專利名稱：電廠冷卻系統(tǒng)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電廠冷卻系統(tǒng)及其操作方法。
背景技術(shù)：
圖I示出傳統(tǒng)的海勒式冷卻系統(tǒng)或換言之間接干式冷卻系統(tǒng)的示意圖。該冷卻系統(tǒng)包括直接接觸冷凝器11，其利用在間接干式冷卻塔12中重冷卻的冷卻水將來自渦輪10的廢汽冷凝。利用由馬達(dá)17驅(qū)動(dòng)的冷卻水泵16將在直接接觸冷凝器11中溫?zé)岬睦鋮s水供入管道15中的冷卻塔12。已知海勒冷卻系統(tǒng)包括所謂的回?zé)崾剿啓C(jī)(recuperative water turbine) 18,其構(gòu)建于源自冷卻塔12并流向直接接觸冷凝器11的冷卻水支流中。其主要任務(wù)是有用地吸收對(duì)于將冷卻水返回至直接接觸冷凝器11來說為不必要的升高高度(下落)。水輪機(jī)18回收的電力有助于驅(qū)動(dòng)冷卻水泵16的馬達(dá)17的操作，從而減少了馬達(dá)17的能量需求。驅(qū)動(dòng)冷卻水泵16的馬達(dá)17 (電動(dòng)馬達(dá))有兩個(gè)軸端。它在一側(cè)與冷卻水泵16相連而在另一側(cè)與水輪機(jī)18相連,從而創(chuàng)建一個(gè)以一個(gè)公共軸操作的水機(jī)組。該方法披露于例如匈牙利專利說明書152 217中。傳熱必需的空氣流(氣流)由間接干式冷卻塔12提供。該氣流可以是自然通風(fēng)(煙 效應(yīng))，也可以是人工氣流(通風(fēng)器氣流)?，F(xiàn)有技術(shù)的冷卻塔12具有一個(gè)或更多個(gè)散熱單元13，其將待吸收的熱轉(zhuǎn)移至周圍的空氣中，并且冷卻系統(tǒng)還包括除氣結(jié)構(gòu)部件14，其限定除氣空間，該除氣空間與散熱單元13的流動(dòng)空間的頂部相連。一般來說，現(xiàn)有技術(shù)的散熱單元13為水平排列或沿冷卻塔12的外周直立的三角冷卻單元(冷卻三角，cooling delta)，并被分成區(qū)段，其中與同一個(gè)區(qū)段相關(guān)的多個(gè)三角冷卻單元具有共同的冷卻水入口和共同的除氣結(jié)構(gòu)部件14。該除氣結(jié)構(gòu)部件14通常包括連接同一個(gè)區(qū)段的多個(gè)三角冷卻單元頂部的除氣環(huán)線、和已知本身與其相連的直立突出的除氣架管。在傳統(tǒng)海勒式冷卻系統(tǒng)的操作過程中，來自渦輪10的廢汽由供至直接接觸冷凝器11的冷卻的冷卻水冷凝。為了改善蒸汽再循環(huán)的效率，在直接接觸冷凝器11中必須確保負(fù)壓。是具有適當(dāng)?shù)睦鋮s額量的冷卻塔12確保達(dá)到這一負(fù)壓的。排出的蒸汽冷凝的結(jié)果是，冷卻水在直接接觸冷凝器11中被溫?zé)帷責(zé)岬睦鋮s水由冷卻水泵16從直接接觸冷凝器11的負(fù)壓空間中排出，然后冷卻水泵16將其供至位于三角冷卻單元頂部的架管。除氣架管甚至可達(dá)到三角冷卻單元頂部上方6至8米處，在操作過程中冷卻水位可達(dá)到三角冷卻單元頂部上方I至2米處。除氣架管的頂部開放，因此大氣壓力普遍存在于冷卻水上方。需要如此確定冷卻水泵16的升高高度將冷卻水從直接接觸冷凝器11的負(fù)壓中提高到架管中的大氣壓力，此外還以克服前進(jìn)支流的液壓阻力的方式從直接接觸冷凝器11的水位提高到架管的高得多的水位。冷卻水流返回到直接接觸冷凝器11的驅(qū)動(dòng)力是普遍存在于直接接觸冷凝器11的大氣壓力和負(fù)壓(蒸汽冷凝器殼體壓力)之間的壓力差、以及架管的水位和直接接觸冷凝器11的水位之間的測(cè)地差。該驅(qū)動(dòng)力克服返回支流和直接接觸冷凝器11的液壓阻力。然而，可用的驅(qū)動(dòng)力比克服液壓阻力所需要的驅(qū)動(dòng)力高得多。為了吸收這一額外的驅(qū)動(dòng)力，通常應(yīng)用節(jié)流閥或更符合成本效益的技術(shù)方案，回?zé)崾剿啓C(jī)18。從上述關(guān)于傳統(tǒng)海勒式冷卻系統(tǒng)披露的內(nèi)容可明白，冷卻水泵16并非設(shè)計(jì)用于克服整個(gè)冷卻水回路的液壓阻力，而是用于更高的負(fù)載。因此，必須具有水輪機(jī)18使得可相對(duì)成本有效地(比使用節(jié)流閥有效得多)利用不必要的升高高度(下落)。然而，水輪機(jī)18的應(yīng)用必然也帶來?yè)p失，這些損失來自冷卻水泵16和水輪機(jī)18的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電廠冷卻系統(tǒng)及其操作方法，其減少或消除現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案的缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的尤其是創(chuàng)建一種電廠冷卻系統(tǒng)及其操作方法，其使得能夠減少或消除冷卻水的返回支流的不必要的升高高度(下落)，并免除應(yīng)用回?zé)崾剿啓C(jī)的必要性。由此，可減少循環(huán)冷卻水所需的電力，并可能應(yīng)用具有較低的升降高度的冷卻水
栗。 本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)如果在除氣結(jié)構(gòu)部件(根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，其向大氣壓力開放)的內(nèi)部空間維持低于大氣壓力的壓力，即負(fù)壓，可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。因此，本發(fā)明是根據(jù)權(quán)利要求I的電廠冷卻系統(tǒng)或根據(jù)權(quán)利要求8的操作方法。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案限定于從屬權(quán)利要求中。


以下將參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的示例性實(shí)施方案進(jìn)行說明，其中圖I是現(xiàn)有技術(shù)的海勒式冷卻系統(tǒng)的示意圖，圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的電廠冷卻系統(tǒng)的示意圖，圖3是圖2的一個(gè)細(xì)節(jié)的放大和補(bǔ)充示意圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案的電廠冷卻系統(tǒng)的示意圖，以及圖5是進(jìn)一步的優(yōu)選的技術(shù)方案的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所使用的方法的一個(gè)特征在于，在散熱單元13中(即，在三角冷卻單元頂部的架管中)產(chǎn)生低于大氣壓力的壓力一負(fù)壓。根據(jù)本發(fā)明，負(fù)壓的定義(如在本領(lǐng)域通常應(yīng)用的那樣)為在直接接觸冷凝器11的蒸汽冷凝器殼體中產(chǎn)生的壓力，該壓力通常低于大氣壓力，例如，它通常低于O. 3巴。維持在除氣結(jié)構(gòu)部件14所限定的除氣空間中的負(fù)壓或任何程度的低于大氣壓力的壓力即帶來以下有益效果冷卻水泵16不必克服也存在于前進(jìn)支流中的大氣壓力，因此在返回支流中的冷卻水的驅(qū)動(dòng)力也將更低。因此，根據(jù)本發(fā)明的電廠冷卻系統(tǒng)包括一種裝置，其能夠?qū)⒊龤饪臻g的壓力保持在低于大氣壓力的程度，該裝置優(yōu)選為負(fù)壓維持裝置。通過舉例，本發(fā)明可以兩個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案實(shí)施。這些實(shí)施方案的共同特征是，適合維持在除氣空間中的負(fù)壓的裝置包括設(shè)計(jì)為將除氣結(jié)構(gòu)部件的除氣空間可控地密封以與環(huán)境空氣隔離的真空密封閥、以及與所述除氣空間相連的真空管線。
根據(jù)圖2所示的第一實(shí)施方案，真空密閉閥19設(shè)置于接近三角冷卻單元頂部，因此下方相連并僅示出的真空管線20通常在水位以下與除氣空間鄰接，所述水位是通過維持在除氣空間中的負(fù)壓而產(chǎn)生。優(yōu)選的是，在每個(gè)區(qū)段中使用一個(gè)真空密封閥19，并且它們優(yōu)選固定在構(gòu)成除氣結(jié)構(gòu)部件14的部分的架管上。真空密閉閥19通過啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)的操作而被關(guān)閉，甚至在三角冷卻單元被填充之前，經(jīng)由真空管線20在三角冷卻單元中產(chǎn)生負(fù)壓。然后除氣結(jié)構(gòu)部件14的位于真空密閉閥19下方的部分代表其中維持低于大氣壓力的壓力一負(fù)壓的空間。在填充三角冷卻單元之后，在操作狀態(tài)下，用冷卻水填充真空密閉閥19下方的空間。圖3顯示了圖2的一個(gè)部分的放大和更詳細(xì)的圖。真空管線20連接到負(fù)壓產(chǎn)生裝置23，優(yōu)選所謂的噴射器，其也確保直接接觸冷凝器11是在負(fù)壓狀態(tài)下。真空管線20包括可控的排氣閥21，在產(chǎn)生負(fù)壓過程中當(dāng)開始操作時(shí)，排氣閥21打開。作為除氣單元，散熱單元13的流動(dòng)室頂部上的球閥22 (其允許相對(duì)較小通過量)用于轉(zhuǎn)移在操作過程中最終積聚的空氣。 不斷地對(duì)散熱單元13優(yōu)選三角冷卻單元的區(qū)段進(jìn)行排水。例如，在維護(hù)期間和當(dāng)存在霜凍風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，這可能是必要的。在這種情況下，將可控和機(jī)動(dòng)的真空密閉閥19打開并通過閥門控制將真空管線20與除氣空間分開，這時(shí)提供其傳統(tǒng)功能，即集成在除氣結(jié)構(gòu)部件14中的除氣環(huán)線和相關(guān)的直立突出除氣架管允許冷卻水從三角冷卻單元排出。在圖4所示的第二實(shí)施方案中，真空管線20與當(dāng)維持在所述除氣空間中的負(fù)壓的情況下存在的水位以上的除氣空間相連，即優(yōu)選與架管相連。如上所述那樣，通過適當(dāng)控制真空密閉閥19和排氣閥21實(shí)施使系統(tǒng)處于負(fù)壓/排水狀態(tài)下的操作。真空管線20使除氣架管受到抽吸作用，這提高了架管中的水柱的高度。除氣結(jié)構(gòu)部件14以及優(yōu)選地集成于其中的架管應(yīng)被安裝在這樣的高度，使得抽吸作用并未將冷卻水抽入直接接觸冷凝器11的蒸汽冷凝器殼體中。易于看出，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案也可與提高直接接觸冷凝器11的水位的方法結(jié)合；該方法示于圖5(其中，為簡(jiǎn)單起見，未示出負(fù)壓產(chǎn)生單元，即產(chǎn)生低于大氣壓力的壓力的單元)。由于直接接觸冷凝器11的水位被由此提高，可減少甚至在給定的情況下消除冷卻系統(tǒng)的返回支流中逐步形成的額外的升高高度(下落)。尤其在汽輪機(jī)10具有橫向、軸向或向上的流出的情況下，可應(yīng)用這種方法?？赏ㄟ^將直接接觸冷凝器11恰當(dāng)設(shè)置在更高的垂直位置或通過增加其中的水量來提高直接接觸冷凝器11的水位。直接接觸冷凝器11的水位越高，能夠越多地減少不必要的額外的升高高度(下落)。優(yōu)選將直接接觸冷凝器11中的水位保持在散熱單元13的垂直延伸的下部三分之一上方，更優(yōu)選在其一半水平上方，進(jìn)一步優(yōu)選在其最高水平上方。在三角冷卻單元頂部產(chǎn)生負(fù)壓和提高直接接觸冷凝器11中的水位為局部條件的最佳利用提供廣闊的組合選項(xiàng)。根據(jù)圖2的方法和根據(jù)圖4的方法均可與圖5描述的布置相結(jié)合。本發(fā)明當(dāng)然不僅限于上述詳細(xì)的實(shí)施方案，而在權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)可能進(jìn)一步修改和變化。例如，也可使用位于適當(dāng)?shù)拇怪蔽恢玫某龤夤薮嫠龀龤饧芄堋?br> 權(quán)利要求
1.一種電廠冷卻系統(tǒng)，包括直接接觸冷凝器(11)、具有至少一個(gè)散熱單元(13)的冷卻塔(12)、適用于使冷卻水在所述直接接觸冷凝器(11)和所述散熱單元(13)之間循環(huán)的管線(15)和冷卻水泵(16)、和限定與所述散熱單元(13)的流動(dòng)空間頂部鄰接的除氣空間的除氣結(jié)構(gòu)部件(14)，該冷卻系統(tǒng)的特征在于包括維持在所述除氣空間中的負(fù)壓的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，維持在所述除氣空間中的負(fù)壓的所述裝置包括用于將所述除氣結(jié)構(gòu)部件(14)的所述除氣空間可控地閉合以與環(huán)境空氣隔離的真空密閉閥(19)、以及與所述除氣空間相連的真空管線(20)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在所述除氣空間中維持負(fù)壓的情況下，將所述真空管線(20)在存在的水位以上與所述除氣空間相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在所述除氣空間中維持負(fù)壓的情況下，將所述真空管線(20)在存在的水位以下與所述除氣空間相連，并且通過與所述真空管線(20)相連的除氣裝置優(yōu)選球尖閥(22)排放最終積聚于所述散熱單元(13)的流動(dòng)空間頂部的空氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱單元(13)沿著所述冷卻塔(12)的外周設(shè)置并被分成區(qū)段，其中對(duì)于與同一個(gè)區(qū)段相關(guān)的所述散熱單元(13)設(shè)置有共同的冷卻水入口和共同的除氣結(jié)構(gòu)部件(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱單元(13)為三角冷卻單元，所述共同的除氣結(jié)構(gòu)部件(14)包括連接與同一個(gè)區(qū)段相關(guān)的所述三角冷卻單元頂部的除氣環(huán)線和相關(guān)的直立突出的除氣架管，并且所述維持負(fù)壓的裝置與所述除氣架管相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述直接接觸冷凝器(11)中的水位被優(yōu)選保持在所述散熱單元(13)的垂直延伸的下部三分之一上方，更優(yōu)選在其一半水平上方，進(jìn)一步優(yōu)選在其最高水平上方。
8.一種電廠冷卻系統(tǒng)的操作方法，所述冷卻系統(tǒng)包括直接接觸冷凝器(11)、具有至少一個(gè)散熱單元(13)的冷卻塔(12)、適用于使冷卻水在所述直接接觸冷凝器(11)和所述散熱單元(13)之間循環(huán)的管線(15)和冷卻水泵(16)、和連接與所述散熱單元(13)的流動(dòng)空間頂部鄰接的除氣空間的除氣結(jié)構(gòu)部件(14)，該方法的特征在于在所述除氣空間中維持負(fù)壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在所述除氣空間中，所述負(fù)壓是通過適用于將所述除氣結(jié)構(gòu)部件(14)的所述除氣空間可控地閉合以與環(huán)境空氣隔離的真空密閉閥(19)、以及與所述除氣空間相連的真空管線(20)維持的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述冷卻系統(tǒng)開始操作時(shí)，在所述負(fù)壓在所述直接接觸冷凝器(11)中形成之前，所述真空密閉閥(19)是閉合的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述直接接觸冷凝器(11)中的水位被保持在所述散熱單兀(13)的垂直延伸的下部三分之一上方，優(yōu)選在其一半水平上方，更優(yōu)選在其最高水平上方。
全文摘要
本發(fā)明為電廠冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括直接接觸冷凝器(11)、具有至少一個(gè)散熱單元(13)的冷卻塔(12)、適用于使冷卻水在所述直接接觸冷凝器(11)和所述散熱單元(13)之間循環(huán)的管線(15)和冷卻水泵(16)、以及限定與所述散熱單元(13)的流動(dòng)空間頂部鄰接的除氣空間的除氣結(jié)構(gòu)部件(14)。本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)包括適合于在所述除氣空間中維持負(fù)壓的裝置。本發(fā)明還涉及該冷卻系統(tǒng)的操作方法。
文檔編號(hào)F28B1/06GK102791962SQ201080060729
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者拉斯洛·盧德維格, 貝婭特麗克絲·紹什 申請(qǐng)人:億吉埃冷卻系統(tǒng)有限公司