CN103411443B - 一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统，包括与M台蒸汽轮机A连通的湿冷系统(1)和与N台蒸汽轮机B连通的空冷系统(2)，M＝1，N＝1，还包括湿冷负荷配送单元(3)、空冷负荷配送单元(4)、湿冷负荷配送控制单元(5)、空冷负荷配送控制单元(6)和控制中心(7)。本发明用在并列工作的两台或两台以上的空冷系统汽轮机和湿冷系统汽轮机场合，可以使湿冷汽轮机的水耗降低，空冷汽轮机的效率提高，两种汽轮机的综合能源效率提高，综合水消耗降低。

Description

一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统

技术领域

本发明涉及蒸汽轮机乏汽冷却技术，特别是一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统。

背景技术

蒸汽轮机组工作时的能量转换过程是，蒸汽经过蒸汽轮机做功后变成乏汽，乏汽经过蒸汽轮机后面的冷却系统冷却后凝结成水，水又被送回锅炉变成蒸汽，蒸汽再进入蒸汽轮机做功，如此循环往复，蒸汽轮机后面的冷却系统通常有两种型式，一种是湿冷系统，即乏汽中的余热被水带走散发到大气中，另一种是空冷系统，即乏汽中的余热被空气带走散发到大气中。

过去，火力发电厂的蒸汽轮机发电机组通常是湿冷发电机组，空冷系统出现后，为了节约用水，人们又在火力发电厂兴建空冷发电机组，这些湿冷发电机组和空冷发电机组都是各自独立运行的。后来，为了解决空冷机组的效率低、夏季运行不安全等技术问题，有人在空冷发电机组的空冷系统旁边增加一个小型湿冷系统，在空冷系统的冷却能力不足时，提供补充。王玉山等人的发明专利和山西电力勘测设计院的发明专利，都是对一台蒸汽轮机的冷却系统进行了改进。为降低湿冷系统发电水耗，在湿冷冷却塔中增加空冷装置组成混合冷却系统，也是针对一台汽轮发电机组所做的改进。这些技术方案都是针对一台蒸汽轮机的冷却系统和运行所做的改进，而且这些专利用增建湿冷系统的方式来为空冷系统提供补充冷却能力，不可避免地要新增加发电耗水量，与建设空冷系统发电厂节约用水的初衷相违背，实践中则不能被国家主管部门认可。

发明内容

为了克服现有技术存在的增加发电耗水量、空冷汽轮机的效率低的问题，本发明提供一种既提高空冷系统发电机组的运行安全可靠性、提高发电效率、降低发电能耗，又降低湿冷机组的发电水耗的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统，包括与M台蒸汽轮机A连通的湿冷系统和与N台蒸汽轮机B连通的空冷系统，M≥1，N≥1，还包括湿冷负荷配送单元、空冷负荷配送单元、湿冷负荷配送控制单元、空冷负荷配送控制单元和控制中心，所述湿冷负荷配送单元与空冷负荷配送单元用联通管路相连通；其中，

所述湿冷负荷配送单元设置在湿冷系统与蒸汽轮机A连接的乏汽管路上，用于调节湿冷系统的冷却负荷；

所述空冷负荷配送单元设置在空冷系统与蒸汽轮机B连接的乏汽管路上，用于调节空冷系统的冷却负荷；

与湿冷负荷配送单元相连接的所述湿冷负荷配送控制单元，用于采集湿冷负荷配送单元的冷却负荷数据，并将其发送给控制中心，同时接收控制中心发送的负荷配送信号；

与空冷负荷配送单元相连接的所述空冷负荷配送控制单元，用于采集空冷负荷配送单元的冷却负荷数据，并将其发送给控制中心，同时接收控制中心发送的负荷配送信号；

所述控制中心分别与湿冷负荷配送控制单元和空冷负荷配送控制单元电连接，用于接收湿冷负荷配送控制单元和空冷负荷配送控制单元发送的冷却负荷数据，并分析处理冷却负荷数据，确定冷却负荷配送比例，并发送负荷配送信号给控制单元和。

进一步，所述湿冷系统与1台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统与1台蒸汽轮机B连通。

进一步，所述湿冷系统与2台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统与1台蒸汽轮机B连通。

进一步，所述湿冷系统与3台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统与1台蒸汽轮机B连通。

进一步，所述湿冷负荷配送单元为自动或手动调节阀。

进一步，所述空冷负荷配送单元为自动或手动调节阀。

一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却方法，利用与蒸汽轮机A连通的湿冷系统或与蒸汽轮机B连通的空冷系统的富裕冷却能力，提高整体冷却能力，并节约湿冷系统的用水量，包括：

在湿冷系统和空冷系统进行各自冷却工作运行中，控制单元、分别采集湿冷系统、空冷系统的富裕或缺乏冷却能力数据，把数据发给控制中心；

控制中心根据收到的湿冷系统和空冷系统的富裕或缺乏能力数据，检查湿冷系统和空冷系统的工作状况，并分析处理湿冷或空冷负荷数据；

控制中心根据分析处理的湿冷或空冷负荷结果，决定湿冷或空冷负荷配送比例，并发负荷配送信号给控制单元和；

控制单元、接受控制中心发来的负荷配送信号后，分别发出配送指令给湿冷负荷配送单元、空冷负荷配送单元，让湿冷负荷配送单元和空冷负荷配送单元动作，将湿冷负荷向空冷系统配送，或将空冷负荷向湿冷系统配送，从而使湿冷系统和空冷系统的冷却能力有机结合。

进一步，在夏季时，所述控制单元采集湿冷系统的富裕冷却能力数据，所述控制单元采集空冷系统乏汽冷却能力数据。

进一步，在冬季时，所述控制单元采集湿冷系统的缺乏冷却能力数据，所述控制单元采集空冷系统富裕冷却能力数据。

本发明与现有技术不同，是针对在同一场合，既有独立运行的湿冷系统汽轮发电机组，又有独立运行的空冷汽轮发电机组，将两台或两台以上的不同冷却系统的汽轮发电机组有机地结合起来，在不新增冷水装置的情况下，利用空冷系统的富裕或闲置冷却能力为湿冷系统提供补充冷却，或者利用湿冷系统的富裕或闲置冷却能力为空冷系统提供补充冷却，两台汽轮发电机组集中调度运行，追求最优化运行效果，既提高空冷系统发电机组的运行安全可靠性、提高发电效率、降低发电能耗，又降低湿冷机组的发电水耗，达到两台及两台以上不同冷却系统汽轮发电机组的电厂既节能又节水的目的，为建设资源节约型和环境友好型的“两型”火电厂提供创新技术支持。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图；

图2为本发明的实施例2的结构示意图；

图3为本发明的实施例2的结构示意图；

图4为本发明的实施例3的结构示意图；

图5为本发明的实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明通过一套联通管路，将一套采用空冷型式冷却系统的蒸汽轮机的出口乏汽管路与另一套采用湿冷型式冷却的蒸汽轮机的出口乏汽管路联通，使两台蒸汽轮机中的任意一台的出口乏汽都可以被两台汽轮机的两种型式的冷却系统冷却。如图1所示，本发明的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统，包括与1台蒸汽轮机A(8)连通的湿冷系统(1)和与1台蒸汽轮机B(9)连通的空冷系统(2)，还包括湿冷负荷配送单元(3)、空冷负荷配送单元(4)、湿冷负荷配送控制单元(5)、空冷负荷配送控制单元(6)和控制中心(7)。其中，所述湿冷负荷配送单元(3)设置在湿冷系统(1)与蒸汽轮机A(8)连接的乏汽管路上；所述空冷负荷配送单元(4)设置在空冷系统(1)与蒸汽轮机B(9)连接的乏汽管路上；所述湿冷负荷配送单元(3)与空冷负荷配送单元(4)用联通管路相连接。

在一套空冷系统蒸汽轮机和一套湿冷系统蒸汽轮机并列独立工作的场合，用联通管路将两台蒸汽轮机的出口乏汽管路连接，两台汽轮机的乏汽都可以分别配送到空冷系统(2)和/或湿冷系统(1)。

所述湿冷负荷配送控制单元(5)与湿冷负荷配送单元(3)相连接；所述空冷负荷配送控制单元(6)与空冷负荷配送单元(4)相连接；所述控制中心(7)分别与湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)电连接。

冬季时，当控制中心(7)检测到空冷系统(2)空闲或有富裕冷却能力时，并且检测到湿冷系统(1)的蒸汽轮机有需要时，控制中心(7)将需要配送负荷信号发给湿冷负荷配送控制单元(5)，湿冷负荷配送控制单元(5)驱使湿冷负荷配送单元(3)，将湿冷系统(1)蒸汽轮机的一部分乏汽配送到空冷系统(2)进行冷却，降低湿冷系统(1)的负荷、减少湿冷系统水的蒸发消耗，从而利用空冷系统帮助湿冷系统蒸汽汽轮机节约水。

夏季时，当控制中心(7)检测到湿冷系统(1)空闲或者有富裕能力，并且检测到空冷系统(2)蒸汽轮机有需要时，控制中心(7)将需要配送负荷信号发给空冷负荷配送控制单元(6)，空冷负荷配送控制单元(6)驱使空冷负荷配送单元(4)，将空冷系统蒸汽轮机的一部分乏汽配送到湿冷系统(1)冷却，改善空冷汽轮机出口的工作状况，即提高空冷系统蒸汽轮机的出口真空度、或者说降低蒸汽轮机出口背压，从而利用湿冷系统帮助空冷系统蒸汽轮机提高能源转换效率。

实施例2

如图2所示，本发明的湿冷系统(1)与2台蒸汽轮机A连通，空冷系统(2)与1台蒸汽轮机B连通。其中，湿冷系统(1)为一体化结构，即一套湿冷系统(1)为2台蒸汽轮机A进行冷却工作。湿冷负荷配送单元(3)、空冷负荷配送单元(4)、湿冷负荷配送控制单元(5)、空冷负荷配送控制单元(6)和控制中心(7)的工作模式与实施例1相同。当然，空冷系统(2)也可以与2或2台以上蒸汽轮机B连通。

如图3所示，本发明的湿冷系统(1)为分体结构，即湿冷系统(1)是由两套湿冷设备组成的，每套设备分别为1台蒸汽轮机A进行冷却工作。因此，每套设备分别连接一个湿冷负荷配送单元(3)，两个湿冷负荷配送单元(3)并联后与空冷负荷配送单元(4)连通。而湿冷负荷配送控制单元(5)分别与每套设备连接，分别采集其运行数据发送至控制中心(7)，并分别驱使每个湿冷负荷配送单元(3)工作。当然，湿冷负荷配送控制单元(5)也可以是多个，再联系起来，像DCS控制系统。湿冷负荷配送控制单元(5)之间的信号连接可以是铜线，也可是光缆，或无线联系。联络线的线型表示可以不做区分。多个湿冷负荷配送控制单元(5)还应该与电厂现有中央控制中心(7)连接。

实施例3

如图4所示，本发明的所述湿冷系统还可以与3台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统与1台蒸汽轮机B连通。其中，湿冷系统(1)为一体化结构，即一套湿冷系统(1)为3台蒸汽轮机A进行冷却工作。湿冷负荷配送单元(3)、空冷负荷配送单元(4)、湿冷负荷配送控制单元(5)、空冷负荷配送控制单元(6)和控制中心(7)的工作模式与实施例1相同。当然，空冷系统(2)也可以与3或3台以上蒸汽轮机B连通。

如图5所示，本发明的湿冷系统(1)为分体结构，即湿冷系统(1)是由三套湿冷设备组成的，每套设备分别为1台蒸汽轮机A进行冷却工作。因此，每套设备分别连接一个湿冷负荷配送单元(3)，三个湿冷负荷配送单元(3)并联后与空冷负荷配送单元(4)连通。而湿冷负荷配送控制单元(5)分别与每套设备连接，分别采集其运行数据发送至控制中心(7)，并分别驱使每个湿冷负荷配送单元(3)工作。当然，湿冷负荷配送控制单元(5)也可以是多个，再联系起来，像DCS控制系统。湿冷负荷配送控制单元(5)之间的信号连接可以是铜线，也可是光缆，或无线联系。联络线的线型表示可以不做区分。多个湿冷负荷配送控制单元(5)还应该与电厂现有中央控制中心(7)连接。

本发明用在并列工作的两台或两台以上的湿冷系统汽轮机和空冷系统汽轮机场合，可以使湿冷汽轮机的水耗降低，空冷汽轮机的效率提高，两种汽轮机的综合能源效率提高，综合水消耗降低。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统，其特征在于，包括与M台蒸汽轮机A连通的湿冷系统(1)和与N台蒸汽轮机B连通的空冷系统(2)，M≥1，N≥1，还包括湿冷负荷配送单元(3)、空冷负荷配送单元(4)、湿冷负荷配送控制单元(5)、空冷负荷配送控制单元(6)和控制中心(7)，所述湿冷负荷配送单元(3)与空冷负荷配送单元(4)用联通管路相连通；其中，

所述湿冷负荷配送单元(3)设置在湿冷系统(1)与蒸汽轮机A(8)连接的乏汽管路上，用于调节湿冷系统(1)的冷却负荷；

所述空冷负荷配送单元(4)设置在空冷系统(2)与蒸汽轮机B(9)连接的乏汽管路上，用于调节空冷系统(2)的冷却负荷；

与湿冷负荷配送单元(3)相连接的所述湿冷负荷配送控制单元(5)，用于采集湿冷负荷配送单元(3)的冷却负荷数据，并将其发送给控制中心(7)，同时接收控制中心(7)发送的负荷配送信号；

与空冷负荷配送单元(4)相连接的所述空冷负荷配送控制单元(6)，用于采集空冷负荷配送单元(4)的冷却负荷数据，并将其发送给控制中心(7)，同时接收控制中心(7)发送的负荷配送信号；

所述控制中心(7)分别与湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)电连接，用于接收湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)发送的冷却负荷数据，并分析处理冷却负荷数据，确定冷却负荷配送比例，并发送负荷配送信号给湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)。

2.根据权利要求1所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统,其特征在于，所述湿冷系统(1)与1台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统(2)与1台蒸汽轮机B连通。

3.根据权利要求1所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统,其特征在于，所述湿冷系统(1)与2台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统(2)与1台蒸汽轮机B连通。

4.根据权利要求1所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统,其特征在于，所述湿冷系统(1)与3台蒸汽轮机A连通，所述空冷系统(2)与1台蒸汽轮机B连通。

5.根据权利要求1所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统,其特征在于，所述湿冷负荷配送单元(3)为自动或手动调节阀。

6.根据权利要求1所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却系统,其特征在于，所述空冷负荷配送单元(4)为自动或手动调节阀。

7.一种空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却方法，其特征在于，利用与蒸汽轮机A连通的湿冷系统(1)或与蒸汽轮机B连通的空冷系统(2)的富裕冷却能力，提高整体冷却能力，并节约湿冷系统(1)的用水量，包括：

在湿冷系统(1)和空冷系统(2)进行各自冷却工作运行中，湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)分别采集湿冷系统(1)、空冷系统(2)的富裕或缺乏冷却能力数据，把数据发给控制中心(7)；

控制中心(7)根据收到的湿冷系统(1)和空冷系统(2)的富裕或缺乏能力数据，检查湿冷系统(1)和空冷系统(2)的工作状况，并分析处理湿冷或空冷负荷数据；

控制中心(7)根据分析处理的湿冷或空冷负荷结果，决定湿冷或空冷负荷配送比例，并发负荷配送信号给湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)；

湿冷负荷配送控制单元(5)和空冷负荷配送控制单元(6)接受控制中心(7)发来的负荷配送信号后，分别发出配送指令给湿冷负荷配送单元(3)、空冷负荷配送单元(4)，让湿冷负荷配送单元(3)和空冷负荷配送单元(4)动作，将湿冷负荷向空冷系统(2)配送，或将空冷负荷向湿冷系统(1)配送，从而使湿冷系统(1)和空冷系统(2)的冷却能力有机结合。

8.根据权利要求7所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却方法,其特征在于，在夏季时，所述湿冷负荷配送控制单元(5)采集湿冷系统(1)的富裕冷却能力数据，所述空冷负荷配送控制单元(6)采集空冷系统(2)缺乏冷却能力数据。

9.根据权利要求7所述的空冷和湿冷混合运行的蒸汽轮机乏汽冷却方法,其特征在于，在冬季时，所述湿冷负荷配送控制单元(5)采集湿冷系统(1)的乏汽冷却能力数据，所述空冷负荷配送控制单元(6)采集空冷系统(2)富裕冷却能力数据。