CN101551201B - 火力发电厂联合通风直接空冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火力发电厂联合通风直接空冷系统，包括双曲线空冷塔，空冷塔的底部外侧沿其周向密布有若干个进风通道，该进风通道为外端开放、内端与空冷塔内部相连通的筒状结构，每个进风通道内均设置有与汽轮机排汽管道和凝结水收集管道相接的空气凝汽器单元，外界空气在进风通道内与空气凝汽器单元进行热交换后经空冷塔排出。本发明通过设置进风通道和与其相配套的双曲线空冷塔后，在保证风扇主动的前提下，又充分利用了空冷塔对气流的抽吸作用，大大降低了环境风速、风向、温度的影响，保证了对散热翅片管束的可靠、稳定冷却，为发电厂的稳定发电提供了保障。本发明为现有火力发电厂的改造提供了一种可行的、优化的技术途径。

Description

火力发电厂联合通风直接空冷系统

技术领域

本发明涉及火电厂冷却技术领域，尤其是一种联合通风直接空冷系统。

背景技术

直接空冷系统是现有火电厂中汽轮机排出蒸汽的冷却方式之一。汽轮机排出的蒸汽经由排汽管送至室外布置的空冷凝汽器的翅片管束中，冷却空气在翅片管外流动将管内的排汽凝结，得到的凝结水送至加热系统循环利用。如图1所示，直接空冷系统通常由若干个凝汽器单元组成，每个凝汽器单元均由翅片管束和大直径轴流风扇构成，翅片管束和风扇通过支柱架设在高空中，其中风扇设置在翅片管束的下方，通过风扇直接对翅片管束进行风冷(又称空冷岛通风方式)。由于每个凝汽器单元体积都非常大，如风扇的直径通常为9米，并且架设高度往往高达几十米，而对于一座60万千瓦发电机组则需要64组凝汽器单元进行蒸汽的冷凝，因此，一座火力发电厂中的直接空冷系统需要占用巨大的空间，并且高高在上的凝汽器单元及其冷却风扇也给设备的日常维护带来极大的困难。

另外，现有直接空冷系统中的凝汽器单元直接设置在室外，工作时，受外界温度、风向、风速等环境因素的影响较大。环境温度高时，凝汽器冷却效率低，环境温度低时，凝汽器冷却效率高，这样在昼夜温差大区域采用直接空冷，将使发电厂汽轮机的工作产生较大的波动，进而影响发电厂的稳定发电。同样，风向、风速也会影响到凝汽器的冷却效率而造成汽轮机工作的波动，导致发电厂发电功率的不稳定。

再有，暴露在空中的凝汽器翅片管束表面很容易积聚灰尘，而影响其有效散热。

空冷岛通风方式存在的问题：1、受风的影响大，运行不够稳定；2、热风回流现象比较严重；3、风机能耗较高；4、暴露在空中的凝汽器翅片管束表面很容易积聚灰尘，而影响散热效率。5、日照情况下，暴露的凝汽器翅片管束吸收太阳的辐射热，经凝汽器翅片管束被加热的空气所带走的热量包含有太阳的辐射热，从而降低了散热效率。6、设备距地面高，维修、清洗困难。

以上问题轻度时增加发电煤耗、影响稳定发电，严重时会使机组跳闸、影响电网运行。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种冷却效果好、经济性提高、受外界因素影响小的火力发电厂联合通风直接空冷系统。

为实现上述目的，本发明火力发电厂联合通风直接空冷系统，包括双曲线空冷塔，空冷塔的底部外侧沿其周向密布有若干个进风通道，该进风通道为外端开放、内端与空冷塔内部相连通的筒状结构，每个进风通道内均设置有与汽轮机排汽管道和凝结水收集管道相接的空气凝汽器单元，外界空气在进风通道内与空气凝汽器单元进行热交换后经空冷塔排出。

进一步，所述空气凝汽器单元包括轴流风扇和散热翅片管束，轴流风扇与散热翅片管束沿所述进风通道轴线配置，外界空气与散热翅片管束进行热交换后进入所述空冷塔内，并在所述空冷塔内以螺旋状向上空排出。

进一步，从所述进风通道进入所述空冷塔的气流以逆时针方向旋转向上空排出。

进一步，所述筒状进风通道的轴线与所述空冷塔的径线夹有10～30度的夹角，并且所有进风通道的夹角大小和方向相同，由此使从进风通道进入空冷塔内的气流自动形成螺旋气流。

进一步，所述筒状进风通道的轴线沿所述空冷塔的径线方向设置，所述空冷塔内设置有导流板，从所述进风通道进入空冷塔内的气流在所述导流板的导流下，在空冷塔内自动形成螺旋气流。

进一步，所述空气凝汽器单元中的所述轴流风扇位于所述散热翅片管束进风方向的上游，并且空气凝汽器单元包括两组散热翅片管束；所述进风通道内在轴流风扇下游沿其高度方向中线设置有水平隔板，所述两组散热翅片管束分别设置在所述隔板上下方的进风通道内，轴流风扇吹入的空气被水平隔板分流后分别对两组散热翅片管束进行冷却。

进一步，所述散热翅片管束中的管束上的散热翅片与管的轴线相垂直，所述水平隔板上下方的散热翅片管束组均排列成平面，并且管束面倾斜放置，使其上的散热翅片与所述进风通道的轴线夹有夹角。

进一步，所述散热翅片与所述进风通道的轴线夹有30～70度夹角。

进一步，所述空冷塔底部外侧沿高度方向设置有一层或多层所述进风通道。

进一步，所述进风通道内还设置有散热翅片清洗装置。

本发明通过设置进风通道和与其相配套的双曲线空冷塔后，在保证风扇主动的前提下，又充分利用了空冷塔对气流的抽吸作用，大大降低了环境风速、风向、温度的影响，保证了对散热翅片管束的可靠、稳定冷却，为发电厂的稳定发电提供了保障。因本发明只是对发电厂的直接空冷系统的通风方式进行了改进，对其上下游设备的结构和工作没有特殊要求，对于相同的散热要求所需的风机和散热翅片的种类、功率、数量等均无改变，因此，本发明为现有火力发电厂的改造提供了一种可行的、优化的技术途径。

附图说明

图1为现有技术中直接空冷凝汽器及换热系统示意图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为图2中空冷塔俯视图；

图4为图2中空冷塔另一结构俯视图；

图5是本发明实施例二的结构示意图；

图6为图5中空冷塔俯视图；

图7为图5中空冷塔另一结构俯视图。

具体实施方式

实施例一

如图2所示，本发明火力发电厂联合通风直接空冷系统，包括双曲线空冷塔1，空冷塔1的底部外侧沿其周向密布有若干个进风通道2，进风通道2为筒状结构，进风通道2可由方形管构成，进风通道2的外端开放，进风通道2内端与空冷塔1内部相连通，每个进风通道2内均设置有空气凝汽器单元5。空气凝汽器单元5包括轴流风扇51和散热翅片管束52，轴流风扇51与散热翅片管束52沿进风通道2轴线配置。进风通道2内还设置有散热翅片清洗装置8。

空气凝汽器单元5中的轴流风扇51位于散热翅片管束52进风方向的上游，并且空气凝汽器单元5包括两组散热翅片管束52；进风通道2内在轴流风扇51下游沿其高度方向中线设置有水平隔板7，两组散热翅片管束52分别设置在隔板7上下方的进风通道2内，轴流风扇51吹入的空气被水平隔板7分流后分别对两组散热翅片管束52进行冷却。水平隔板7还可用于日常维护中的作业平台。

散热翅片管束52的管束上密布设置有散热翅片53，散热翅片53与管束的轴线相垂直，水平隔板7上下方的散热翅片管束52组均排列成平面，并且管束面倾斜放置，使其上的散热翅片53与进风通道2的轴线夹有夹角。其中散热翅片53与进风通道2的轴线夹角优选为30～70度。由于散热翅片53与进风通道2的轴线夹有夹角，这样在轴流风扇51以一定角度向散热翅片53上吹入强制冷风时，强制冷风可打破散热翅片53表面上形成的稳流层，使得散热翅片53的表面上形成湍流，其可有效提高散热翅片管束52的热交换效果。

空气凝汽器单元5上连接有汽轮机排汽管道3和凝结水收集管道4，汽轮机排汽管道3内输送的饱和蒸汽经过空气凝汽器单元5后冷凝为凝结水，凝结水通过凝结水收集管道4回收。在空气凝汽器单元5进行热量交换的工作中，轴流风扇51向进风通道2内吹入强制冷风，使得散热翅片管束52快速散热，并且外界空气与散热翅片管束52进行热交换后热风进入空冷塔1内，并在空冷塔1内以螺旋状气流向上空排出。

对于地理位置的不同，该螺旋状气流的旋转方向要求不同，本发明火力发电厂联合通风直接空冷系统设置在地球赤道以北时，螺旋状气流的旋转方向为逆时针方向；本发明火力发电厂联合通风直接空冷系统设置在地球赤道以南时，螺旋状气流的旋转方向为顺时针方向。

在空冷塔1内形成螺旋状的排出气流，可有效克服自然风对直接空冷系统的不利影响，并能有效解决直接空冷系统中热风再循环的问题，还充分发挥了空冷塔对气流的抬升、整流作用。

为了在空冷塔1内形成螺旋状的排出气流，本发明中设计了两套相应结构：

1、进风通道2沿空冷塔1的径线方向设置。

如图3所示，进风通道2沿空冷塔1的径线方向设置，这样轴流风扇51通过进风通道2吹入的冷风为朝向空冷塔1的径线方向，为了在空冷塔1内形成螺旋状的排出气流，空冷塔1内设置有导流板6，导流板6与空冷塔1的径线夹有10～30度夹角，导流板6与进风通道2等高，从进风通道2进入空冷塔1内的气流在导流板6的导流下，在空冷塔1内自动形成螺旋气流。

2、进风通道2的轴线与空冷塔1的径线夹有10～30度夹角。

如图4所示，通过将进风通道2的轴线与空冷塔1的径线夹有10～30度夹角，这样轴流风扇51通过进风通道2吹入的冷风与空冷塔1的径线方向夹有夹角，由此使从进风通道2进入空冷塔1内的气流自动形成螺旋气流。并且所有进风通道2的夹角大小和方向均相同。

实施例二

如图5所示，为了满足不同气候、不同地区的的工作要求，本发明空冷塔1底部外侧沿高度方向可设置有多层所述进风通道。本实施例中设置了上下两层进风通道9、进风通道10。进风通道9和进风通道10的结构、内部连接的设备、外部连接的设备等均与实施例一中相通。为了在空冷塔1内形成螺旋状的排出气流，本实施例中设计了两套相应结构：1)如图6所示，在冷塔1内设置有与空冷塔1的径线夹有夹角的导流板，并且每个进风通道均对应有一个导流板；2)如图7所示，进风通道9和进风通道10的轴线均与空冷塔1的径线夹有夹角。

本发明具有自然通风直接空冷系统节能的优点，又具有强制通风直接空冷系统易于控制风量的优点，还应用了占地面积较小的专用空冷塔，既克服了自然风对直接空冷系统的不利影响，有效解决了直接空冷中热风再循环的问题，还充分利用了空冷塔的自由抬升力，相对的节省了风机的能耗。通过设置进风通道和与其相配套的双曲线空冷塔后，在保证风扇主动的前提下，又充分利用了空冷塔对气流的抽吸作用，大大降低了环境风速、风向、温度的影响，保证了对散热翅片管束的可靠、稳定冷却，为发电厂的稳定发电提供了保障。因本发明只是对发电厂的直接空冷系统的通风方式进行了改进，对其上下游设备的结构和工作没有特殊要求，因此，本发明为现有火力发电厂的改造提供了一种可行的、优化的技术途径。

Claims (10)

1.火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，该系统包括双曲线空冷塔，空冷塔的底部外侧沿其周向密布有若干个进风通道，该进风通道为外端开放、内端与空冷塔内部相连通的筒状结构，每个进风通道内均设置有与汽轮机排汽管道和凝结水收集管道相接的空气凝汽器单元，外界空气在进风通道内与空气凝汽器单元进行热交换后经空冷塔排出。

2.如权利要求1所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述空气凝汽器单元包括轴流风扇和散热翅片管束，轴流风扇与散热翅片管束沿所述进风通道轴线配置，外界空气与散热翅片管束进行热交换后进入所述空冷塔内，并在所述空冷塔内以螺旋状向上空排出。

3.如权利要求2所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，从所述进风通道进入所述空冷塔的气流以逆时针方向旋转向上空排出。

4.如权利要求2所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述筒状进风通道的轴线与所述空冷塔的径线夹有10～30度的夹角，并且所有进风通道的夹角大小和方向相同，由此使从进风通道进入空冷塔内的气流自动形成螺旋气流。

5.如权利要求2所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述筒状进风通道的轴线沿所述空冷塔的径线方向设置，所述空冷塔内设置有导流板，从所述进风通道进入空冷塔内的气流在所述导流板的导流下，在空冷塔内自动形成螺旋气流。

6.如权利要求2所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述空气凝汽器单元中的所述轴流风扇位于所述散热翅片管束进风方向的上游，并且空气凝汽器单元包括两组散热翅片管束；所述进风通道内在轴流风扇下游沿其高度方向中线设置有水平隔板，所述两组散热翅片管束分别设置在所述隔板上下方的进风通道内，轴流风扇吹入的空气被水平隔板分流后分别对两组散热翅片管束进行冷却。

7.如权利要求6所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述散热翅片管束中的管束上的散热翅片与管的轴线相垂直，所述水平隔板上下方的散热翅片管束组均排列成平面，并且管束面倾斜放置，使其上的散热翅片与所述进风通道的轴线夹有夹角。

8.如权利要求7所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述散热翅片与所述进风通道的轴线夹有30～70度夹角。

9.如权利要求1所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述空冷塔底部外侧沿高度方向设置有一层或多层所述进风通道。

10.如权利要求1所述的火力发电厂联合通风直接空冷系统，其特征在于，所述进风通道内还设置有散热翅片清洗装置。

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