CN104806309A - 一种空冷岛凝结水势能利用系统 - Google Patents

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吕凯
万超
荆涛
李高潮
章治国
穆琳
程小飞
陈胜利
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Xian Thermal Power Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种空冷岛凝结水势能利用系统，包括汽轮机，汽轮机的排汽装置通过排汽管道与设置在空冷岛平台上方的空冷凝汽器相连通；进入空冷凝汽器中的蒸汽与轴流风机产生的冷却空气进行对流换热，蒸汽冷凝后汇入位于空冷凝汽器的凝结水下联箱；凝结水下联箱的下方设置有用于回收从空冷岛回流的凝结水的势能的水轮机，水轮机与水轮发电机相连。本发明在满足直接空冷电站凝结水系统功能性要求的前提下，有效回收利用了空冷岛凝结水回水中数量可观的势能，提高了机组经济性，对机组的安全运行没有任何不利影响。

Description

一种空冷岛凝结水势能利用系统
技术领域
本发明属于能量回收利用领域，涉及一种直接空冷电站冷端系统，具体涉及一种空冷岛凝结水势能利用系统。
背景技术
发电厂空冷技术作为当前一种有效节水型火力发电技术，在水资源较匮乏地区的电力工业中广泛应用是大势所趋。展望未来，电厂空冷技术前景依然看好，它不仅能应用于缺水地区，即便在水源充沛的地区，从减少水资源消耗、促进水资源可持续利用的角度来讲，也具有非常高的实际应用价值。
在国内，直接空冷机组应用最多，其次是表凝式间冷机组，最后是混凝式间冷机组。直接空冷机组占空冷机组装机容量的60％以上。直接空冷机组中，流经空冷凝汽器翅片管的汽轮机排汽和管外因轴流风机群产生的强制空气流发生换热，其换热效果取决于管外空气侧的对流换热系数，为保证冷凝量，空冷凝汽器换热面积巨大，强制空气流快速穿过空冷凝汽器，其温升有限，故需要相当质量流量的空气，因而空冷系统需设置一定数量的风机，300MW等级风机群的风机数量为30个(5行6列)或35个(5行7列)；600MW等级的风机数量为56个(7行8列)或64个(8行8列)。为保证轴流风机群在室外环境下的吸风性能，轴流风机需要架构在一定高度的平台上，据统计，300MW等级的空冷岛平台高度为35m，600MW等级的空冷岛平台高度为45m，1000MW等级的空冷岛平台高度为50m。汽轮机排汽在空冷凝汽器冷凝后汇流至各列的凝结水联箱，再由两根凝结水回水管由重力势能驱动回流至热井。如此大流量(300MW等级的凝结水流量为700t/h，600MW等级的凝结水流量为1400t/h，1000MW等级的凝结水流量为1900t/h)、高势差的能量，除了克服凝结水回水管路的各种阻力外，尚有数量可观的能量未加以利用而损失掉。
综上可知，若能够采取有效技术措施将空冷岛凝结水回水势能加以回收利用，则可以实现能量回收，有效提高直接空冷机组的技术经济性，更是电站企业对国家关于节能减排的大政方针的一种积极响应与实现。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提出一种空冷岛凝结水势能利用系统，该系统在保证电站凝结水系统功能性要求的前提下，充分利用空冷岛凝结水回水势能，实现能量回收，提高了直接空冷机组的技术经济性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种空冷岛凝结水势能利用系统，包括汽轮机，汽轮机的排汽装置通过排汽管道与设置在空冷岛平台上方的空冷凝汽器相连通；进入空冷凝汽器中的蒸汽与设置于空冷岛平台下方的轴流风机产生的冷却空气进行对流换热，蒸汽冷凝后汇入位于空冷凝汽器的凝结水下联箱；凝结水下联箱的下方设置有用于回收从空冷岛回流的凝结水的势能的水轮机，水轮机与水轮发电机相连；经过水轮发电机做功后的凝结水回水通过疏水管道流入在真空下运行的热井，热井中的凝结水经凝结水泵升压后，进入热力回热系统中吸热。
所述空冷凝汽器设置于空冷岛平台上方，呈“∧”形布置。
所述水轮机采用低水头水轮机，其出口管和热井相连。
所述水轮发电机为异步交流发电机。
所述凝结水泵的出口连接有轴封加热器，升压后的凝结水经轴封加热器加热后进入热力回热系统中吸热。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在满足直接空冷电站凝结水系统功能性要求的前提下，有效回收利用了空冷岛凝结水回水中数量可观的势能，提高了机组经济性，对机组的安全运行没有任何不利影响。本发明在满足直接空冷电站凝结水系统功能性需要的前提下，回收利用了空冷岛凝结水回水中数量可观的势能，提高机组经济性。300MW等级直接空冷机组，年收益6.7万元；600MW等级直接空冷机组，年收益18.8万元；1000MW等级直接空冷机组，年收益32.7万元经济效益明显。此外，节能意味着同样机组负荷下氮氧化物等污染物排放量下降，环境效益显著。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
其中，1为汽轮机；2为排汽装置；3为热井；4为排汽管道；5为空冷凝汽器；6为轴流风机；7为凝结水联箱；8为水轮发电机；9为凝结水回水管道；10为凝结水泵；11为轴封加热器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明包括汽轮机1，汽轮机1的排汽装置2通过排汽管道4与设置在空冷岛平台上方呈“∧”形布置的空冷凝汽器5相连通；进入空冷凝汽器5中的蒸汽与轴流风机6产生的冷却空气进行对流换热，轴流风机6设置于空冷岛平台的下方。蒸汽冷凝后汇入位于空冷凝汽器5的凝结水下联箱7；凝结水下联箱7的下方设置有用于回收从空冷岛回流的凝结水的势能的水轮机，水轮机与水轮发电机8相连，水轮发电机8为异步交流发电机。；水轮机采用低水头水轮机，其出口管和热井3相连。经过水轮发电机8做功后的凝结水回水通过疏水管道流入在真空下运行的热井3，热井3的出口连接凝结水泵10，凝结水进入凝结水泵10进行升压，凝结水泵10的出口连接有轴封加热器11，升压后的凝结水经轴封加热器11加热后进入热力回热系统中吸热。
本发明的原理及工作过程：
本发明出于保证轴流风机群吸风效果的需要，需要将平台设置一定的高度。据统计，国内300MW等级的空冷岛平台高度为35m，600MW等级的空冷岛平台高度为45m，100MW等级的空冷岛平台高度为50m。汽轮机排汽在空冷凝汽器冷凝后汇流至各列的凝结水联箱，再由两根凝结水回水管由重力势能驱动回流至热井。如此大流量(300MW等级的凝结水流量为700t/h，600MW等级的凝结水流量为1400t/h，100MW等级的凝结水流量为1900t/h)、高势差的能量，除了克服凝结水回水的各种阻力以及保证不发生汽蚀外，尚有数量可观的能量白白损失掉。本发明提出一种能量利用技术，在保证电站凝结水系统功能性要求的前提下，充分利用空冷岛凝结水回水势能，实现能量回收，提高了直接空冷机组的技术经济性。
如图1所示，本发明汽轮机1排汽经排汽管道4和蒸汽分配管引入设置在空冷岛平台上方呈“∧”形布置的空冷凝汽器5中，与由空冷岛平台下方的轴流风机作用产生的冷却空气进行强制对流换热，蒸汽冷凝后汇入空冷凝汽器5的凝结水下联箱7。
通过理论计算和数值模拟，根据凝结水流量以及相应的水头高度，在满足凝结水回水管路的各种阻力以及保证不发生汽蚀的前提下，进行水轮机的优化选型，配置相应功率的水轮机，回收利用部分凝结水势能。
水轮机为低水头水轮机，其出口管和真空下运行的热井连接。水轮机的主要作用就是回收从空冷岛回流的凝结水的势能，驱动水轮发电机发出电能。水轮发电机为异步交流发电机。
凝结水经过水轮发电机8做功后，回流至排汽装置下方的热井3，经凝结水泵10升压后，进入热力回热系统中吸热。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种空冷岛凝结水势能利用系统，其特征在于：包括汽轮机(1)，汽轮机(1)的排汽装置(2)通过排汽管道(4)与设置在空冷岛平台上方的空冷凝汽器(5)相连通；进入空冷凝汽器(5)中的蒸汽与设置于空冷岛平台下方的轴流风机(6)产生的冷却空气进行对流换热，蒸汽冷凝后汇入位于空冷凝汽器(5)的凝结水下联箱(7)；凝结水下联箱(7)的下方设置有用于回收从空冷岛回流的凝结水的势能的水轮机，水轮机与水轮发电机(8)相连；经过水轮发电机(8)做功后的凝结水回水通过疏水管道流入在真空下运行的热井(3)，热井(3)中的凝结水经凝结水泵(10)升压后，进入热力回热系统中吸热。
2.根据权利要求1所述的空冷岛凝结水势能利用系统，其特征在于：所述空冷凝汽器(5)设置于空冷岛平台上方，呈“∧”形布置。
3.根据权利要求1所述的空冷岛凝结水势能利用系统，其特征在于：所述水轮机采用低水头水轮机，其出口管和热井(3)相连。
4.根据权利要求1或3所述的空冷岛凝结水势能利用系统，其特征在于：所述水轮发电机(8)为异步交流发电机。
5.根据权利要求1所述的空冷岛凝结水势能利用系统，其特征在于：所述凝结水泵(10)的出口连接有轴封加热器(11)，升压后的凝结水经轴封加热器(11)加热后进入热力回热系统中吸热。
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