CN105258526A - 一种双冷却介质凝汽器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双冷却介质凝汽器，包括凝汽器本体，所述凝汽器本体内部设有凝汽器管束，所述凝汽器管束内部设有空气冷却区管束和若干个骤冷区管束；所述凝汽器管束分别与进水水室和出水水室连通，所述进水水室和出水水室内流通第一冷却介质；所述空气冷却区管束和骤冷区管束均与前小水室和后小水室连通，所述前小水室和后小水室内流通第二冷却介质。本发明由于采用了凝汽器双冷却介质技术，从而提高了凝汽器的总体换热强度，提高了凝汽器真空，减少了抽吸系统的负载，提高了抽吸系统的抽吸效果，因此提高了蒸汽动力循环的效率。

Description

一种双冷却介质凝汽器

技术领域

本发明属于火力发电和原子能发电领域，特别是涉及一种能够实现提高凝汽器的冷却能力、降低抽气器负载的双工质冷却凝汽器。

背景技术

发电厂凝汽器的作用是把汽轮机的排汽冷凝成水，从而在凝汽器中形成高度真空。真空越高，汽轮机的排汽压力越低，发电厂蒸汽动力循环的循环效率越高。因此在发电厂实际运行过程中，维持凝汽器的高度真空是凝汽器的基本任务之一。

为了完成凝汽器的基本任务，重要因素是保持凝汽器中的高换热强度，实现快速冷却。

目前发电厂凝汽器的冷却介质是循环水。循环水以一定的温度进入凝汽器，吸收蒸汽的显热和汽化潜热后，温度升高，排出凝汽器。

另外，由于凝汽器处于高度真空状态，所以外部空气会从不严密处漏入，从而影响凝汽器的换热效果，使得换热系数下降，降低了凝汽器的真空。因此为减小漏入空气的影响，凝汽器中设置了专门的空气冷却区，以及专门的抽真空系统。抽真空系统的作用是不断地把漏入的空气从凝汽器中抽出来。实际上，抽出的是蒸汽空气混合物。根据研究，蒸汽的比例所占的份额还要大于空气。设置空冷区的目的就是在蒸汽空气混合物抽出之前，尽量把蒸汽冷凝下来，降低抽气系统的抽气负载。但是，尽管设置了空气冷却区，就目前实际运行的测试数据，抽出的依然是蒸汽空气混合物，而且蒸汽依然占有较大的份额。带来的影响为：(1)加大了抽气系统的负载，使得抽气系统耗功增加，能耗增大；(2)抽气效果下降，影响凝汽器真空；(3)抽气系统的管路阻力增加，导致能耗增高；(4)凝汽器空冷区的气阻增大，影响真空；(5)抽出蒸汽空气混合物中蒸汽的凝结会使得抽气系统水环式真空泵的工作液温度升高，降低了真空泵的抽吸效率。

因此目前发电厂凝汽器的真空，在循环水系统固定下，主要受制于抽气系统的工作状况。

中国专利CN201510067243公开了一种单壳体双压凝汽器,是一种利用凝汽器中的不同冷凝压力实现提高真空的技术；中国专利CN201320670201公开了一种凝汽器，是一种利用蒸汽余热的凝汽器。这些技术都是采用了单一冷却介质，采用单一冷却介质即会出现上文所述采用单一循环水的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种双冷却介质的新型凝汽器，可以提高换热强度，实现空气冷却区的快速冷却，减少抽出的蒸汽空气混合物中蒸汽的数量，提高了抽气系统的效率，改善了凝汽器真空，使得蒸汽动力循环的效率提高。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种双冷却介质凝汽器，包括凝汽器本体，所述凝汽器本体内部设有凝汽器管束，所述凝汽器管束内部设有空气冷却区管束和若干个骤冷区管束；所述凝汽器管束分别与进水水室和出水水室连通，所述进水水室和出水水室内流通第一冷却介质；所述空气冷却区管束和骤冷区管束均与前小水室和后小水室连通，所述前小水室和后小水室内流通第二冷却介质。

所述凝汽器本体的前端与进水水室连通，连通处设有前管板；所述凝汽器本体的后端与出水水室连通，连通处设有后管板。

所述前小水室与第二冷却介质进口管连通，所述后小水室与第二冷却介质出口管连通，实现单流程流动方式。

所述前小水室内设有中间隔板，中间隔板将前小水室分隔为左半部分和右半部分；冷却介质从入口进入前小水室左半部分，再进入骤冷区，通过后小水室转向后重新进入骤冷区，再从入口前小水室右半部分流出凝汽器，实现双流程流动方式。

进一步的，所述第二冷却介质进口管上设置介质切换阀门。

所述进水水室和出水水室与循环水系统连接，循环水系统为凝汽器管束供给第一冷却介质。

所述第二冷却介质的温度比第一冷却介质的温度低5℃～10℃。

所述第二冷却介质进口管还与循环水系统连接，在不需要骤冷时，或者第二种冷却介质的系统故障时，关闭第二种冷却介质进口和出口，由第二冷却介质进口管上的介质切换阀门切换到第一种冷却介质，保证这些骤冷区和空冷区可以正常使用。

本发明的有益效果为：

采用本发明的凝汽器，凝汽器中各个骤冷区的换热强度增强，并由于进口温度极低，使得该区域快速冷却；同时空冷区的蒸汽迅速凝结，减少了抽气系统抽出蒸汽空气混合物的数量。

本发明由于采用了凝汽器双冷却介质技术，从而提高了凝汽器的总体换热强度，提高了凝汽器真空，减少了抽吸系统的负载，提高了抽吸系统的抽吸效果，因此提高了蒸汽动力循环的效率。

附图说明

图1为本发明双冷却介质凝汽器的结构示意图；

图2为本发明双冷却介质凝汽器的整体连接结构示意图；

图中，1为凝汽器本体，2为凝汽器管束，3为凝汽器空气冷却区，4为骤冷区Ⅰ,5为骤冷区Ⅱ,6为凝汽器进水水室，7为凝汽器出水水室，8为凝汽器前管板，9为凝汽器后管板，10为前小水室，11为后小水室，12为第二冷却介质进口管，13为第二冷却介质出口管，14为介质切换阀门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图2所示，双冷却介质凝汽器，包括凝汽器本体1，凝汽器本体1内部设有凝汽器管束2，凝汽器本体1底部设有空气冷却区3，凝汽器本体1内部在凝汽器管束2外侧设有若干个骤冷区，如骤冷区Ⅰ4和骤冷区Ⅱ5；凝汽器管束2分别与凝汽器进水水室6和凝汽器出水水室7连通，凝汽器进水水室6即为前水室，凝汽器出水水室7即为后水室，凝汽器进水水室6和凝汽器出水水室7内流通第一冷却介质；空气冷却区3和骤冷区均与前小水室10和后小水室11连通，前小水室和后小水室内流通第二冷却介质。

凝汽器本体1的上端与凝汽器进水水室6连通，连通处设有凝汽器前管板8；下端与凝汽器出水水室7连通，连通处设有凝汽器后管板9。前小水室10与第二冷却介质进口管12连通，后小水室11与第二冷却介质出口管13连通。第二冷却介质进口管12和第二冷却介质出口管13上均设置介质切换阀门14。

双冷却介质凝汽器的冷却介质分成两种，第一种冷却介质是循环水，由原有的循环水系统供给，第二种冷却介质是专门引入的冷却介质，其进入凝汽器的温度比循环水温度低。将这一路低温冷却介质引入凝汽器的空气冷却区，以及凝汽器其他若干小范围区域，用更低温度的冷却介质，代替原来的循环水冷却，实现凝汽器总体冷却的多点骤冷。图1中给出了包含空气冷却区在内的三个骤冷区。

第二种冷却介质的凝汽器入口温度比现有的凝汽器循环水入口温度低至少5℃，来自于不同于原循环水源的专门供应系统，一般地，来源于专门的制冷系统，或者公用的制冷系统。

第二种冷却介质可以为水，也可以为其他介质，例如制冷剂等。

骤冷区选择的依据是凝汽器中换热系数或者换热强度的分布规律。那些换热系数较低、换热强度较弱的区域应作为骤冷区。凝汽器中，空气冷却区是换热系数最低的区域，作为必选骤冷区，也可以作为唯一的骤冷区。除了空气冷却区作为骤冷区之外，还可以选择其他换热系数比较低的0-5个区域作为骤冷区。

第二种冷却介质引入凝汽器的方式为：在原凝汽器前、后水室内部，对应于每个骤冷区分别设置单独的前、后小水室，小水室应分别涵盖所有的骤冷区冷却管束，各个小水室之间相互连通。小水室的尺寸小于原有凝汽器水室的尺寸。小水室壳体连接于凝汽器管板上。小水室设有进水管或者出水管，供第二冷却介质引入或者引出。小水室的材料与原有凝汽器水室的材料相同。小水室的进水管、出水管通过原凝汽器前、后水室引出系统外。第二种冷却介质有以下两种流动方式：

(1)单流程：冷却介质从入口进入小水室，再进入骤冷区，通过出口小水室，流出凝汽器；

(2)双流程：双流程时，需要在入口前小水室设置一中间隔板，把前小水室分成左、右两部分。冷却介质从入口进入前小水室左半部分，再进入骤冷区，通过出口后小水室转向后重新进入骤冷区，再从入口前小水室右半部分流出凝汽器。具体实施过程中可以采用下述方式：在后小水室内设有回水管路，回水管路与空气冷却区管束和骤冷区管路连通，回水管路上设置第一阀门，第二冷却介质出口管上设置第二阀门；关闭第二阀门，打开第一阀门，冷却介质从入口进入前小水室左半部分，再进入骤冷区，通过出口后小水室回水管路转向后重新进入骤冷区，再从入口前小水室右半部分流出凝汽器，实现双流程流动方式。

冬季使用时，由于循环水温度已经很低，不再需要骤冷，因此本发明设置了循环水和第二种冷却介质的切换装置，在不需要骤冷的时段，或者第二种冷却介质的系统故障时，关闭第二种冷却介质，切换到第一种冷却介质，保证这些骤冷区可以正常使用。

实施例1：

某300MW机组，凝汽器总冷却面积为18500m²,设计循环水进水平均温度为21℃，采用21640根冷却管，空气深冷区和主冷却区管束顶部外包线附近两排管子共计1232根冷却管。空气冷却区为唯一骤冷区，第二冷却介质采用专用系统提供的低温冷冻水，温度为7℃。

实施例2：

某1000MW机组，凝汽器设计冷却面积60000m²，管束主凝汽器区数量49148根，冷却水设计进口温度21.5℃，抽空气区的有效面积3600m²，管束空气抽出区数量3276根。含有三个骤冷区，包括第一骤冷区—空气冷却区，还有主凝结区的另外第二骤冷区。第二冷却介质采用专用系统提供的低温冷却水，温度为12℃。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种双冷却介质凝汽器，其特征是，包括凝汽器本体，所述凝汽器本体内部设有凝汽器管束，所述凝汽器管束内部设有空气冷却区管束和若干个骤冷区管束；所述凝汽器管束分别与进水水室和出水水室连通，所述进水水室和出水水室内流通第一冷却介质；所述空气冷却区管束和骤冷区管束均与前小水室和后小水室连通，所述前小水室和后小水室内流通第二冷却介质。

2.如权利要求1所述的双冷却介质凝汽器，其特征是，所述前小水室与第二冷却介质进口管连通，所述后小水室与第二冷却介质出口管连通，实现单流程流动方式。

3.如权利要求2所述的双冷却介质凝汽器，其特征是，所述第二冷却介质进口管上设置介质切换阀门。

4.如权利要求1所述的双冷却介质凝汽器，其特征是，所述前小水室内设有中间隔板，中间隔板将前小水室分隔为左半部分和右半部分；冷却介质从入口进入前小水室左半部分，再进入骤冷区，通过后小水室转向后重新进入骤冷区，再从入口前小水室右半部分流出凝汽器，实现双流程流动方式。

5.如权利要求2所述的双冷却介质凝汽器，其特征是，所述进水水室和出水水室与循环水系统连接，循环水系统为凝汽器管束供给第一冷却介质。

6.如权利要求1所述的双冷却介质凝汽器，其特征是，所述第二冷却介质的温度比第一冷却介质的温度低5℃～10℃。

7.如权利要求5所述的双冷却介质凝汽器，其特征是，所述第二冷却介质进口管还与循环水系统连接。