CN101208498A - 冷凝方法 - Google Patents
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Abstract
描述一种冷凝方法，其中一冷凝式发电厂的涡轮机(1)的蒸汽供给一气冷的冷凝器(3)，以便进行冷凝。在所述冷凝液由一个补给泵输送到一前置于涡轮机(1)的蒸发器之前，从冷凝器(3)中得到的冷凝液(K)首先在一个冷凝液加热级(6)中被加热。所述冷凝液(K)通过涡轮机(1)的部分蒸汽流(T)加热。平行于冷凝液加热级(6)连接一脱气器(8)，用于额外补给水(W)的脱气。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的冷凝方法。
背景技术
电厂效率是一个系数，所述系数特别在电厂的新设计时对经济性有决定性的影响。因此存在多种优化热电厂的蒸汽发电过程的努力。在此也对冷凝系统给予特别的关注。当使用气冷的冷凝器时，如其经常用于缺水的电厂位置，特别是关于电厂效率的潜力还没有被优化地充分利用。气冷的冷凝器有着由原理决定的缺点，即：只可以使用干燥空气温度。为此产生：冷凝剂的降温在以特别小的蒸汽压力运行时也大于水冷的表面冷凝器时。
在气冷的冷凝器中通常有两个冷凝级。在第一冷凝级中涡轮机的蒸汽的大约80-90％被冷凝。由于由过程决定的参数例如：波动的环境温度，在第一冷凝级中100％的冷凝实际上是不可能的，以至于无论如何都需要用于剩余蒸汽冷凝的第二冷凝级。出于这个原因，连接着冷凝器和蒸馏器的气冷的冷凝器相互组合，其中蒸馏器的冷凝设置用于剩余蒸汽冷凝，即构成第二冷凝级。
通常得到的冷凝液直接输送给冷凝液收集罐。紧接着冷凝液被引导到脱气器中，预备好的补给水作为泄漏损失的补充在脱气器中混合，以便此后通过给水泵输送给安装在涡轮机前的蒸发器中。由于在脱气器中的冷凝液为了脱气必须再次回到沸点温度，如果所述冷凝液预先被太强的降温，这对能量平衡是不利的，因为最后必须通过使用主要燃料来实现一个增加的能量供给。因此要努力使冷凝液的降温保持尽可能小，以便减少主要燃料的使用。同时要努力使用于涡轮机蒸汽的冷凝的能量数量保持尽可能小。
发明内容
本发明的目的是：给出一种冷凝方法，通过所述方法可以减少冷凝液的降温，以便改进电厂效率。
所述目的通过具有权利要求1的特征的冷凝方法达到。
在本发明所述方法中主要是：在冷凝器中得到的冷凝液流在导入冷凝液收集罐之前在一个专门为此设置的冷凝液加热级中被加热。所述冷凝液流的加热在冷凝液加热级中通过涡轮机蒸汽流实现。同时从冷凝器中流出的部分蒸汽流输送给一个脱气器，在所述脱气器中所述部分蒸汽流加热较冷的额外补给水并且自身完全冷凝。
一额外设置用于脱气器的冷凝液加热级以按本发明的联接方式下实现，决定性地减少冷凝液降温，而且因此减少主要燃料的使用。模型计算已经证明：冷凝液的在常规的建筑类型的气冷的冷凝器中确定的降温相对于在涡轮机后的饱和状态下的温度可以在一个从大约1-6K到大约0.5K的范围内减小。与降温的减小相关提升了电厂效率。在一600MW电厂中，热效率可以改进最多大约0.25％，这鉴于电厂规模是不能作为可被忽略的大小来评价的。
在根据本发明的方法中，涡轮机蒸汽流的热能被十分有效的利用，因为所述热能没有通过冷凝器释放到周围环境中，而是大部分流入冷凝液中，即：尽可能地保持热循环。减少的能量损失导致努力提高电厂效率。通过被降温的冷凝液的加热同时实现一部分涡轮机蒸汽流的冷凝，以至于更少的蒸汽进入冷凝器中。冷凝器因此可能可以设计得较小。
本发明构思的有利的构造是从属权利要求的对象。
在根据本发明的方法中，如果第一冷凝级亦即气冷冷凝器仅蒸馏器式接通是足够的，因为一个在蒸汽发电过程中总是必需的脱气器可以用作为冷凝剩余蒸汽的第二冷凝级。所述气冷的冷凝器的构造由此被简化。当然，根据本发明的方法也可在冷凝器上使用，所述冷凝器不仅具有冷凝器式(kondensatorisch)接通的热交换元件也具有蒸馏器式(dephlegmatorisch)接通的热交换元件。
在完全的蒸馏器式接通的冷凝器中，涡轮机的蒸汽的较大部分被冷凝。但是从冷凝器流出的部分蒸汽流由于热动态原因自动地调整，以便在脱气器中有足够的容积流量可供使用。在冷凝器的蒸馏器式接通时，涡轮机蒸汽流某种程度上通过冷凝器传送到脱气器并作为部分蒸汽流流出。如果从冷凝器流出的部分蒸汽流在某种情况下不足够用于充分地加热较冷的额外补给水，则有可能直接地即不途经冷凝器输送涡轮机蒸汽流的另一蒸汽流。当较大量的预备的额外补给水注入到材料循环中，那么在脱气器中就特别产生更高的热需求。因为这些额外补给水一般具有比冷凝液明显更低的温度，这样这对冷凝发电厂的能量平衡的影响是有利的，当由冷凝器中出来的部分蒸汽流用于对额外补给水脱气或至少在热方面有助于脱气。
额外补给水的脱气主要优选仅在为此设计的脱气器中完成。由于冷凝液流在冷凝液加热级中的加热在此也可能泄漏由过程决定的气体，但是被加热的冷凝液含有非常少的惰性气体，因此在冷凝液加热级只有很少的气体量产生。所述气体可以同样像在蒸馏器中和像在脱气器中一样通过一个抽吸装置去除。
需要确定的是，还通过空气抽吸装置从脱气器中抽吸剩余蒸汽，这在本发明的有利的扩展实施例中是可能的，这些剩余蒸汽同样通过额外补给水冷凝。从而所数额外补给水也被加热。
从脱气器中出来的被加热的额外补给水优选也供给冷凝液加热级，以便在两个级中加热所述额外补给水。从冷凝器中出来的冷凝液流虽然足够用于涡轮机蒸汽流的一部分的冷凝，但从冷凝器中流出的部分蒸汽流的完全冷凝由于能量平衡原因实际上是不可能的。在任何情况下可以通过足够量的较冷的额外补给水保证部分蒸汽流的冷凝。
为了改善在冷凝液加热级中的热传导，设定：冷凝液以液滴形式与涡轮机蒸汽流接触。这可以由此产生，冷凝液被引导通过成型体并且在逆流过程中与涡轮机蒸汽流接触。为此所述成型体(Formkoeper)可以级联状地设置。基本上也可以考虑金属片的级联式布置而不使用成型体。涡轮机蒸汽流的热传导的优化对被冷却的冷凝液是决定性的。在这方面，冷凝液被雾化以形成液滴被认为是有特别符合目的的。因此所述冷凝液可以借助于喷嘴进入冷凝液加热级。所述被冷却的冷凝液的液滴在冷凝液加热级内形成较低温度的冷凝微粒，由此涡轮机蒸汽流的冷凝被加速，而同时冷凝液的温度被对能量有利地提升。
附图说明
以下借助在附图中示意示出的实施例更进一步地阐述本发明。
具体实施方式
图1示出了一个大大简化的热电厂的蒸汽发电过程，其中涡轮机蒸汽流2从涡轮机1通过一管道输送给冷凝器3。冷凝器3是一带有冷凝器式接通的热交换元件4以及蒸馏器式接通的热交换元件5的气冷的冷凝器。涡轮机蒸汽流的一大部分在冷凝器3中被冷凝。
得到的冷凝液K从冷凝器3出发供给冷凝液加热级6，在该冷凝液加热级中，降温的冷凝液K与涡轮机蒸汽流2接触。所述冷凝液被加热，以至于在涡轮机蒸汽流K经过管道7进入冷凝器3之前，涡轮机蒸汽流2的一部分蒸汽流已经被冷凝，并且作为冷凝液的一部分K3直接被送回到材料循环中。
此外设置一脱气器8，从冷凝器3中流出的部分蒸汽流T输送给所述脱气器。所述蒸汽流T通过引入较冷的额外补给水W冷凝。在此时额外补给水W被加热并且同时被脱气。脱气器8在一定程度上作为后接的第二冷凝级。从脱气器8中出来的冷凝液K1被供给冷凝液加热级6，在所述冷凝液加热级中，冷凝液K，K1的降温被用于涡轮机蒸汽流2的一部分的冷凝。
图2的实施例与图1的实施例的主要区别为：冷凝器9只是蒸馏器式接通。这在冷凝器9下边缘区域的蒸气入口上可以看出。
另一个区别是：在脱气器8旁，一剩余蒸汽冷凝器11也设计作为第二冷凝级。剩余蒸汽冷凝器11用于将剩余蒸汽T2完全冷凝并即通过额外补给水W，所述剩余蒸汽已经强烈地充满了从冷凝器9出来的惰性气体。这有这样的效果，即：加热了额外补给水W并且与来自于过剩蒸汽的冷凝液混合。所述混合物作为冷凝液流K2供给冷凝液加热级6。
在两个实施例中都设计了一个空气抽吸装置10，用于从材料流中去脱气体。空气抽吸装置10不仅与仅蒸馏器式接通的冷凝器9或蒸馏器式接通的热交换元件5相连接、而且也与冷凝液加热级6以及脱气器8或剩余蒸汽冷凝器11相连接。总的冷凝液K3以不详细示出的方式输送给冷凝液收集罐。
图3示出了相对于冷凝液降温(以K为单位)的过程的热效率的计算值的变化(以％为单位)。在此图表中给出的值的基础是根据公式ηth＝P/(Qin+ΔQin)的计算值，其中热效率用ηth表示，涡轮机功率用P表示，热输入用Qin表示并且用于冷凝液加热的额外热量用ΔQin来表示。在一600MW电厂中得出下列值：
| 冷凝液温度 | tK | ℃ | 38.50 | 38.00 | 37.00 | 36.00 | 35.00 | 34.00 | 33.00 |
| 冷凝液降温 | ΔtK | K | 0.50 | 1.00 | 2.00 | 3.00 | 4.00 | 5.00 | 6.00 |
| 冷凝液焓 | hK | kJ/kg | 161.28 | 159.19 | 155.01 | 150.83 | 146.65 | 142.47 | 138.29 |
| 余热 | Qab | MW | 800.26 | 801.03 | 802.57 | 804.11 | 805.66 | 807.20 | 808.74 |
| 用于冷凝液加热的额外热量 | ΔQin | MW | 0.00 | 0.77 | 2.31 | 3.86 | 5.40 | 6.94 | 8.48 |
| 效率 | ηth | ％ | 42.85 | 42.83 | 42.78 | 42.73 | 42.68 | 42.64 | 42.59 |
| 效率变化 | Δηth | ％ | 0.00 | 0.02 | 0.07 | 0.12 | 0.16 | 0.21 | 0.28 |
下列参数在此计算中为常数：涡轮机功率600MW，蒸汽质量流量369kg/s，蒸汽焓2330kJ/kg，蒸汽压7kPa，饱和蒸汽温度39℃，热量输入1400.26MW。根据本发明所述的方法的优点由此表现出来，即：冷凝液的降温可以被大大地减少，这对效率的改进起作用。
附图标记清单：
1-涡轮机
2-涡轮机蒸汽流
3-冷凝器
4-冷凝器式接通的热交换元件
5-蒸馏器式接通的热交换元件
6-冷凝液加热级
7-管道
8-脱气器
9-冷凝器
10-空气抽吸装置
11-剩余蒸汽冷凝器
K-冷凝液
K1-冷凝液
K2-冷凝液
K3-冷凝液
T-部分蒸汽流
T1-部分蒸汽流
T2-剩余蒸汽流
W-额外补给水
Claims (7)
1.冷凝方法，其中水输送给前置于冷凝式发电厂的涡轮机(1)的蒸发器，其中涡轮机蒸汽流(2)输送给一气冷的冷凝器(3，9)，用以进行冷凝，其特征为：在冷凝器(3，9)中得到的冷凝液流(K)在导入到冷凝液收集罐之前在一个冷凝液加热级(6)中被加热，其中在冷凝液加热级(6)中的冷凝液流(K)加热通过一个涡轮机蒸汽流(2)来实现，并且其中从冷凝器(3，9)中流出的部分蒸汽流(T，T1)输送给一脱气器(8)，在所述脱气器中较冷的额外补给水(W)通过所述部分蒸汽流(T，T1)加热。
2.根据权利要求1所述的冷凝方法，其特征为：气冷的冷凝器(9)是蒸馏器式接通的。
3.根据权利要求1所述的冷凝方法，其特征为：气冷的冷凝器(9)既具有冷凝器式接通的热交换元件(4)也具有蒸馏器式接通的热交换元件(5)。
4.根据从权利要求1至3之一所述的冷凝方法，其特征为：冷凝液(K，K1)在冷凝液预加热级(5)中以液滴形式与涡轮机蒸汽流(2)接触。
5.根据权利要求4所述的冷凝方法，其特征为：冷凝液(K，K1)经由成型体导引，以形成液滴。
6.根据权利要5所述的冷凝方法，其特征为：所述成型体级联式设置。
7.根据权利要求4所述的冷凝方法，其特征为：冷凝液(K，K1)被雾化，以形成液滴。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080625 |