后的5min開始，每30秒記錄一次各相關(guān)參數(shù)。
10)試驗(yàn)過程中應(yīng)維持主汽溫度、汽壓穩(wěn)定并嚴(yán)密監(jiān)視各軸承振動(dòng)、低壓缸排汽溫度、軸向位移、差脹等參數(shù)的變化。
11)濕冷機(jī)組嚴(yán)密性試驗(yàn)的方法規(guī)定共做5min，以后3min的背壓平均上升速度作為試驗(yàn)結(jié)果。我們建議，直接空冷機(jī)組在背壓允許的安全范圍內(nèi)，進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)間應(yīng)適當(dāng)長一些，收集盡可能多的參數(shù)，以便于對(duì)其整理分析后得出修正后的試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)，由于氣象條件等不確定因素的干擾，我們建議試驗(yàn)一般進(jìn)行15分鐘，以后10分鐘的背壓平均上升速度作為試驗(yàn)結(jié)果，取較長時(shí)間的平均值作為原始的試驗(yàn)依據(jù)。
5真空嚴(yán)密性試驗(yàn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
目前國內(nèi)尚未制訂出直接空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國對(duì)濕冷機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是“真空下降率小于400Pa/nun為合格”，真空系統(tǒng)在同樣的空氣漏入率（容積率）的情況下，濕冷機(jī)組真空嚴(yán)密性的影響要比直接空冷系統(tǒng)真空嚴(yán)密性的影響小得多。直接空冷機(jī)組的真空系統(tǒng)十分龐大，而且由于排汽管道和空冷散熱元件都是焊接結(jié)構(gòu)，原則上不應(yīng)漏氣，故機(jī)組容許的漏空氣量應(yīng)與水冷機(jī)組大致相同，設(shè)計(jì)上抽真空設(shè)備通常也是按HEI標(biāo)準(zhǔn)的漏氣量配置。因此，作為真空嚴(yán)密性驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的平均每分鐘真空下降值，對(duì)于直接空冷機(jī)組應(yīng)按真空系統(tǒng)容積增大的比例相應(yīng)縮小。一般直接空冷機(jī)組的真空系統(tǒng)容積約為水冷機(jī)組的3-4倍。據(jù)此，直接空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，建議為平均每分鐘真空下降值不大于100 Pa。如果真空下降值大于上述數(shù)值，說明真空系統(tǒng)有額外的漏量，應(yīng)進(jìn)行真空找漏，除檢查汽輪機(jī)組通常易漏的部位外，還須對(duì)空冷系統(tǒng)找漏，主要是各焊口、人孔門、爆破膜等接口。
三門峽富通新能源科技有限公司銷售風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)等風(fēng)機(jī)設(shè)備。
