本發(fā)明涉及一種抽真空補償式空冷島系統(tǒng)，屬于汽輪發(fā)電機組乏汽直接空冷技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

汽輪發(fā)電機組中燃料的總能量在反應(yīng)器中因化學(xué)反應(yīng)不完全、余熱排放、散熱等過程中會產(chǎn)生一定的能量損失，同時在汽輪機中因機械摩擦、散熱、漏氣等也會產(chǎn)生一定的能量損失；另外，在帶動發(fā)電機發(fā)電過程中因線圈發(fā)熱、轉(zhuǎn)子機械損失等還會產(chǎn)生一定的發(fā)電機效率損失，并通過發(fā)電機將能量轉(zhuǎn)化為電能，除此之外，通常還有50％以上的能量必須通過汽輪機的排汽端以乏汽廢熱的方式進行冷卻釋放，以完成朗肯循環(huán)的封閉過程。

雖然汽輪機排汽的熱量大部分為廢熱，難以利用，但由于基數(shù)大，同樣具有可觀的節(jié)能空間。冷端系統(tǒng)通?？煞譃闈窭浜涂绽鋬纱箢?，其中空冷機組又包括直接空冷和間接空冷兩種形式。對于直接空冷機組，由于設(shè)計、制造與安裝等因素，以及空冷風機運行方式及環(huán)境風等原因的影響，存在蒸汽流量分配不均，不凝結(jié)氣體集聚，導(dǎo)致空冷散熱器冬季結(jié)冰，機組夏季出力不足，常年運行背壓偏高等問題。

目前國內(nèi)外采取的相關(guān)解決辦法，總體上技術(shù)水平比較落后，而且存在頭疼醫(yī)頭腳疼醫(yī)腳的問題，導(dǎo)致如空冷散熱器擴容與冬季防凍存在的矛盾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了降低直接空冷系統(tǒng)不同列因設(shè)計、制作與安裝差異帶來的阻力特性差異，解決直接空冷機組冬季個別列防凍問題突出，夏季整體抽真空能力不足等問題，本發(fā)明提出一種抽真空補償式空冷島系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種抽真空補償式空冷島系統(tǒng)，包括汽輪機排汽管道、排汽分配管道、空冷散熱器、凝結(jié)水收集管道、抽空氣支管道、抽空氣管道母管、抽真空設(shè)備和抽真空設(shè)備隔離閥；所述的抽空氣管道母管的兩端分別與抽空氣支管道和抽真空設(shè)備連接，其特征在于：該系統(tǒng)還包括第一補償冷卻器和至少一臺羅茨真空泵，第一冷卻補償器和羅茨真空泵沿氣體流向依次串聯(lián)布置于抽空氣管道母管上，在補償冷卻器上設(shè)有冷卻介質(zhì)供應(yīng)管道和冷卻介質(zhì)排放管道；所述羅茨真空泵采用兩臺或兩臺以上時，羅茨真空泵之間并聯(lián)布置，在每臺羅茨真空泵的入口管路和出口管路上分別設(shè)置羅茨真空泵前關(guān)斷閥和羅茨真空泵后關(guān)斷閥。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：其特征在于：所述系統(tǒng)還包括第二補償冷卻器，該第二補償冷卻器安裝于羅茨真空泵下游的抽空氣管道母管上。

本發(fā)明的另一技術(shù)特征是：在第一補償冷卻器的進口和羅茨真空泵出口所在的抽空氣管道母管上分別設(shè)置第一補償冷卻器前關(guān)斷閥和羅茨真空泵后關(guān)斷閥；在第一補償冷卻器前關(guān)斷閥的進口和羅茨真空泵后關(guān)斷閥的出口之間設(shè)置補償冷卻器第一旁路，并在補償冷卻器第一旁路上設(shè)置補償冷卻器第一旁路閥。

本發(fā)明的又一技術(shù)特征是在第一補償冷卻器的進口和第二補償冷卻器出口所在的抽空氣管道母管上分別設(shè)置第一補償冷卻器前關(guān)斷閥和第二補償冷卻器后關(guān)斷閥；在第一補償冷卻器前關(guān)斷閥的進口和第二補償冷卻器后關(guān)斷閥的出口之間設(shè)置補償冷卻器第一旁路，并在補償冷卻器第一旁路上設(shè)置補償冷卻器第一旁路閥。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，在第一補償冷卻器的進口和出口所在的抽空氣管道母管的管路上分別設(shè)置第一補償冷卻器前關(guān)斷閥和第一補償冷卻器后關(guān)斷閥，在第二補償冷卻器出口所在的抽空氣管道母管上設(shè)置第二補償冷卻器后關(guān)斷閥；在第一補償冷卻器前關(guān)斷閥的進口和第一補償冷卻器后關(guān)斷閥的出口之間設(shè)置補償冷卻器第一旁路，并在補償冷卻器第一旁路上設(shè)置補償冷卻器第一旁路閥；在第一補償冷卻器后關(guān)斷閥出口和第二補償冷卻器后關(guān)斷閥之間設(shè)置補償冷卻器第二旁路，并在該第二旁路上設(shè)置補償冷卻器第二旁通閥；所述補償冷卻器第一旁路和補償冷卻器第二旁路相連通。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：在每條抽空氣支管道上安裝有調(diào)節(jié)閥；所述系統(tǒng)還含有調(diào)節(jié)閥旁路，所述調(diào)節(jié)閥旁路與每條抽空氣支管道上的調(diào)節(jié)閥并列設(shè)置，并在每條調(diào)節(jié)閥旁路上設(shè)置調(diào)節(jié)旁路閥。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果：①本發(fā)明通過在抽空氣管道上設(shè)置的補償冷卻器，可對所抽氣汽混合物進一步冷卻，大幅降低空氣管道容積流量，從而明顯提升抽真空系統(tǒng)的效率，降低機組背壓，提高機組的帶負荷能力。②通過設(shè)置羅茨真空泵作為原抽真空設(shè)備的前置真空泵，大幅降低真空系統(tǒng)的極限壓力，同時提高原抽真空設(shè)備的入口壓力，提高原抽真空設(shè)備的工作效率。③通過抽真空管道上的調(diào)節(jié)閥，為每列空冷散熱器的阻力特性提供阻力補償手段，從而可將各列空冷散熱器的阻力特性補償至相當水平，提高不同列空冷散熱器的蒸汽流量分配均勻性，提高空冷島整體冷卻能力，從而可降低機組的評價煤耗。④通過抽真空補償、冷卻補償和阻力補償?shù)膮f(xié)調(diào)作用，可進一步提高空冷塔冷卻能力，從而提高機組的最大出力，尤其是提高機組夏季炎熱天氣下的帶負荷能力。⑤通過抽真空補償、冷卻補償和阻力補償組合作用，可大幅降低空冷散熱器不凝氣體的集聚情況，提高空冷散熱器的防凍性能。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)空冷島系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種具體實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3是在圖2的技術(shù)方案基礎(chǔ)上設(shè)置調(diào)節(jié)閥的實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖4是在圖3技術(shù)方案基礎(chǔ)上設(shè)置調(diào)節(jié)閥旁路的實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖5是在圖2技術(shù)方案的基礎(chǔ)上增加第二補償冷卻器的實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖6是在圖5技術(shù)方案的基礎(chǔ)上設(shè)置調(diào)節(jié)閥的實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖7是在圖6技術(shù)方案的基礎(chǔ)上設(shè)置調(diào)節(jié)閥旁路的實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖8是在圖7技術(shù)方案的基礎(chǔ)上采用兩個并聯(lián)布置的羅茨真空泵的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖9是在圖8技術(shù)方案基礎(chǔ)上將補償冷卻器第一旁路的范圍縮小并增加補償冷卻器第二旁路實施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖中：1-汽輪機排汽管道；2-排汽分配管道；3-空冷散熱器；4-凝結(jié)水收集管道；5-抽空氣支管道；6-抽空氣管道母管；7-抽真空設(shè)備；8-抽空氣設(shè)備隔離閥；9-調(diào)節(jié)閥；10-調(diào)節(jié)閥旁路；11-調(diào)節(jié)旁路閥、12-第一補償冷卻器；13-冷卻介質(zhì)供應(yīng)管道；14-冷卻介質(zhì)排放管道；15-第一補償冷卻器前關(guān)斷閥門；16-第一補償冷卻器后關(guān)斷閥門；17-補償冷卻器第一旁路；18-補償冷卻器第一旁路閥；19-羅茨真空泵；20-羅茨真空泵后關(guān)斷閥；21-第二補償冷卻器；22-第二補償冷卻器后關(guān)斷閥；23-羅茨真空泵前關(guān)斷閥；24-補償冷卻器第二旁路；25-補償冷卻器第二旁路閥。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作原理、結(jié)構(gòu)和工作過程作進一步說明：

圖2是本發(fā)明提供的一種抽真空補償式空冷島系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括汽輪機排汽管道1、排汽分配管道2、空冷散熱器3、凝結(jié)水收集管道4、抽空氣支管道5、抽空氣管道母管6、抽真空設(shè)備7和抽真空設(shè)備隔離閥8；所述的抽空氣管道母管6的兩端分別與抽空氣支管道5和抽真空設(shè)備7連接；該系統(tǒng)還包括第一補償冷卻器12和羅茨真空泵19，第一補償冷卻器12和羅茨真空泵19沿氣體流向依次串聯(lián)布置于抽空氣管道母管6上，在補償冷卻器上設(shè)有冷卻介質(zhì)供應(yīng)管道13和冷卻介質(zhì)排放管道14。抽真空系統(tǒng)通過抽真空管道母管6中抽取的汽氣混合物，首先經(jīng)過第一補償冷卻器12冷卻后，大量蒸汽成分被凝結(jié)成冷凝水，使得補償冷卻器12出口后抽真空母管的體積流量大幅降低。其中第一補償冷卻器上冷卻介質(zhì)供應(yīng)管道13中通入的流體介質(zhì)可以是循環(huán)冷卻水、冷空氣、液氮等冷卻介質(zhì)，其被氣、汽混合物加熱后從冷卻介質(zhì)排放管道14中排出。體積流量被大幅降低并冷卻后的氣、汽、水混合物(其中的冷凝水也可以通過疏水方式排走)通過羅茨真空泵進行前置升壓，進一步降低體積流量，最后進入原抽真空系統(tǒng)，大幅降低抽真空系統(tǒng)的體積流量負載，提高抽真空系統(tǒng)的抽真空能力。為了提供更加靈活的運行方式，并考慮系統(tǒng)故障或檢修的情況，在第一補償冷卻器12的進口和羅茨真空泵19出口所在的抽空氣管道母管6上分別設(shè)置第一補償冷卻器前關(guān)斷閥15和羅茨真空泵后關(guān)斷閥20；在第一補償冷卻器前關(guān)斷閥15的進口和羅茨真空泵后關(guān)斷閥20的出口之間設(shè)置補償冷卻器第一旁路17，并在補償冷卻器第一旁路17上設(shè)置補償冷卻器第一旁路閥18。這樣便可通過第一補償冷卻器前關(guān)斷閥15和羅茨真空泵后關(guān)斷閥20的關(guān)閉將補償系統(tǒng)隔離，通過打開補償冷卻器第一旁路閥18，通過旁路17將系統(tǒng)恢復(fù)到原始工況。

圖5是本發(fā)明的另一種實施方案，即在圖2的基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)還包括第二補償冷卻器21，該第二補償冷卻器安裝于羅茨真空泵19下游的抽空氣管道母管6上；這樣通過將羅茨真空泵出口的氣、汽、水混合物進一步冷卻，降低抽真空系統(tǒng)的入口溫度和體積流量，進一步提高系統(tǒng)抽真空能力。在第一補償冷卻器12的進口和第二補償冷卻器21出口所在的抽空氣管道母管6上分別設(shè)置第一補償冷卻器前關(guān)斷閥15和第二補償冷卻器后關(guān)斷閥22；在第一補償冷卻器前關(guān)斷閥15的進口和第二補償冷卻器后關(guān)斷閥22的出口之間設(shè)置補償冷卻器第一旁路17，并在該補償冷卻器第一旁路17上設(shè)置了補償冷卻器第一旁路閥18。同樣可通過第一補償冷卻器前關(guān)斷閥15和羅茨真空泵后關(guān)斷閥20的關(guān)閉將補償系統(tǒng)隔離，通過打開補償冷卻器第一旁路閥18，通過旁路17將系統(tǒng)恢復(fù)到原始工況，以考慮系統(tǒng)故障、檢修的情況的發(fā)生，為系統(tǒng)提供更加靈活的運行方式。

參見圖3和圖4，其技術(shù)方案是在每條抽空氣支管道5上安裝有調(diào)節(jié)閥9，并增設(shè)調(diào)節(jié)閥旁路10，所述調(diào)節(jié)閥旁路與每條抽空氣支管道上的調(diào)節(jié)閥9并列設(shè)置，并在每條調(diào)節(jié)閥旁路上設(shè)置調(diào)節(jié)旁路閥11。這樣可在抽真空管道母管6之前對各個抽空氣支管道5的阻力進行調(diào)整，以提高抽真空系統(tǒng)對空冷散熱器3的各個扇區(qū)的總體抽真空效果，并可以在調(diào)節(jié)閥故障或者檢修情況下通過調(diào)節(jié)閥旁路恢復(fù)至原始狀態(tài)。

對于包括第二補償冷卻器21的技術(shù)方案，參見圖6和圖7，在每條抽空氣支管5上亦安裝有調(diào)節(jié)閥9，同時增設(shè)調(diào)節(jié)閥旁路10，所述調(diào)節(jié)閥旁路與每條抽空氣支管道上的調(diào)節(jié)閥9并列設(shè)置，并在每條調(diào)節(jié)閥旁路10上設(shè)置調(diào)節(jié)旁路閥11。這樣也可在抽真空管道母管6之前對各個抽空氣支管道5的阻力進行調(diào)整，以提高抽真空系統(tǒng)對空冷散熱器3的各個扇區(qū)的總體抽真空效果，并可以在調(diào)節(jié)閥故障或者檢修情況下通過調(diào)節(jié)閥旁路恢復(fù)至原始狀態(tài)。

對于包括第二補償冷卻器21的技術(shù)方案，在每條抽空氣支管(5上亦安裝有調(diào)節(jié)閥9，同時增設(shè)調(diào)節(jié)閥旁路10，所述調(diào)節(jié)閥旁路與每條抽空氣支管道上的調(diào)節(jié)閥9并列設(shè)置，并在每條調(diào)節(jié)閥旁路10上設(shè)置調(diào)節(jié)旁路閥11(參見圖6和圖7)。

圖8和圖9仍針對設(shè)置第二補償冷卻器21的情況，所述羅茨真空泵可以采用兩臺或兩臺以上并聯(lián)布置；在每臺羅茨真空泵的入口管路和出口管路上分別設(shè)置羅茨真空泵前關(guān)斷閥23和羅茨真空泵后關(guān)斷閥20。這樣一方面可進一步提高系統(tǒng)抽真空能力，同時通過羅茨真空泵前后關(guān)斷閥的開關(guān)，可增加多種靈活的運行方案，如單臺羅茨泵運行、兩臺同時運行等方案。為了進一步增加系統(tǒng)靈活運行的方案，可將上述方案中提到的補償冷卻器第一旁路拆分為兩個旁路，進行多種組合運行，在第一補償冷卻器12的出口管路上設(shè)置第一補償冷卻器后關(guān)斷閥16，并在第一補償冷卻器后關(guān)斷閥的出口和第二補償冷卻器后關(guān)斷閥22之間設(shè)置補償冷卻器第二旁路24，并在該第二旁路上設(shè)置補償冷卻器第二旁通閥25；所述補償冷卻器第一旁路17和補償冷卻器第二旁路24相連通。

以上其它方案中所述的羅茨真空泵19，都可以采用兩臺或兩臺以上并聯(lián)布置；在每臺羅茨真空泵的入口管路和出口管路上分別設(shè)置羅茨真空泵前關(guān)斷閥23和羅茨真空泵后關(guān)斷閥20。并都可將所述的補償冷卻器第一旁路拆分為兩個旁路，并可通過各個設(shè)備前后關(guān)斷閥和旁路閥的開關(guān)組合，提高更靈活的運行方式。