CN103573312B - 电站凝汽器分隔取水废热利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电站凝汽器分隔取水废热利用方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：将电站凝汽器的管束区划分成热负荷较高的高热区和热负荷较低的低热区；步骤2：在凝汽器的水侧针对高热区和低热区分别设立进、出口水室；步骤3：从凝汽器的低热区对应的出口水室引出的低温冷却水通往冷却塔或其它冷却水源冷却降温，然后返回低热区对应的凝汽器进口水室吸热升温，如此往复循环；从凝汽器高热区的出口水室引出高温冷却水，送到热泵装置的蒸发器放出热量后，回水返回凝汽器的高热区相对应的出口水室吸热升温，如此往复循环。

Description

电站凝汽器分隔取水废热利用方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机排汽废热的利用方法，具体地说，涉及一种电站凝汽器结构布置方法，属于机械技术领域。

背景技术

在现代蒸汽动力电站中，燃料燃烧释放出的发热量有50%以上的热能通过凝汽器的循环冷却水散失于环境中。为了回收利用这部分凝汽器的低温废热，目前有一种方式是通过加装吸收式热泵装置来提取凝汽器的冷却水废热，热泵进水自凝汽器的出水总管引出，热泵回水引入循环水进水总管，吸收式热泵的加热汽源来自于汽轮机抽汽。这种电站热泵装置可以用于北方冬季区域采暖、加热凝结水、海水淡化和工业生产中。这种废热利用技术的缺陷是，在冬季的低气温下，要满足热网水温度要求，必须将汽轮机降低真空运行以提高凝汽器的冷却水出水温度，否则吸收式热泵装置无法启动。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现存技术缺陷，提供一种电站凝汽器结构布置方法，使其能够从凝汽器的高热负荷管束区直接引出较高温度的冷却水，送到吸收式热泵装置的蒸发器放出热量后，回水返回凝汽器的高热负荷区吸热升温，如此往复循环。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种电站凝汽器分隔取水废热利用方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：将电站凝汽器管束区划分成热负荷较高的高热区和热负荷较低的低热区。所划分出的高热区是位于其壳侧流动蒸汽上游的一部分管束区；

步骤2：在凝汽器的水侧针对高热区和低热区分别设立进、出口水室。在高热区和低热区分别单独设立进出口水室时，如果高热区和低热区的管束彼此相连，则在凝汽器的前后水室将处于两种区域边界上的冷却管堵管，然后安装水室分隔板以形成各自独立的进出口水室；

步骤3：从凝汽器的低热区对应的出口水室引出的低温冷却水通往冷却塔或其它冷却水源冷却降温，然后返回低热区对应的凝汽器进口水室吸热升温，如此往复循环；从凝汽器高热区的出口水室引出高温冷却水，送到热泵装置的蒸发器放出热量后，回水返回凝汽器的高热区相对应的出口水室吸热升温，如此往复循环。

在现代电站凝汽器的单个壳体空间，一般顺着蒸汽来流方向对称并列布置1～4组包络线相似的多管束模块。从其中所划分出的高热区是位于凝汽器壳侧流动蒸汽上游的一部分管束区，它既可能是在每个管束模块的每一流程管束的部分外围区域；也可能是处于流动蒸汽上游的整个管束；也可能是上述二者的组合。

凝汽器在运行时，从汽轮机排汽口进入凝汽器的蒸汽沿着管束区周围的蒸汽通道流入管束区进行凝结换热，剩余的未凝结汽气混合物流入空冷区作最后凝结后从抽气口抽除，从而建立和保持汽轮机的真空。凝汽器壳侧蒸汽在高热区和低热区凝结放热时，分别将热量传递给管侧的热泵回水和电站主冷却水。

本发明的有益效果是：通过将来自吸收式热泵装置的回水引入凝汽器的高热区吸热升温后引出到热泵装置的蒸发器，从而可以从凝汽器中回收较高温度的那一部分冷却水废热，作为热泵装置的热源。因此，在冬季的低气温下，在汽轮机不降低运行真空的情况下也能启动热泵装置，满足热网水温要求，并且还能降低冷却塔或其它冷却水源的热负荷和循环水泵的电耗，从而提高汽轮发电机组的经济性。该装置简单易行，可以在已投运的凝汽器实施，或在新建机组上实施。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出按本发明一个实施例的双流程凝汽器管束布置的原理示意图。

图2示出按本发明另一个实施例的双流程凝汽管束布置的原理示意图。

图中标记：1、高热区；2、低热区；3、高热区；4、低热区；5、分隔板；6、低热区；7、高热区。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

实施例1

如图1所示，对于双流程凝汽器，在凝汽器壳体的前、后两端设有前水室和后水室，前水室是冷却水进出口水室，它通过螺栓与前端管板连接，后水室是冷却水折回水室，它与后端管板焊接连接，前、后端管板与凝汽器壳体连为一体。将第一流程中的管束划分出两个高热区1，余下的作为低热区2，高热区1与低热区2在水室用分隔板5分开；同理，将第二流程管束也划分成两个高热区3和一个低热区4，高热区3与低热区4在水室用分隔板5分开，两种管束区都有自己对应的进出口水室。两种区域的第一流程出口冷却水经各自的折回水室分别进入各自的第二流程的管束区，即将分处于两个流程中的两种区域高热区1和高热区3，低热区2和低热区4的水路连接，处于两个流程中高热区的冷却管总根数基本相同，处于两个流程中低热区的冷却管总根数也基本相同。凝汽器前水室并联布置若干循环水进口管和若干循环水出口管，分别与若干高热区1的进口水室和高热区3的出口水室相通，热泵装置的进、出水管道分别与该出口管、进口管相连；同时还在前水室布置一根循环水进口管和一根循环水出口管，分别与低热区2的进口水室和低热区4的出口水室相通，低温主冷却水的进、出水管道分别与该出口管、进口管相连，低温主冷却水通往循环供水的冷却塔或直流供水的水源相连。

实施例2

图2表示凝汽器中心线一侧的一个管束模块，在凝汽器下壳体内往往对称布置偶数个这样的管束模块。如图2所示，对于双流程凝汽器，在凝汽器壳体的前、后两端设有前水室和后水室，前水室是冷却水进出口水室，它通过螺栓与前端管板连接，后水室是冷却水折回水室，它与后端管板焊接连接，前、后端管板与凝汽器壳体连为一体。将凝汽器壳侧流动蒸汽最上游的独立管束划分为高热区7，其余的管束作为一个低热区6，高热区7与低热区6的水室相互独立，两种管束区都有自己对应的进出口水室。凝汽器前水室并联布置一根循环水进口管和一根循环水出口管，分别与高热区7的进口水室和出口水室相通，热泵装置的进、出水管道分别与该出口管、进口管相连；同时还在前水室布置一根循环水进口管和一根循环水出口管，分别与低热区6的前水室和后水室相通，低温主冷却水的进、出水管道分别与该出口管、进口管相连，低温主冷却水通往循环供水的冷却塔或直流供水的水源相连。

实施例3

具体实施方案还可以是上述方案1与方案2的组合。即在图2中，除了已经划分出的高热区7之外，将原低热区6划分成类似图1中所示的高热区1、3和低热区2、4。

电站凝汽器在运行时，从汽轮机排汽口进入凝汽器的蒸汽沿着管束区周围的蒸汽通道流入管束区进行凝结换热，剩余的未凝结汽气混合物流入空冷区作最后凝结后从抽气口抽除，从而建立和保持汽轮机的真空。凝汽器壳侧蒸汽在高热区和低热区凝结放热时，将热量传递给管侧的热泵回水和主冷却水。来自热泵装置蒸发器的回水通过进口管进入凝汽器的前水室，在图1所示双流程凝汽器的高热区1、高热区3或图2所示的高热区7吸热温度升高后，从其水室出口管引出到热泵装置的蒸发器；同时，来自冷却塔或开式水源的回水通过进口管进入凝汽器的前水室，在图1所示双流程凝汽器的管束区低热区2、低热区4或图2所示的低热区6吸热温度升高后，从其水室的出口管引出到冷却塔或开式冷却水源。

在上述两个实施案例中，从高热区引出的冷却水出口的出水温度较高，将其引出到热泵装置的蒸发器，作为热泵的低位热源，该部分冷却水被热泵加热后，可以对外供热，使凝汽器循环冷却水的一部分废热得到利用。因此，在冬季的低气温下，在汽轮机不降低运行真空的情况下也能启动热泵装置，满足热网水温要求；从低热区引出的冷却水出口的出水温度较低，将其引出到冷却塔或其它冷却水源散热降温后再进入电厂循环水泵，从而降低了冷源的热负荷和循环水泵的耗功；这两方面因素都能提高汽轮发电机组的经济性。

如图1-2中所示的凝汽器换热管束的型式、数量和所划分出的高热区的形状和大小只是示意性的，换热管束可以采用是任何管束型式，比如传统卵形、B-D、掌形、AT、塔形等管束；冷却水流程既可以是双流程，也可以是单流程；既可以是蒸汽下排式凝汽器，也可以是侧、轴向排汽式凝汽器，在前者中壳侧流动蒸汽的上游在上侧方向，而在后者中壳侧流动蒸汽的上游在左侧或右侧方向。在本发明中重要的是，凝汽器壳体空间的换热管束被划分为高热负荷管束区（高热区）和热负荷较低的其它管束区（低热区），高热区与低热区两部分管束区都有独立的进出口水室，从这两种独立水室引出的冷却水出口温度有高低之别，从而可以将不同温度的冷却水引出到不同的地方，将高温冷却水的废热予以回收利用。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电站凝汽器分隔取水废热利用方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：将电站凝汽器管束区划分成热负荷较高的高热区和热负荷较低的低热区；

步骤2：在凝汽器的水侧针对高热区和低热区分别设立进、出口水室；

步骤3：从凝汽器的低热区对应的出口水室引出的低温冷却水通往冷却塔或其它冷却水源冷却降温，然后返回低热区对应的凝汽器进口水室吸热升温，如此往复循环；从凝汽器高热区的出口水室引出高温冷却水，送到热泵装置的蒸发器放出热量后，回水返回凝汽器的高热区相对应的进口水室吸热升温，如此往复循环；

凝汽器具有两个流程，两个流程中的高热区的水路连接，并将两个流程中的低热区的水路连接；

所述步骤2中在高热区和低热区分别单独设立进出口水室时，如果高热区和低热区的管束彼此相连，则在凝汽器的前后水室将处于两种区域边界上的冷却管堵管，然后安装水室分隔板以形成各自独立的进出口水室。

2.根据权利要求1所述的电站凝汽器分隔取水废热利用方法，其特征在于，所述步骤1中凝汽器空间内所划分出的高热区是位于其壳侧流动蒸汽上游的一部分管束区。