專利名稱：用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪發(fā)電機組冷卻系統(tǒng)，特別是涉及一種用于超臨界或者超超臨界火力發(fā)電廠汽輪機組末端冷卻的JCSTCJet Condenser steel exchangers，噴射式凝汽器結(jié)合鋼制散熱器)間接空冷系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
汽輪發(fā)電機組的冷卻技術(shù)，包括濕冷技術(shù)和空冷技術(shù)，濕冷技術(shù)是散熱器主要采用水來進行冷卻，據(jù)統(tǒng)計，一臺1000麗濕冷機組的耗水量高達2200m3/h，這就限制了我國〃三北〃缺水地區(qū)電力工業(yè)的發(fā)展?？绽浼夹g(shù)是散熱器主要采用空氣進行冷卻，是一種節(jié)水效果顯著的新技術(shù)，若采用空冷技術(shù)后，火電廠可以節(jié)約用水80%以上，1000MW機組的耗水量可降低到450m3/h左右，因此空冷技術(shù)為我國北方富煤缺水地區(qū)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)保障。近年來，國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)了數(shù)臺300MW、600MW空冷電站，運行實踐證明直接空冷機組雖然初投資小，但對外界風環(huán)境比較敏感，運行費用較高，間接空冷機組雖然初投資稍高一些，但抵御外界大風的能力較強，運行費用較低。目前，國際上用于發(fā)電廠機組末端冷卻的間接空冷系統(tǒng)有兩種，一種是海勒式間接空冷系統(tǒng)；另一種是哈蒙式間接空冷系統(tǒng)。海勒式間接空冷系統(tǒng)采用的是噴射式凝汽器和福哥型鋁管鋁片散熱器的一種間接空冷系統(tǒng)，其散熱器垂直布置在空冷塔周圍；哈蒙式間接空冷系統(tǒng)采用的是表面式凝汽器和鋼管鋼片散熱器的一種間接空冷系統(tǒng)，其散熱器水平布置在冷卻塔內(nèi)。下面分別進行詳細介紹一、海勒式間接空冷系統(tǒng)海勒式間接空冷系統(tǒng)主要由噴射式凝汽器和裝有福哥型散熱器的空冷塔構(gòu)成。福哥型散熱器是由外表面經(jīng)過防腐處理的圓形鋁管、套以鋁翅片的管束組成的冷卻三角，系統(tǒng)中的冷卻水是高純度的中性水，中性冷卻水進入噴射式凝汽器直接與汽輪機排汽混合并將其冷凝，受熱后的冷卻水絕大部分由冷卻水循環(huán)泵送至空冷塔散熱器，經(jīng)與空氣對流換熱冷卻后通過調(diào)壓水輪機將冷卻水再送至噴射式凝汽器進入下一個循環(huán)。受熱的循環(huán)冷卻水的極少部分經(jīng)凝結(jié)水精處理裝置處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)。海勒式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點是采用噴射式凝汽器，傳熱效果好；其缺點是在循環(huán)冷卻水和給水混合在一起時，凝汽器為碳鋼材質(zhì)，空冷散熱器為鋁材質(zhì)，存在鋼-鋁腐蝕問題，整個系統(tǒng)必須采用高純度中性水，使機組給水水質(zhì)控制和處理困難，對超臨界機組尤為突出。目前，國際上應(yīng)用海勒系統(tǒng)投運的機組在300MW等級。二、哈蒙式間接空冷系統(tǒng)哈蒙式間接空冷系統(tǒng)是由表面式凝汽器與裝有鋼管鋼片散熱器的空冷塔組成。與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用表面對流換熱的空冷塔代替蒸發(fā)冷卻換熱的濕冷塔，用堿性除鹽水代替循環(huán)水，用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)代替開敞式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。哈蒙式間接空冷系統(tǒng)類似于濕冷系統(tǒng)，不同之處冷卻水系統(tǒng)密閉循環(huán)，優(yōu)點是冷卻水系統(tǒng)與汽水系統(tǒng)分開，兩者水質(zhì)可按各自要求控制。哈蒙式間接空冷系統(tǒng)缺點是表面式凝汽器端差大，在配置相同規(guī)模的空冷散熱器時，熱力循環(huán)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷系統(tǒng)和方法，能夠使噴射式凝汽器采用普通的堿性水，解決現(xiàn)有技術(shù)對水質(zhì)要求較高、熱力循環(huán)效率低的技術(shù)問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷系統(tǒng)，包括鋼制噴射式凝汽器，用于將汽輪機排出的乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱， 并獲得受熱冷卻水；循環(huán)水泵組，用于將所述受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水；鋼制散熱器，安裝在空冷塔周圍，所述鋼制散熱器用于將所述升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，以獲得所述冷卻水；水輪機，用于在所述冷卻水送至所述鋼制噴射式凝汽器的過程中對所述冷卻水進行調(diào)壓，同時回收能量；采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接所述鋼制噴射式凝汽器，所述給水系統(tǒng)用于補充所述冷卻水。優(yōu)選地，上述的間接空冷系統(tǒng)中，還包括凝結(jié)水精處理裝置，用于將所述受熱冷卻水的一部分進行凝結(jié)精處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)，所述受熱冷卻水的一部分占所述受熱冷卻水總量的1. 5%至2. 5%。優(yōu)選地，上述的間接空冷系統(tǒng)中，所述鋼制噴射式凝汽器的端差所處的范圍為 0. 4°C至0. 6°C，所述鋼制噴射式凝汽器的材質(zhì)為碳鋼。優(yōu)選地，上述的間接空冷系統(tǒng)中，所述鋼制散熱器為鋼制翅片管散熱器，是由外表面經(jīng)過熱浸鋅防腐處理的橢圓形鋼管、套以鋼翹片的管束組成的冷卻三角，所述冷卻三角垂直布置在所述空冷塔外圍。優(yōu)選地，上述的間接空冷系統(tǒng)中，所述循環(huán)水泵組為負壓進水；所述鋼制噴射式凝汽器的冷卻水噴射壓頭由所述水輪機調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，上述的間接空冷系統(tǒng)中，所述冷卻水為除鹽水，并且在密閉循環(huán)狀態(tài)的水系統(tǒng)中循環(huán)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷方法，包括如下步驟鋼制噴射式凝汽器將汽輪機排出的乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱，并獲得受熱冷卻水；循環(huán)水泵組將所述受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水；安裝在空冷塔周圍的鋼制散熱器將所述升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，以獲得所述冷卻水；在所述冷卻水送至所述鋼制噴射式凝汽器的過程中，水輪機對所述冷卻水進行調(diào)壓；
采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接所述鋼制噴射式凝汽器，補充所述冷卻水。優(yōu)選地，上述的方法中，還包括凝結(jié)水精處理裝置將所述受熱冷卻水的一部分進行凝結(jié)精處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)，所述受熱冷卻水的一部分占所述受熱冷卻水總量的 1. 5%至 2. 5%。本發(fā)明至少存在以下技術(shù)效果1)該系統(tǒng)采用鋼制翅片管空冷散熱器，與噴射凝汽器以及整個給水系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)相同，則水質(zhì)控制簡單易行，只要采用常規(guī)的堿性水工況，就能控制設(shè)備和管道腐蝕的發(fā)生。2)相對于海勒式間接空冷系統(tǒng)，本發(fā)明可以降低對水質(zhì)的要求，解決了海勒式間接空冷系統(tǒng)難以應(yīng)用在300MW級以上超臨界機組的技術(shù)難題，并且降低了水處理成本。3)相對于哈蒙式間接空冷系統(tǒng)，本發(fā)明噴射凝汽器，汽輪機排出的乏汽與冷卻水在噴射式凝汽器內(nèi)直接接觸混合換熱，端差約0.5°C，端差小，換熱效果好，熱力循環(huán)效率
尚ο4)本發(fā)明中，由于冷卻水在循環(huán)冷卻過程中完全為密閉循環(huán)運行，因此不產(chǎn)生水的損耗，理論上該系統(tǒng)耗水為零，是一種節(jié)水型的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)。5)本發(fā)明中，循環(huán)水泵為負壓進水，凝汽器冷卻水噴射壓頭由水輪機調(diào)節(jié)，同時回收系統(tǒng)能量。6)本發(fā)明中，采用鋼制翅片管空冷散熱器，冷卻三角垂直布置在空冷塔外圍，空冷塔體型小，基建投資省。


圖1為本發(fā)明的JCST間接空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的JCST間接空冷方法的步驟流程圖。其中，附圖標記說明如下鍋爐1，過熱器2，汽輪機3，鋼制噴射式凝汽器4，凝結(jié)水泵5，凝結(jié)水精處理裝置 6，凝結(jié)水升壓泵7，低壓加熱器8，除氧器9，給水泵10，高壓加熱器11，循環(huán)水泵組12，水輪機13，鋼制散熱器14，空冷塔15，旁路節(jié)流閥16，發(fā)電機17。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對具體實施例進行詳細描述。圖1為本發(fā)明實施例提供的JCST間接空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷系統(tǒng)，包括用于將汽輪機3排出的乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱，并獲得受熱冷卻水的鋼制噴射式凝汽器4 ；用于將所述受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水的循環(huán)水泵組12 ；用于將所述升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，以獲得所述冷卻水的鋼制散熱器14，所述鋼制散熱器14安裝在空冷塔15周圍；用于在所述冷卻水送至所述鋼制噴射式凝汽器的過程中對所述冷卻水進行調(diào)壓，同時回收能量的水輪機13;用于補充所述冷卻水并采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接所述鋼制噴射式凝汽器。其中，所述鋼制散熱器14為鋼制翅片管散熱器，是由外表面經(jīng)過熱浸鋅防腐處理的橢圓形鋼管、套以鋼翹片的管束組成的冷卻三角，所述冷卻三角垂直布置在所述空冷塔 15外圍?？梢?，本發(fā)明汲取了現(xiàn)有間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)點，采用噴射式凝汽器和鋼制翅片管散熱器組成的JCST間接空冷系統(tǒng)，具有海勒式間接空冷系統(tǒng)噴射式凝汽器換熱效果好的優(yōu)點，同時采用鋼制翅片管散熱器，解決了海勒系統(tǒng)鋼鋁兩種不同材質(zhì)水質(zhì)控制和處理的困難。是建設(shè)超臨界間接空冷機組的理想方案。如圖1所示，在鋼制噴射式凝汽器4內(nèi)，由汽輪機3排出的乏汽與冷卻水直接接觸混合換熱之后，乏汽凝結(jié)將潛熱傳遞給冷卻水，受熱后的冷卻水絕大部分由循環(huán)水泵組12 升壓后送至空冷塔15周圍的鋼制翅片管散熱器內(nèi)，經(jīng)與空氣對流換熱冷卻后通過水輪機 13再送至噴射式凝汽器進入下一輪循環(huán)。2%左右的冷卻水經(jīng)凝結(jié)水精處理裝置后送至汽輪機回熱系統(tǒng)。因此，本發(fā)明實施例提供的JCST間接空冷系統(tǒng)還包括用于將所述受熱冷卻水的一部分進行凝結(jié)精處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)的凝結(jié)水精處理裝置6，所述受熱冷卻水的一部分占所述受熱冷卻水總量的1. 5%至2. 5%。所述凝結(jié)水精處理裝置6 —端連接凝結(jié)水泵5，另一端連接凝結(jié)水升壓泵7，然后依次連接低壓加熱器8、除氧器9、給水泵10、高壓加熱器11、最后送至鍋爐1，鍋爐1產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過過熱器2后推動汽輪機3，汽輪機3帶動發(fā)電機17發(fā)電。所述鋼制噴射式凝汽器4的端差所處的范圍為0. 4°C至0. 6°C，優(yōu)選為0. 5°C，所述鋼制噴射式凝汽器4的材質(zhì)為碳鋼。所述循環(huán)水泵組12為負壓進水；水輪機13為調(diào)壓水輪機，并聯(lián)有旁路節(jié)流閥16。所述鋼制噴射式凝汽器4的冷卻水噴射壓頭由所述水輪機13 調(diào)節(jié)。所述冷卻水為除鹽水，并且在密閉循環(huán)狀態(tài)的水系統(tǒng)中循環(huán)。圖2為本發(fā)明的JCST間接空冷方法的步驟流程圖，如圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷方法，包括如下步驟步驟201，鋼制噴射式凝汽器將汽輪機排出的乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱，并獲得受熱冷卻水；步驟202，循環(huán)水泵組將所述受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水；步驟203，安裝在空冷塔周圍的鋼制散熱器將所述升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，以獲得所述冷卻水；步驟204，在所述冷卻水送至所述鋼制噴射式凝汽器的過程中，水輪機對所述冷卻水進行調(diào)壓；步驟205，采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接所述鋼制噴射式凝汽器，補充所述冷卻水。上述方法還包括凝結(jié)水精處理裝置將所述受熱冷卻水的一部分進行凝結(jié)精處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)，所述受熱冷卻水的一部分占所述受熱冷卻水總量的1.5%至 2. 5%。
本發(fā)明的案例之一，即2臺600MW超超臨界空冷機組采用本發(fā)明的JCST間接空冷系統(tǒng)。相比哈蒙式間接空冷系統(tǒng)，熱力循環(huán)效率提高0.5%，機組煤耗降低以上，兩臺 600MW超臨界空冷機組每年節(jié)省標準煤18000噸；相比海勒式間接空冷系統(tǒng)，解決了鋼鋁兩種不同材質(zhì)下水質(zhì)控制和處理難題，水質(zhì)控制簡單易行，兩臺60(MW超臨界空冷機組水處理系統(tǒng)的投資節(jié)省300萬元。由上可知，本發(fā)明實施例所述的JCST間接空冷系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢1)該系統(tǒng)采用鋼制翅片管空冷散熱器，與噴射凝汽器以及整個給水系統(tǒng)設(shè)備材質(zhì)相同，則水質(zhì)控制簡單易行，只要采用常規(guī)的堿性水工況，就能控制設(shè)備和管道腐蝕的發(fā)生。2)相對于海勒式間接空冷系統(tǒng)，本發(fā)明可以降低對水質(zhì)的要求，解決了海勒式間接空冷系統(tǒng)難以應(yīng)用在300MW級以上超臨界機組的技術(shù)難題，并且降低了水處理成本。3)相對于哈蒙式間接空冷系統(tǒng)，本發(fā)明噴射凝汽器，汽輪機排出的乏汽與冷卻水在噴射式凝汽器內(nèi)直接接觸混合換熱，端差約0.5°C，端差小，換熱效果好，熱力循環(huán)效率
尚ο4)本發(fā)明中，由于冷卻水在循環(huán)冷卻過程中完全為密閉循環(huán)運行，因此不產(chǎn)生水的損耗，理論上該系統(tǒng)耗水為零，是一種節(jié)水型的工業(yè)冷卻水系統(tǒng)。5)本發(fā)明中，循環(huán)水泵為負壓進水，凝汽器冷卻水噴射壓頭由水輪機調(diào)節(jié)，同時回收系統(tǒng)能量。6)本發(fā)明中，采用鋼制翅片管空冷散熱器，冷卻三角垂直布置在空冷塔外圍，空冷塔體型小，基建投資省。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷系統(tǒng)，其特征在于，包括鋼制噴射式凝汽器，用于將汽輪機排出的乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱，并獲得受熱冷卻水；循環(huán)水泵組，用于將所述受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水；鋼制散熱器，安裝在空冷塔周圍，所述鋼制散熱器用于將所述升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，以獲得所述冷卻水；水輪機，用于在所述冷卻水送至所述鋼制噴射式凝汽器的過程中對所述冷卻水進行調(diào)壓，同時回收能量；采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接所述鋼制噴射式凝汽器，所述給水系統(tǒng)用于補充所述冷卻水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接空冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括凝結(jié)水精處理裝置，用于將所述受熱冷卻水的一部分進行凝結(jié)精處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)，所述受熱冷卻水的一部分占所述受熱冷卻水總量的1. 5%至2. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接空冷系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼制噴射式凝汽器的端差所處的范圍為0. 4°C至0. 6°C，所述鋼制噴射式凝汽器的材質(zhì)為碳鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接空冷系統(tǒng)，其特征在于，所述鋼制散熱器為鋼制翅片管散熱器，是由外表面經(jīng)過熱浸鋅防腐處理的橢圓形鋼管、套以鋼翹片的管束組成的冷卻三角，所述冷卻三角垂直布置在所述空冷塔外圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接空冷系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)水泵組為負壓進水；所述鋼制噴射式凝汽器的冷卻水噴射壓頭由所述水輪機調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的間接空冷系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻水為除鹽水，并且在密閉循環(huán)狀態(tài)的水系統(tǒng)中循環(huán)。
7.一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷方法，其特征在于，包括如下步驟鋼制噴射式凝汽器將汽輪機排出的乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱，并獲得受熱冷卻水；循環(huán)水泵組將所述受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水；安裝在空冷塔周圍的鋼制散熱器將所述升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，以獲得所述冷卻水；在所述冷卻水送至所述鋼制噴射式凝汽器的過程中，水輪機對所述冷卻水進行調(diào)壓；采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接所述鋼制噴射式凝汽器，補充所述冷卻水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的間接空冷方法，其特征在于，還包括凝結(jié)水精處理裝置將所述受熱冷卻水的一部分進行凝結(jié)精處理后送至汽輪機回熱系統(tǒng)，所述受熱冷卻水的一部分占所述受熱冷卻水總量的1. 5%至2. 5%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于超臨界機組或者超超臨界機組的間接空冷系統(tǒng)和方法，其中，間接空冷系統(tǒng)包括鋼制噴射式凝汽器，用于將乏汽與冷卻水進行直接接觸混合換熱；循環(huán)水泵組，用于將受熱冷卻水進行升壓以獲得升壓冷卻水；鋼制散熱器，用于將升壓冷卻水與空氣進行對流換熱冷卻，獲得所述冷卻水；水輪機，用于在所述冷卻水送至鋼制噴射式凝汽器的過程中對所述冷卻水進行調(diào)壓，同時回收能量；采用堿性水工況運行的給水系統(tǒng)，連接鋼制噴射式凝汽器，用于補充所述冷卻水。本發(fā)明能夠使噴射式凝汽器采用普通的堿性水，解決了海勒式間接空冷系統(tǒng)難以應(yīng)用在300MW級以上超臨界機組的技術(shù)難題，水質(zhì)控制系統(tǒng)簡單易行，降低了水處理系統(tǒng)的投資。
文檔編號F28F21/08GK102562183SQ20101061578
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者柴靖宇 申請人:中國電力工程顧問集團公司