亚（超、超超）临界机组空冷岛冲洗自动化改造与实现

Rebiulding and realization of Auto Flushing in the Sub-Critical Air Cooling Unit’s Air Cooling Island

大唐韩城第二发电有限责任公司                  强智文 王刚

陕西工业技术研究院、西安智源电气有限公司      李爱军

[摘要] 在我国水资源短缺的三北（东北、华北、西北）地区，电厂采用空冷机组是节约当地水资源的有效途径。但采用空冷的机组也存在种种问题，如散热器单元清的洁度会影响机组背压。尤其是夏季酷暑气温高时机组背压高达50KPa，从而影响机组不能满负荷，严重制约机组经济运行及安全满发电。因此需要定期对空冷岛的散热器翅片进行冲洗。本文主要叙述了实现空冷岛自动冲洗的改造方案，提高冲洗效率，降低机组背压。

[Abstract]In the “three north” area of our country,there are short of water,some power plants build air cooling unit in order to save water.But,there are some problems in the air cooling unit,for example,if radiators is dirty, which increase unit’s back pressure.Especially in the torridity summer day,the unit back pressure will increase to 50KPa,so these units don’t work in the full load state.So,these air cooling island’s radiators should often be flushed.This paper depicts project that we rebuild auto flushing in the sub-critical air cooling unit’s air cooling island, in order to incearse flushing efficiency and decrease unit back pressure.

[关键字]空冷机组，空冷岛，机组背压，自动冲洗

[Keywords]Air Cooling Unit, Air Cooling Island,Unit Back Pressure,Auto Flush

1、概述

多年来，随着我国电源建设不断发展，水资源不足已成为制约我国电力工业可持续发展的重要因素之一。我国“三北”地区煤炭资源丰富，但水资源严重匮乏，采用空冷技术后可有效缓解水资源压力，**“三北”地区电力工业可持续发展，以2×600MW空冷机组工程为例，湿冷机组水耗量2600m3/h，空冷机组水耗量520 m3/h，预计每年将比普通二次循环湿冷机组节水1500万吨，节水效益非常明显。但是无论是直接空冷，还是间接空冷电厂，尤其是在我国的三北地区，由于空冷岛长期暴露在空气中运行，空气中的细沙、灰尘，以及大风所产生的杂物等渣质堆积在散热器翅片上，不但会阻碍热交换，而且会影响风扇排气，导致热交换的效率降低，严重时直接影响正常发电效率，因此需要定期对空冷岛的散热器翅片进行冲洗。

2、现有冲洗系统存在的问题

常规对空冷岛散热器的冲洗方式包括高压空气和高压水。高压水的冲洗效果明显优于高压空气，因此，一般空冷岛所采用的冲洗方式为高压水喷射，达到清除散热器污垢的目的。我公司在建设II期3、4号空冷机组时采用了德国GEA公司的高压冲洗控制装置，此套装置冲洗效果良好，但由于整个冲洗过程完全由人工干预实现，因此存在一定的不足之处。

1台600MW机组空冷岛一共有8列A型塔共16面散热器，但是由于GEA公司的冲洗装置成本高昂，我们为每个机组只配备了一套冲洗设备，因此每次只能冲洗一面散热器，效率低下；冲洗完毕后，需要搬动大量设备到另一个通道，才能进行冲洗工作，不仅劳动强度较大，而且效率低，需要较长的时间才能完成准备工作。此外，由于空冷岛上面的温度较高，如果发电机组正常运转时，空冷岛散热器顶部的温度达到70℃，在此温度下，工人无法忍受如果高的工作温度，此时进行冲洗，需要关闭发电机组，使空冷岛散热器温度降低，才能开始冲洗，大大降低了发电机组的正常运转率，使电厂的经济效益明显降低。

因此，迫切需要在空冷岛上安装一套全自动冲洗系统，对整个空冷岛散热器实现自动化无人值守冲洗，以降低人工负担，提高冲洗效率，达到提高发电效率的目的。

3、自动冲洗系统改造与实现

2009年，我公司联合陕西工业技术研究院共同攻关，对II期3、4号空冷机组的空冷岛冲洗系统进行全自动改造。利用现代控制技术和现代检测技术，结合**的电子技术和嵌入式计算技术、工业总线技术，所开发的高科技自动化设备，实现了对散热器翅片及管束的全自动远程控制冲洗，保持散热器翅片清洁，提高散热器的热交换效果，实现降低机组工作背压，从而降低煤耗的目的。

3.1系统总体改造方案

由于3、4号空冷机组空冷岛的每一面散热器都配备了一个冲洗滑梯，要实现全自动冲洗功能，每个滑梯需要配备一套冲洗喷头组件，而且冲洗喷头组件要实现上、下、左、右四个自由度自动进给，并且在A型塔之间需要配置一套控制电缆和冲洗水管；鉴于现场的实际情况，两列A型塔之间的间隙只有60CM，如果水管和电缆在走道的地面拖拉，势必会挡住驱动机构的行进，所以只有将水管和电缆架设在空中，通过滑轮吊在导轨中，驱动机构在驱动滑梯移动时自动拖拽水管和电缆。3、4号空冷机组共有16个A型塔32面散热器，因此系统需要配备32套冲洗模块驱动器和冲洗喷头组件，这些冲洗模块驱动器与中央控制器采用CAN现场总线方式联网，实现集中控制。为了实现远程监控和操作系统的运行，在集控室也配置一套中央控制系统，集控室中央控制系统与现场中央控制器通过现场CAN总线连接。为了实现自定义顺序冲洗功能（冲洗完一面自动切换到下一面冲洗），空冷岛的每个通道的水管上都配置一个电子阀门来控制高压水的通过和禁止。

3.2系统构成

系统由集控室控制器、PLC程控箱、冲洗小车、冲洗小车驱动装置、冲洗滑梯驱动装置、中央控制器（现场中央控制器和集控室中央控制系统）、高压水泵、管道、阀门以及各种辅助材料组成，如下图所示。

集控室控制器用于监控现场工作情况、设置现场工作模式、工作状态反馈、值班员设置等功能。中央控制器实现与集控室控制器的信息交互，根据内部交互算法实现对各个冲洗小车的控制，以及对水泵的控制，人机交互等功能。PLC程控箱实现对每一面散热器翅片进行冲洗控制，用于控制冲洗小车以及冲洗滑梯的移动，以及冲洗状态检测和反馈。

为了监控系统工作情况，除了系统自身采集必要的反馈信号（如各种故障信号和行程开关信息）外，还为每个A型塔之间安装有专用摄像机，这些视频信号通过光纤传输到集控室，以供操控人员掌控系统冲洗情况。

3.3、改造特点

通过一系列改造和设计之后，实现了全自动冲洗的目的，通过系统试运行，取得良好效果，主要有以下特点：

3.3.1、改善了冲洗效果

通过专业设计的冲洗喷头，设定了.佳工作压力和流量自动匹配，实现.佳冲洗效果，优化设计的喷头布置，实现.大化的冲洗覆盖，提高冲洗效率。

3.3.2、提高冲洗效率

无需更换冲洗喷头组件时间，单面散热器翅片冲洗时间由20小时降低为12小时。而且可以实现同时冲洗多面散热器。通过3、4号空冷机组的空冷岛散热器冲洗一次的时间由40天下降至8天，冲洗过程不需要停机。

3.3.3、提高系统可靠性

采用现场CAN总线技术，满足现场抗干扰性能。系统具备较高的灵活性和可扩展性，能够适应不同规模、不同成本的要求，可靠性高，具备较高的环境适应性。

4、系统改造经济效益分析

4.1、数据分析

通过系统试运行表明，空冷岛自动冲洗改造工程有着明显社会经济效益。

我公司的3号机组和4号机组是两台相同的600MW空冷机组。下面有两张同时刻的两台机组运行图表，一张是3号机组的，另一张是4号机组的，3号机组空冷岛没有冲洗，4号机组空冷岛进行了全自动冲洗。图表中绿色线条及绿色文字代表机组负荷，蓝色线条及蓝色文字代表单个风机工作电流，黄色线条及黄色文字代表机组背压。从表中可以看出：3号机组的负荷和4号机组的负荷都是300MW，3号机组单个风机工作电流为148.39A，3号机组背压是12.84KPa；4号机组单个风机工作电流为142.38A，4号机组背压是8.69KPa。

3号机2009年9月16日14时曲线

4号机2009年9月16日14时曲线