发电厂直接空冷凝汽器新型防冻监测设计(国建刚.pdf

2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 发电厂直接空冷凝汽器的新型防冻监测设计 国建刚 贾 杰 田振宇 （内蒙古电力勘测设计院 内蒙古 呼和浩特 010020 ） 摘 要：本文对直接空冷凝汽器 A 型塔管束结构及工作原理进行了分析，提出空冷凝汽器顺流管束的下端比逆 流管束更容易结冰。采用直接空冷凝汽器A型塔管束温度场在线监测系统可以有效监测空冷凝汽器被冻问题的发生， 并详细介绍了直接空冷凝汽器A型塔管束温度场在线监测系统设计实施方案。 关键词：温度场；测温电缆；K/D结构；A 型塔 1 前言 火力发电厂直接空冷机组经过近几年的快速发展，已成为山西、内蒙等富煤少水地区的主力机 型，单机容量从几十兆瓦发展到现在的 1000MW。直接空冷系统以其换热温差大，冷凝效果好，占 地少，节省投资等优点成为这些地区新建电厂的首选。 但是根据目前直接空冷机组的冬季运行情况来看, 由于我国北方冬季寒冷，加上空冷散热器露 天布置，散热器被冻时有发生，而空冷散热器的主要部件都是进口部件，这就给电厂带来很大的经 济损失，所以直接空冷机组防冻问题的妥善解决,直接关系到空冷机组运行的安全性和经济性。 2 直接空冷凝汽器冷流体空气进、出口温度监测的必要性 目前空冷机组监测的排汽压力、排汽温度、抽气温度、凝结水温度等参数都是蒸汽侧参数，而 对空冷凝汽器进出口空气温度即空气参数几乎不作任何监控。 空冷凝汽器是把管外空气和管内蒸汽强制对流换热，使管内蒸汽冷凝的表面式换热器。根据传 热学理论，管内蒸汽凝结放热的热量 Qn=Dn ×（hn-hsn ），式中 Dn 为汽轮机排汽量，hn 为汽轮机 排汽焓，hsn 为空冷凝汽器的凝结水焓；管外空气吸收的热量Qa=GaCp(t1-t2)，式中Cp 为空气定压 热容，Ga 为空气流量，t1 为空冷凝汽器出口空气侧的温度，t2 为空冷凝汽器入口空气侧的温度。换 热平衡时，有 Qn=Qa 。 从换热器的理论到各种各样的换热器应用，都要测量其冷流体和热流体的进出口温度，如高压 加热器给水进出口温度、进汽温度及疏水温度，低压加热器凝结水进出口温度、进汽温度及疏水温 度，空气预热器的进出口烟温及其一、二次风的进出口温度。唯有大型空冷系统到目前为止没有进 出口空气温度的测量。之所以造成这种局面是因为空冷系统过于庞大，要想比较全面的测量空冷系 统空气温度，至少需要几千个测点，而用传统的温度测量元件如热电偶或热电阻成本太高。所以， 2346 2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集 其它 采用具有现场总线技术的测温电缆监测直接空冷凝汽器空气进、出口温度是对传统直接空冷的一种 新型监测设计。 3 直接空冷凝汽器温度场在线监测系统简介 直接空冷凝汽器 A 型塔管束温度场在线监测系统是以特制的测温电缆测量每个空冷凝汽器管束 进出口空气温度，测温电缆内含智能温度传感器，由智能温度传感器采集到的数据实时传到前置 器，然后由前置器通过信号转换后利用现场总线技术上传到上位机或 DCS, 由各个空冷凝汽器管束 进出口空气温度组成直接空冷凝汽器A 型塔管束实时温度场，通过上位机或DCS 对实时温度场数据 的分析和整理，制定出最优化的防冻保护措施方案。直接空冷凝汽器A 型塔管束温度场在线监测系 统如图 1。 图 1 直接空冷凝汽器 A 型塔管束温度场在线监测系统 4 空冷凝汽器容易冻结的部位及防冻原理分析 4.1 散热管截面结构的影响 空冷凝汽器管束截面有单排管、双排管和三排管三种结构，三种管型结构间的流动特性是不同 的，防冻原理也不同。因为单排管的大扁管截面形状是应用较多的一种形状，因此这里以单排管空 冷管束的特点进行分析。 2347 2013 年全国发电厂热工自动化专业年会论文集