CN102538500B - 降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统，用于解决空冷机组夏季出力受阻问题。该方法通过设置制冷设备，同时采用三种措施降低空冷机组排汽压力：a.水环式真空泵的工作液经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，温度降低到设计值；b.工业除盐水经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，一部分通过喷嘴对空冷机组轴流风机的出口空气进行蒸发冷却；另一部分进入汽轮机排汽管道；c.凝结水经过凝结水泵分成两部分，一部分进入汽轮机回热器送往锅炉，另一部分经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，进入汽轮机排汽管道与排汽混合，吸收汽化潜热。上述改进可有效降低发电厂空冷机组排汽压力，保证机组夏季安全经济运行。

Description

降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统

技术领域

本发明涉及一种发电节能技术，尤其是能够在夏季提高空冷机组热经济性、降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统。

背景技术

由于空冷技术能够节约大量水资源，在富煤贫水地区获得了快速发展。近年来，国内外发电厂空冷技术取得长足进步，成果显著。目前在发电厂得到应用的空气冷却系统有：直接空冷系统；采用表面式凝汽器的间接空冷系统（哈蒙系统）；采用混合式凝汽器的间接空冷系统（海勒系统）。其中直接空冷机组以空气为冷却介质通过翅片管束直接冷却汽轮机的乏汽，由于具有节水性好、对环境污染小、运行相对稳定、初投资少以及可适用于大中小型机组等优点，所以得到了重点推广，在目前已建成的空冷机组中，采用直冷系统的比例已超过了50%。但是，直接空冷机组在夏季高温季节普遍存在出力受阻、不能满发、运行经济性差、受风向风力影响出力波动明显等一系列问题。由于直接空冷机组的冷却能力取决于进入空冷器空气的干球温度，因而受环境气温的影响较大。夏季较高的空气温度导致空冷器冷却能力下降，机组真空度降低，使机组实际出力低于设计出力，机组不满发小时数远大于设计值，给电厂造成巨大的经济损失。特别是在极端炎热的天气，直接空冷机组的出力相对于冬季出力可能降低约50%，大大降低了机组运行的经济性和安全性。另外，夏季处于用电负荷需求高峰期，需要机组维持较高负荷运行，因而形成了夏季机组出力受阻与发电负荷需求高的尖锐矛盾。以某电厂200 MW直接空冷机组为例，每年夏季由于气温高，使机组背压升高超限，导致机组不能带满负荷运行，夏季高温时段的机组负荷常被限制在180 MW 以下。

直接空冷机组空冷凝汽器空间巨大，处于负压状态，因此空气进入汽轮机排汽空间的几率大大增加，形成气阻，大大降低了换热效果，进一步推高了排汽压力。而抽吸不凝性气体的水环真空泵由于工作液的温度过高，超过饱和而汽化，严重影响了真空泵的抽真空能力，致使空冷器内不凝结气体不能及时被抽走，如果长时间运行在汽化工况下，不但空冷散热器换热恶化，真空变差，还会引起真空泵叶轮气蚀，影响设备安全运行。为了提高直接空冷机组夏季的出力，有些电厂采用提高空冷风机转速的方法来改善换热效果，但由于在夏季空冷风机基本上已处于全速运行，提速空间不大，即使能够有所提高也增加了电耗，但效果却不明显；也有电厂采用直接向翅片管束散热器喷淋大量除盐水的方式来强化换热效果。这种方式虽然可以提高机组的真空，但由于水温仍然较高，因此需要喷入较多的化学水，由于制水成本高，浪费严重；还有人建议加装一套湿冷装置，在夏季采用干+湿联合的方式来提高机组的出力，但此方法一方面需要对机组进行较大的系统改造，投资成本较大，而且在空冷机组上布置湿冷凝汽器也十分困难。上述这些方法对于已投运的大型直接空冷机组都不是最优的办法。

发明内容

本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种解决空冷机组夏季出力受阻的降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统。

本发明所称问题是由以下技术方案解决的：

一种降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法，其特别之处是：它在原发电厂空冷机组系统中增设制冷设备，并同时采用以下三种措施降低空冷机组排汽压力，解决空冷机组夏季出力不足：

a.将空冷机组的水环式真空泵的工作液经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，温度降低到设计值，提高真空泵的出力；

b. 将空冷机组所用的工业除盐水经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，经水泵加压，一部分通过喷嘴对空冷机组轴流风机的出口空气进行蒸发冷却，以降低空冷散热器的入口空气温度，从而降低排汽压力；另一部分进入汽轮机排气管道与排汽混合,吸收汽化潜热,维持空冷器真空；

c. 将空冷机组凝结水经过凝结水泵分成两部分，一部分凝结水进入汽轮机回热器送往锅炉，另一部分经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，进入汽轮机排汽管道与排汽混合，吸收汽化潜热，维持空冷器真空。

一种降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法系统，特别之处是：它包括制冷设备、冷冻水循环泵、水环真空泵工作液冷却装置、工业除盐水冷却装置、排汽管道凝结水冷却装置，其中，水环真空泵工作液冷却装置中设置真空泵冷却器，工业除盐水冷却装置中设置除盐水冷却器，排汽管道凝结水冷却装置中设置凝结水冷却器，所述冷冻水循环泵位于连通制冷设备的冷冻水管路上，冷冻水管路并联真空泵冷却器、除盐水冷却器和排汽管道凝结水冷却器并形成循环回路。

上述降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统，所述水环真空泵工作液冷却装置包括水环式真空泵和汽水分离器，由水环式真空泵、汽水分离器、真空泵冷却器和管路、阀门构成水环真空泵工作液冷却回路。

上述降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统，所述工业除盐水冷却装置包括由管路连接的除盐水箱、除盐水加压泵、除盐水冷却器、除盐水雾化加湿喷嘴、除盐水雾化冷却喷嘴，除盐水雾化加湿喷嘴位于空冷机组的轴流风机空气出口处，除盐水雾化冷却喷嘴位于空冷机组的排汽管道处。

上述降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统，所述排汽管道凝结水冷却装置包括空冷机组的凝结水箱及排汽凝结水管路、凝结水泵、排汽凝结水冷却支路、凝结水雾化喷嘴，排汽凝结水管路连接凝结水箱，凝结水泵位于排汽凝结水管路上，排汽凝结水冷却支路连通排汽凝结水管路，排气凝结水冷却支路经凝结水冷却器连通凝结水雾化喷嘴，凝结水雾化喷嘴位于空冷机组的排汽管道处。

上述降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统，所述制冷设备为蒸汽吸收式，制冷设备以空冷机组的汽轮机抽汽作为热源。

上述降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法及系统，所述真空泵冷却器、除盐水冷却器、凝结水冷却器均为板式冷却器。

本发明针对空冷机组夏季出力受阻的问题进行了改进，同时采用三种措施降低空冷机组排汽压力，解决空冷机组夏季出力不足、负荷不稳定和经济性差等问题，在现有空冷机组设备的基础上增设制冷设备和相应的冷却器、冷却循环管路。其改进要点如下：1.水环真空泵工作液冷却装置将水环式真空泵工作液由制冷循环设备冷冻水冷却，工作液的温度接近设计值，提高真空泵的出力；2.工业除盐水冷却装置将工业除盐水由制冷循环设备冷冻水冷却，一部分对空冷散热器入口空气进行雾化加湿，可以降低入口空气温度，降低空冷机组排汽压力；另一部分进入汽轮机排汽管道，与排汽混合，吸收汽化潜热；3.排汽管道凝结水冷却装置将排汽管道凝结水由制冷循环设备制取的冷冻水冷却，与排汽混合吸收汽化潜热，更好的维持空冷器的真空。上述三种冷却装置共同作用，有效降低发电厂空冷机组的排汽压力，保证机组的夏季安全经济运行。

附图说明

图1是本发明系统的示意图。

图中各标号含义如下：1. 排汽管道，2.空冷单元配汽管道，3.水环式真空泵，4.汽水分离器、5. 真空泵冷却器，6.凝结水箱，7.轴流风机，8a.. 除盐水雾化加湿喷嘴，8b. 除盐水雾化冷却喷嘴，9. 凝结水泵，10. 除盐水加压泵，11. 除盐水箱，12. 除盐水冷却器，13. 凝结水冷却器，14. 凝结水雾化喷嘴，15.制冷循环设备，15a. . 发生器，15b.回热器，15c. 吸收器，15d. 蒸发器，15e. 节流阀，15f. 冷凝器，16. 冷冻水循环泵，17. 冷冻水管路，18. 排汽凝结水管路，19. 排汽凝结水冷却支路。

具体实施方式

本发明的方法为：在空冷机组中设置制冷设备，将制冷设备制取的冷冻水分为三路对空冷机组的相关部分进行冷却。其一：水环式真空泵的工作液经过冷却器被冷冻水冷却，温度降低到设计值，能够提高真空泵的出力；其二：工业除盐水经过冷却器被冷冻水冷却，通过水泵加压，一部分通过喷嘴对空冷机组轴流风机的出口空气进行蒸发冷却，降低空冷散热器的入口空气温度，从而降低排汽压力；另一部分进入汽轮机排汽管道，与排汽直接混合，吸收汽化潜热；其三：凝结水经过凝结水泵分成两部分，一部分凝结水进入汽轮机回热器送往锅炉，另一部分经过冷却器被冷冻水冷却，进入汽轮机排汽管道与排汽混合，吸收汽化潜热，维持空冷器真空。

参看图1，本发明包括制冷设备15、冷冻水循环泵16、水环真空泵工作液冷却装置、工业除盐水冷却装置、排汽管道凝结水冷却装置，其中，水环真空泵工作液冷却装置中设置真空泵冷却器5，工业除盐水冷却装置中设置除盐水冷却器12、排汽管道凝结水冷却装置中设置凝结水冷却器13，所述冷冻水循环泵位于连通制冷设备的冷冻水管路17上，冷冻水管路并联三个支路，各支路上分别设置真空泵冷却器、除盐水冷却器和排汽管道凝结水冷却器，冷冻水管路形成循环回路。所述制冷设备选用蒸汽吸收式制冷循环设备15，其构成包括发生器15a、回热器15b、吸收器15c、节流阀15e、蒸发器15d、冷凝器15f及连接管道与阀门。制冷循环设备15采用汽轮机抽汽作为热源，通过蒸发器15d制取冷冻水，冷冻水经过冷冻水循环泵16，通过真空泵冷却器5、除盐水冷却器12、凝结水冷却器13分别对真空泵工作液、除盐水与部分凝结水进行冷却。蒸汽散热后形成的凝结水送往凝结水箱，电厂循环冷却水进入吸收器15c、冷凝器15f进行冷却，保证蒸汽吸收式制冷循环设备15的正常运行。制冷设备也可以采用电驱动压缩式制冷设备。

仍参看图1，所述水环真空泵工作液冷却装置包括水环式真空泵3和汽水分离器4、真空泵冷却器5和相应的管路、阀门。水环真空泵工作液经过真空泵冷却器5被冷却至设计值，进入水环式真空泵3，空冷单元配汽管道2中的不凝性气体与水蒸汽被抽入水环式真空泵3，维持空冷机组排汽管道1的真空，同时真空泵工作液吸热温度升高，进入汽水分离器4排汽，分离下来的真空泵工作液进入真空泵冷却器5，形成一个闭式循环。

仍参看图1，所述工业除盐水冷却装置包括由管路连接的除盐水箱11、除盐水加压泵10、除盐水冷却器12、除盐水雾化加湿喷嘴8a、除盐水雾化冷却喷嘴8b，盐水雾化加湿喷嘴位于空冷机组的轴流风机7空气出口处，除盐水雾化冷却喷嘴位于空冷机组的排气管道1处。除盐水箱11的除盐水经过除盐水加压泵10，进入除盐水冷却器12被冷却，之后，一部分通过除盐水雾化加湿喷嘴8a对空冷单元轴流风机7的出口空气进行冷却，降低空冷单元入口空气温度，提高了空冷单元的换热量，降低了排汽压力；另一部分通过除盐水雾化冷却喷嘴8b与排气管道1的蒸汽直接接触，冷却效果好，能够较好的维持空冷机组的真空。

仍参看图1，所述排汽管道凝结水冷却装置包括空冷机组的凝结水箱6及排气凝结水管路18、凝结水泵9、排气凝结水冷却支路19、凝结水雾化喷嘴14，所述凝结水泵位于排气凝结水管路上，排气凝结水冷却支路连通排气凝结水管路，排气凝结水冷却支路经凝结水冷却器13连通凝结水雾化喷嘴，凝结水雾化喷嘴位于空冷机组的排气管道1处。凝结水通过凝结水泵9后分成两部分，一部分通过汽轮机回热器送往锅炉，另一部分经过凝结水板式冷却器13被冷却，最后通过凝结水雾化喷嘴14与排汽直接接触，其换热效率大大提高，能够较好的空冷机组的真空。

Claims (4)

1. 一种降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却系统，其特征在于，它包括制冷设备（15）、冷冻水循环泵（16）、水环真空泵工作液冷却装置、工业除盐水冷却装置、排汽管道凝结水冷却装置，其中，水环真空泵工作液冷却装置中设置真空泵冷却器（5），工业除盐水冷却装置中设置除盐水冷却器（12），排汽管道凝结水冷却装置中设置凝结水冷却器（13），所述冷冻水循环泵位于连通制冷设备的冷冻水管路（17）上，冷冻水管路并联真空泵冷却器、除盐水冷却器和排汽管道凝结水冷却器并形成循环回路；

所述水环真空泵工作液冷却装置包括水环式真空泵（3）和汽水分离器（4），由水环式真空泵（3）、汽水分离器（4）、真空泵冷却器（5）和管路、阀门构成水环真空泵工作液冷却回路；

所述工业除盐水冷却装置包括由管路连接的除盐水箱（11）、除盐水加压泵（10）、除盐水冷却器（12）、除盐水雾化加湿喷嘴（8a）、除盐水雾化冷却喷嘴（8b），除盐水雾化加湿喷嘴位于空冷机组的轴流风机（7）空气出口处，除盐水雾化冷却喷嘴位于空冷机组的排气管道（1）处；

所述排汽管道凝结水冷却装置包括空冷机组的凝结水箱（6）及排气凝结水管路（18）、凝结水泵（9）、排气凝结水冷却支路（19）、凝结水雾化喷嘴（14），排气凝结水管路连接凝结水箱，凝结水泵位于排气凝结水管路上，排气凝结水冷却支路连通排气凝结水管路，排气凝结水冷却支路经凝结水冷却器（13）连通凝结水雾化喷嘴，凝结水雾化喷嘴位于空冷机组的排气管道（1）处。

2.根据权利要求1所述的降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却系统，其特征在于：所述制冷设备（15）为蒸汽吸收式，制冷设备以空冷机组的汽轮机抽汽作为热源。

3.根据权利要求2所述的降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却系统，其特征在于：所述真空泵冷却器（5）、除盐水冷却器（12）、凝结水冷却器（13）均为板式冷却器。

4.一种根据权利要求1、2或3所述节能冷却系统的降低发电厂空冷机组排汽压力的节能冷却方法，其特征在于：它同时采用以下三种措施降低空冷机组排汽压力：

a.将空冷机组的水环式真空泵的工作液经过冷却器被制冷设备制取的冷冻水冷却，温度降低到设计值，提高真空泵的出力；

b. 将空冷机组所用的工业除盐水经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，经水泵加压，一部分通过喷嘴对空冷机组轴流风机的出口空气进行蒸发冷却，以降低空冷散热器的入口空气温度，从而降低排汽压力；另一部分进入汽轮机排汽管道，与排汽混合，吸收汽化潜热，维持空冷器真空；

c. 将空冷机组凝结水经过凝结水泵分成两部分，一部分凝结水进入汽轮机回热器送往锅炉，另一部分经过冷却器被制冷循环设备制取的冷冻水冷却，进入汽轮机排汽管道与排汽混合，吸收汽化潜热，维持空冷器真空。