專利名稱：一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝方式及冷凝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝方式及冷凝裝置，具體涉及一種在夏季尖峰時(shí)刻，由電廠空冷島直接空冷凝汽器并聯(lián)蒸發(fā)式冷凝器的冷凝方法及裝置，屬發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)中，凝汽器在整個(gè)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組熱力系統(tǒng)中起著冷源的作用，是電站汽輪發(fā)電機(jī)組重要的輔機(jī)之一，其工作性能的好壞直接影響到整個(gè)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性和可靠性。目前，在我國(guó)新增發(fā)電裝機(jī)組，濕式冷卻系統(tǒng)仍將是我國(guó)目前電站常用的冷卻系統(tǒng)，特別是東南沿海水資源較為豐富的地區(qū)，但此冷卻系統(tǒng)需要消耗大量的工業(yè)用水；對(duì)于西北部缺少水地區(qū)而言，主要采用空冷島直接空冷系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)采用濕式循環(huán)冷卻系統(tǒng)(濕式冷卻塔)來(lái)冷凝蒸汽的電廠來(lái)說(shuō)，冷卻塔內(nèi)水的蒸發(fā)是最大的耗水設(shè)備，占了燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)三分之二的耗水量，占單機(jī)熱蒸汽廠95%的耗水量；常規(guī)濕冷火電廠全廠耗水量按設(shè)計(jì)裝機(jī)容量計(jì)算，每百萬(wàn)千瓦每秒約消耗It水。按年運(yùn)行SOOOh計(jì)，年耗水量約3000 萬(wàn)t，可供一座中型城市50萬(wàn)居民1年的生活用水。如果火力發(fā)電廠汽輪機(jī)采用空氣島直接冷凝系統(tǒng)簡(jiǎn)稱發(fā)電廠空冷系統(tǒng)作為冷源，其耗水量?jī)H為常規(guī)濕冷火電廠的三分之一，同樣的用水量，可建300MW的空冷電站，因而特別適合在電廠擴(kuò)建新機(jī)組，或以新的大容量機(jī)組替代退役小容量機(jī)組的技術(shù)改造場(chǎng)合上，尤其適合發(fā)展節(jié)水、高效、低排放的空冷電站， 以擴(kuò)大電站的機(jī)組容量，滿足電力增長(zhǎng)需求。但干式冷卻系統(tǒng)能耗要求為濕式冷卻塔冷卻系統(tǒng)的4至6倍，且干式冷卻系統(tǒng)限制于環(huán)境干球溫度，而濕式冷卻塔冷卻系統(tǒng)限制于環(huán)境濕球溫度，干式冷卻系統(tǒng)永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到濕式系統(tǒng)那么低渦輪背壓，這在一定程度上也限制了直接空冷系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展。電廠空冷島直接空冷凝汽機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，充分利用直接空冷系統(tǒng)節(jié)水的優(yōu)點(diǎn)，在空冷島剛運(yùn)行期間基本能適應(yīng)系統(tǒng)冷卻要求，但隨著運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)久，由于空冷凝汽器屬于表面式熱交換器，對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的波動(dòng)十分敏感，經(jīng)常會(huì)受到周圍環(huán)境中風(fēng)速、風(fēng)向、溫度的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備老化及空冷凝汽器的腐蝕現(xiàn)象加劇，特別是在炎熱的夏季， 當(dāng)外界環(huán)境干球溫度達(dá)到30°C以上時(shí)，凝汽器入口空氣溫度較高，空冷凝汽器散熱效果變差，機(jī)組排氣背壓升高；而當(dāng)風(fēng)速超過(guò)5米/秒或者風(fēng)向改變后，空冷島周圍的空氣流場(chǎng)還會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，在空冷凝汽器周圍產(chǎn)生熱風(fēng)回流現(xiàn)象，導(dǎo)致空冷島出口熱量無(wú)法及時(shí)排走、空氣進(jìn)口溫度升高，凝汽器真空度急劇下降，發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法正常出力，即使風(fēng)機(jī)全頻運(yùn)行，也無(wú)法達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的冷凝負(fù)荷，無(wú)法達(dá)到當(dāng)初的設(shè)計(jì)運(yùn)行規(guī)定，易出現(xiàn)掉機(jī)現(xiàn)象。長(zhǎng)期以來(lái)電力工作者都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，空冷島直接冷凝系統(tǒng)存在的一個(gè)瓶頸問(wèn)題， 在一年中最熱的季節(jié)(一般指7、8月份)，即在所謂的夏季尖峰時(shí)刻，其運(yùn)行時(shí)的主要性能與成本問(wèn)題。此時(shí)空冷島直接冷凝系統(tǒng)會(huì)減少功率輸出及降低電廠效率。盡管人們可以通過(guò)選擇一組較大的空冷單元來(lái)減緩這個(gè)問(wèn)題，但隨之帶來(lái)的則是設(shè)備初投資的增加，而且， 不管空冷機(jī)組的大小如何，其所能達(dá)到的冷凝溫度仍然受到環(huán)境干球溫度的限制，隨著環(huán)境干球溫度的上升，汽輪機(jī)背壓也跟著上升，汽輪機(jī)的效率則隨之下降，此時(shí)若蒸汽供給還有盈余時(shí)，則電廠發(fā)電量有時(shí)可以通過(guò)增大蒸汽流量來(lái)予以調(diào)節(jié)，而如果蒸汽供給量一定， 則發(fā)電量降低，機(jī)組無(wú)法滿負(fù)荷運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)外直接空冷機(jī)組雖可大幅度的減少水耗，避免缺水對(duì)電力發(fā)展的制約， 但均存在著以下缺陷1)熱經(jīng)濟(jì)性較低。由于水在濕式冷卻塔冷卻系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻主要是由于蒸發(fā)作用，從理論上說(shuō)，水的冷卻極限溫度是空氣的濕球溫度。而空冷島凝汽器屬于表面式熱交換器，它通過(guò)換熱元件表面向周圍大氣排放熱量，故設(shè)計(jì)時(shí)須采用較高的空氣干球溫度，且為了減少空冷島凝汽器的尺寸，在空氣和放熱介質(zhì)之間須采用較大的溫差，這樣會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)背壓升高，循環(huán)效率降低；2)投資高。整個(gè)空冷系統(tǒng)的造價(jià)及占地面積均較大，其造價(jià)約為濕式冷卻塔的2 倍，加之運(yùn)行風(fēng)機(jī)功耗較高，導(dǎo)致投資回收周期過(guò)長(zhǎng)；3)空冷系統(tǒng)的工作對(duì)當(dāng)?shù)貧夂驐l件的波動(dòng)十分敏感，對(duì)汽輪機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)帶來(lái)許多不利的影響；

發(fā)明內(nèi)容
為了克服電廠空冷島直接空冷凝器系統(tǒng)在夏季尖峰發(fā)電時(shí)刻汽輪機(jī)背壓過(guò)高、冷凝效果差、機(jī)組無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行等這些缺陷，本發(fā)明提供一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝方式及冷凝裝置。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝方式，其特征在于，所述的冷凝方式為 在夏季尖峰時(shí)刻，將汽輪機(jī)出來(lái)的乏汽分為并聯(lián)的兩路，一路進(jìn)入空冷島直接凝汽系統(tǒng)冷凝，另一路進(jìn)入與空冷島并聯(lián)的蒸發(fā)式冷凝器冷凝，冷凝后的兩路凝結(jié)水混合后經(jīng)處理送入鍋爐。本發(fā)明還提供一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝裝置，包括冷凝系統(tǒng)、排氣管道、抽真空及不凝氣排放系統(tǒng)、凝結(jié)水收集系統(tǒng)，其特征在于，冷凝系統(tǒng)主要包括空冷島(2)和與空冷島(2)并聯(lián)的蒸發(fā)式冷凝器3，一根連接汽輪機(jī)1乏汽出口的主排氣管18 分成兩路，一路分配管19a通過(guò)蒸汽分配聯(lián)箱4與蒸發(fā)式冷凝器3進(jìn)口相連，另一路分配管 19b連接空冷島2 ；蒸發(fā)式冷凝器3的出口通過(guò)疏水器6連接由真空泵5和疏水器6組成的抽真空及不凝氣排放系統(tǒng)；所述的凝結(jié)水收集系統(tǒng)由依次連接的凝結(jié)水箱7、凝結(jié)水泵8、 凝結(jié)水處理器9組成；連接疏水器6出口的管道20a與連接空冷島2出口的管道20b匯合后，與凝結(jié)水收集系統(tǒng)相連。所述的蒸發(fā)式冷凝器3優(yōu)選為至少兩臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器相連組成，連接形式為并聯(lián)或串聯(lián)。也可以為混聯(lián)方式，即先串聯(lián)后并聯(lián)，或先并聯(lián)后串聯(lián)。所述的蒸發(fā)式冷凝器3的換熱管是以圓管或橢圓管或翅片管為基，采用單管程或多管程，管徑尺寸為lO-lOOmm，管子排列形式為三角形或正方形，管間距為換熱管外徑的 1-5 倍。有益效果本發(fā)明克服了電廠空冷島直接空冷凝氣系統(tǒng)存在的不足，提供一種在夏季尖峰時(shí)刻電廠空冷島直接空冷凝汽器并聯(lián)蒸發(fā)式冷凝器的冷凝方法及裝置，其優(yōu)點(diǎn)和有益的效果如下1)將蒸發(fā)式冷凝凝汽器并聯(lián)電廠空冷島直接凝汽系統(tǒng)，來(lái)補(bǔ)充空冷島直接空冷凝汽系統(tǒng)在夏季尖峰時(shí)刻散熱不足的缺點(diǎn)，以微量的水來(lái)降低凝汽器背壓及背壓變化差，大大提高汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)提高夏季尖峰時(shí)刻出力，減少能耗的目的；2)從換熱效果的角度上來(lái)講，空冷島直接凝汽器冷凝的極限溫度為空氣干球溫度，而蒸發(fā)式冷凝器的極限溫度為空氣濕球溫度，傳熱溫差大，所需換熱面積小，相對(duì)于增加一組空冷系統(tǒng)，并聯(lián)蒸發(fā)式冷凝器的一次性投資較低，發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗較低，利用效率更尚；3)蒸發(fā)式冷凝技術(shù)作為一種新技術(shù)，在電廠中與空冷島凝汽系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，符合國(guó)家節(jié)能減排宗旨，既減少了能源浪費(fèi)，又促進(jìn)了環(huán)保，為電力工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展及煤、水資源的合理化利用找到一條新的途徑。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施示意圖其中1.汽輪機(jī)、2.空冷島、3.蒸發(fā)式冷凝器、4.蒸汽分配聯(lián)箱、5.真空泵、6.疏水器、7.凝結(jié)水箱、8.凝結(jié)水泵、9.凝結(jié)水處理器、10.凝結(jié)水升壓泵、11.低壓加熱器、12.除氧器、13.給水泵、14.高壓加熱器、15.鍋爐、16.過(guò)熱器、17.主蒸汽管道、18.主排氣管、19a、19b.分配管、20a、20b.管道
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明對(duì)熱力電廠凝汽式汽輪機(jī)排氣在夏季尖峰時(shí)刻采用并聯(lián)蒸發(fā)式冷凝器的凝汽方式，其裝置運(yùn)行如下先開啟真空泵5提供啟動(dòng)系統(tǒng)需要的真空，并排除系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的不凝汽，在汽輪機(jī)1乏汽出口的主排氣管18上連接兩條并聯(lián)的分配管分流蒸汽，蒸汽通過(guò)一條分配管19b進(jìn)入空冷島2，通過(guò)另一分配管19a進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器3 (蒸發(fā)式冷凝器3為單臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器，或?yàn)槎嗯_(tái)串聯(lián)或并聯(lián)或混聯(lián)的蒸發(fā)式冷凝器)，并通過(guò)蒸汽分配聯(lián)箱4進(jìn)入各個(gè)蒸發(fā)式冷凝器3的管束，蒸汽在管內(nèi)表面凝結(jié)，熱量傳給管外水膜，水膜通過(guò)傳熱傳質(zhì)將熱量傳遞給外部逆流而上的空氣，在風(fēng)機(jī)的強(qiáng)制通風(fēng)作用下，空氣將熱量帶走，同時(shí)凝結(jié)水通過(guò)凝結(jié)水疏水器6被排出，與空冷島凝結(jié)水匯合在凝結(jié)水箱7，混合后送入凝結(jié)水泵8，經(jīng)凝結(jié)水處理器統(tǒng)9處理后，依次經(jīng)過(guò)凝結(jié)水升壓泵10、低壓加熱器11、除氧器12、給水13泵、高壓加熱器14送回鍋爐15，加熱加壓后通過(guò)主蒸汽管道17向汽輪機(jī)1提供高溫高壓蒸汽。實(shí)施例對(duì)一套3MW的純空冷發(fā)電機(jī)組進(jìn)行改造，按上述實(shí)施方式將空冷島并聯(lián)蒸發(fā)式冷凝器O臺(tái)并聯(lián)，型號(hào)為上海寶豐機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的SPL-1620)作為汽輪機(jī)的冷凝裝置，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。經(jīng)過(guò)7月-8月2個(gè)月的測(cè)試，測(cè)得并聯(lián)后，當(dāng)環(huán)境空氣干球溫度超過(guò)27°C時(shí)，發(fā)電效率由單獨(dú)運(yùn)行的60%提高到并聯(lián)后的88%，背壓由MKpa降低到27kPa。機(jī)組多發(fā)電lM9920kW · h，減少煤耗96 . 4kg，按煤價(jià)800元/噸、成本電價(jià)按0. 36元/欣化，折合人民幣約45.8萬(wàn)。在增加效率、節(jié)約成本的同時(shí)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，符合國(guó)家相關(guān)節(jié)能減排政策，可以為用戶帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝方式，其特征在于，所述的冷凝方式為 在夏季尖峰時(shí)刻，將汽輪機(jī)出來(lái)的乏汽分為并聯(lián)的兩路，一路進(jìn)入空冷島直接冷凝，另一路進(jìn)入與空冷島并聯(lián)的蒸發(fā)式冷凝器冷凝，冷凝后的兩路凝結(jié)水混合后經(jīng)處理送入鍋爐。
2.一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組冷凝裝置，包括冷凝系統(tǒng)、排氣管道、抽真空及不凝氣排放系統(tǒng)、凝結(jié)水收集系統(tǒng)，其特征在于，冷凝系統(tǒng)主要包括空冷島(2)和與空冷島 (2)并聯(lián)的蒸發(fā)式冷凝器3，一根連接汽輪機(jī)1乏汽出口的主排氣管18分成兩路，一路分配管19a通過(guò)蒸汽分配聯(lián)箱4與蒸發(fā)式冷凝器3進(jìn)口相連，另一路分配管19b連接空冷島2 ； 蒸發(fā)式冷凝器3的出口通過(guò)疏水器進(jìn)口連接由真空泵5和疏水器6組成的抽真空及不凝氣排放系統(tǒng)；所述的凝結(jié)水收集系統(tǒng)由依次連接的凝結(jié)水箱7、凝結(jié)水泵8、凝結(jié)水處理器9組成；連接疏水器6出口的管道20a與連接空冷島2出口的管道20b匯合后，與凝結(jié)水收集系統(tǒng)相連。
3.如權(quán)利要求1所述的用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組冷凝裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)式冷凝器3為至少兩臺(tái)蒸發(fā)式冷凝器相連組成，連接形式為并聯(lián)或串聯(lián)。
4.如權(quán)利要求2所述的用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組冷凝裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)式冷凝器3的連接形式為先串聯(lián)后并聯(lián)，或先并聯(lián)后串聯(lián)。
5.如權(quán)利要求1所述的用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組冷凝裝置，其特征在于，所述的蒸發(fā)式冷凝器3的換熱管是以圓管或橢圓管或翅片管為基，采用單管程或多管程，管徑尺寸為lO-lOOmm，管子排列形式為三角形或正方形，管間距為換熱管外徑的1_5倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于夏季尖峰時(shí)刻的汽輪機(jī)組的冷凝方式及冷凝裝置。其冷凝方式為將汽輪機(jī)出來(lái)的乏汽分為并聯(lián)的兩路，一路進(jìn)入空冷島直接冷凝，另一路進(jìn)入與空冷島并聯(lián)的蒸發(fā)式冷凝器冷凝，冷凝后的兩路凝結(jié)水混合后經(jīng)處理送入鍋爐。冷凝裝置包括冷凝系統(tǒng)、排氣管道、抽真空及不凝氣排放系統(tǒng)、凝結(jié)水收集系統(tǒng)；冷凝系統(tǒng)的空冷島與蒸發(fā)式冷凝器并聯(lián)，連接汽輪機(jī)乏汽出口的主排氣管分成兩路，一路連接蒸發(fā)式冷凝器進(jìn)口，另一路連接空冷島；蒸發(fā)式冷凝器的出口連接抽真空及不凝氣排放系統(tǒng)；疏水器出口管道與空冷島出口管道匯合后與凝結(jié)水收集系統(tǒng)相連。本發(fā)明了提高汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，保證電廠夏季尖峰時(shí)刻滿負(fù)荷發(fā)電，促進(jìn)了節(jié)能降耗。
文檔編號(hào)F28B7/00GK102393153SQ201110192288
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者宋進(jìn), 曾力丁, 朱冬生, 涂善東, 鄭偉業(yè) 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)