CN105258528A - 一种高效复合型蒸汽冷凝系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热电厂空冷机组的乏汽冷凝系统，提出一种高效复合型蒸汽冷凝系统。提出的一种高效复合型蒸汽冷凝系统具有由空冷凝汽器（11）、汽轮机（1）、主排汽管道（12）、排气装置（2）、凝结水箱（7）和抽真空系统（10）构成的直接空冷凝汽系统；蒸汽冷凝系统还设置有闭式冷却塔（6）；闭式冷却塔（6）的出口与主排汽管道（12）相连通；主排汽管道（12）的下部设置有与其相连通的储水罐（4），储水罐（4）与闭式冷却塔（6）的进口相连通；所述闭式冷却塔（6）的出口与主排汽管道之间的管路上、闭式冷却塔（6）的进口与储水罐（4）之间的管路上分别设置有调节阀。本发明使机组能够全年高位出力，维持了较高的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及热电厂空冷机组的乏汽冷凝系统，具体涉及一种高效复合型蒸汽冷凝系统。
背景技术
目前，水资源缺乏地区热电厂的蒸汽冷凝系统多采用直接空气冷凝系统，汽轮机的排汽直接进入空冷凝汽器用空气进行冷凝，空气与蒸汽进行热交换，所需的空气通常由机械通风方式供应。空气冷凝系统具有空气介质免费易得，腐蚀性小，设备维修费用低的特点。但是，空冷凝汽器的冷凝效果取决于空气的干球温度，特别是夏季环境温度较高时，空冷凝汽器不能达到设计值，冷凝温度较高；空气侧传热系数低，空气比热小，所以空冷凝汽器需要很大的面积才能满足换热负荷的要求；另外空冷凝汽器的性能还受当地气温、雨雪、大风、沙尘的影响。
直接空冷系统在夏季环境温度较高，或者受大风、沙尘等外界客观因素影响时，设备换热性能会减弱，排汽冷凝温度升高，汽轮机背压增大，从而导致机组出力受限、煤耗率提高，电厂热经济性降低。
发明内容
为了解决现有技术中直接空冷凝汽系统受环境影响较大，换热性能不稳定的问题，本发明的目的是提出一种高效复合型蒸汽冷凝系统。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种高效复合型蒸汽冷凝系统，所述的蒸汽冷凝系统具有直接空冷凝汽系统；所述的直接空冷凝汽系统包括有空冷凝汽器、汽轮机、主排汽管道、排气装置、凝结水箱和抽真空系统；所述汽轮机的乏蒸汽出口连通所述的排气装置；所述的排气装置通过主排汽管道与空冷凝汽器的蒸发分配管相连通；所述排气装置与空冷凝汽器之间的主排汽管道内设置有冷却水喷淋装置，用以使乏蒸汽在进入空冷凝汽器之前与雾化后的冷却水直接接触换热，部分蒸汽发生冷凝，减少进入空冷凝汽器的乏蒸汽，有效分担空冷凝汽器的热负荷；所述主排汽管道的下部设置有与其相连通的排液管，且所述排液管的另一端连通有储水罐，所述的储水罐通过循环水泵与闭式冷却塔相连通，用以将与乏蒸汽换热后的高温冷却水和部分乏蒸汽冷凝后的冷凝液送入闭式冷却塔进行降温换热，经闭式冷却塔冷却换热后的冷却水与主排汽管道内的冷却水喷淋装置相连通，使冷却水在闭式冷却塔与储水罐之间循环利用，完成整个换热循环，所述闭式冷却塔与主排汽管道之间的管路上、闭式冷却塔与储水罐之间的管路上分别设置有用以调节冷却水流量的调节阀，通过调整冷却水的流量，调整与闭式冷却塔进行换热的乏蒸汽量，实现闭式冷却塔分担空冷岛热负荷的目的，将机组运行背压控制在适当范围。
所述储水罐的顶部与所述的抽真空系统相连通，将系统内的空气和不凝结气体抽出，并保持储水罐与排气装置的压力平衡。
所述的凝结水箱位于所述排气装置的下部，并分别与储水罐、锅炉相连通，所述的凝结水箱与所述的储水罐相连通，使系统内部水量保持平衡，不影响锅炉系统正常运行。
本发明提出的一种高效复合型蒸汽冷凝系统，采用上述技术方案，具有如下有益效果：
1）闭式冷却塔的出口与直接空冷凝汽系统的主排汽管道相连通，经闭式冷却塔降温后的低温冷却水与汽轮机排出的乏蒸汽直接接触换热，部分蒸汽发生冷凝，冷凝液与升温后的冷却水共同汇入主排汽管道下部的储水罐中，然后由循环泵输送至闭式冷却塔再进行降温，完成整个换热循环，汽轮机排汽中的一部分水蒸汽在主排汽管道内与低温喷淋水直接接触冷凝，换热效率极高，冷凝压降极小；闭式冷却塔分担了空冷凝汽器的热负荷，使机组能能够全年高位出力，维持了较高的经济性；
2）通过调整进入、流出闭式冷却塔的冷却水流量，调整与闭式冷却塔进行换热的乏蒸汽量，实现了自由调节换热负荷、适应不同工况的目的；在夏季机组运行背压过高时，使一部分排汽的热量由闭式冷却塔释放，缓解直接空冷凝汽器的压力，达到降低背压、增加汽机出力的目的；当春、秋、冬季机组运行背压较低时，可以根据发电要求调节循环水量，起到调节机组发电负荷的作用。
3）由于进入空冷凝汽器的乏蒸汽量减小，排汽管道内蒸汽流速降低，空冷系统摩擦压降减小；
4）喷淋水与乏蒸汽凝结水水质相同，并在主排汽管道与闭式冷却塔内部闭路循环，不与外界空气接触，且从循环水泵至喷头之间的管路皆为正压，所以不会造成凝结水水质污染而导致系统水处理负荷增加的问题；系统水质好，且在闭式冷却塔内部冷却，没有管内结垢问题；
5）排热主要由闭式冷却塔的外部喷淋循环水蒸发带走，水质要求不严格，工业、生活等污水经过处理后可以再次利用，方案简单，投资少、效果好。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图中：1、汽轮机，2、排气装置，3、冷却水喷淋装置，4、储水罐，5、循环水泵，6、闭式冷却塔，7、凝结水箱，8、蒸汽分配管，9、凝结水管、10、抽真空系统，11、空冷凝汽器，12、主排汽管道，13、顺流管束，14、逆流管束。
具体实施方式
结合附图和具体实施例对本发明进一步描述：
如图1所示，一种高效复合型蒸汽冷凝系统，所述的蒸汽冷凝系统具有直接空冷凝汽系统；所述的直接空冷凝汽系统包括有空冷凝汽器11、汽轮机1、主排汽管道12、排气装置2、凝结水箱7和抽真空系统10；所述的空冷凝汽器包括有蒸汽分配管8、凝结水管9、顺流管束和逆流管束；所述汽轮机1的乏蒸汽出口连通所述的排气装置2；所述的排气装置2通过主排汽管道12与空冷凝汽器11的蒸发分配管8相连通；所述排气装置与空冷凝汽器之间的主排汽管道内设置有冷却水喷淋装置3，用以使乏蒸汽在进入空冷凝汽器之前与雾化后的冷却水直接接触换热，部分蒸汽发生冷凝，减少进入空冷凝汽器的乏蒸汽，有效分担空冷凝汽器的热负荷；该实施例中所述的冷却水喷淋装置3采用喷头；所述主排汽管道12的下部设置有与其相连通的排液管，且所述排液管的另一端连通有储水罐4，所述的储水罐4通过循环水泵5与闭式冷却塔6相连通，用以将与乏蒸汽换热后的高温冷却水和部分乏蒸汽冷凝后的冷凝液送入闭式冷却塔6进行降温换热，经闭式冷却塔6冷却换热后的冷却水与主排汽管道内的冷却水喷淋装置3相连通，使冷却水在闭式冷却塔6与储水罐4之间循环利用，完成整个换热循环，所述闭式冷却塔6与主排汽管道12之间的管路上、闭式冷却塔6与储水罐4之间的管路上分别设置有用以调节冷却水流量的调节阀，通过调整冷却水的流量，调整与闭式冷却塔进行换热的乏蒸汽量，实现调节闭式冷却塔分担空冷岛热负荷的目的，将机组运行背压控制在适当范围；所述的闭式冷却塔在机组运行背压较低时关闭，汽轮机乏蒸汽出口排出的乏蒸汽直接进入空冷凝汽器进行空冷换热。
所述空冷凝汽器的逆流管束14顶部与所述的抽真空系统10相连通，将系统内的空气和不凝结气体抽出，避免在运行过程中空冷凝汽器内形成死区，造成冬季冻结。
所述储水罐4的顶部与所述的抽真空系统10相连通，将系统内的空气和不凝结气体抽出，并保持储水罐与排气装置的压力平衡。
所述的凝结水箱7位于所述排气装置2的下部，并分别与储水罐4、锅炉16相连通，所述的凝结水箱7与所述的储水罐4相连通，将与乏蒸汽换热后的高温冷却水以及冷凝液送入闭式冷却塔。
所述的闭式冷却塔6是一种典型的蒸发式冷却器，主要由换热模块、水循环系统及风机等部分组成；热介质从介质进口进入换热模块内，并与换热管外部的喷淋水充分换热，降温后的介质经由模块下端的介质出口排出；管内介质冷却时放出的热量使管外喷淋水蒸发；空气在风机作用下从冷却器下部进入，上部排入大气，依靠喷淋水蒸发时吸收大量的潜热以及空气温度升高时的显热实现换热；未蒸发的水流入下部水箱，经循环水泵再送到换热模块上方，经喷嘴喷淋后，沿换热模块冷凝管的表面形成水膜层下流，实现喷淋水的循环使用；喷嘴上面设有高效收水器，避免水滴被湿空气带出。
本发明的工作过程为：高压蒸汽经过汽轮机1做功，带动发电机发电，经过汽轮机1做功后乏蒸汽进入排气装置2，开启闭式冷却塔6和循环水泵5时，储水罐4内的高温冷凝水经由闭式冷却塔6降温以后喷射入主排汽管道12内，使乏蒸汽与低温喷淋水直接接触冷凝，升温以后的喷淋水和蒸汽冷凝液共同进入主排汽管道下部的储水罐4内，再由循环水泵5输送至闭式冷却塔6降温，形成循环。冷却系统运行时可以根据发电要求调节阀门控制循环水量，起到调节机组发电负荷的作用。
Claims (3)
1.一种高效复合型蒸汽冷凝系统，所述的蒸汽冷凝系统具有直接空冷凝汽系统；所述的直接空冷凝汽系统包括有空冷凝汽器（11）、汽轮机（1）、主排汽管道（12）、排气装置（2）、凝结水箱（7）和抽真空系统（10）；所述汽轮机（1）的乏蒸汽出口连通所述的排气装置（2）；所述的排气装置（2）通过主排汽管道（12）与空冷凝汽器（11）的蒸发分配管（8）相连通；其特征在于：所述排气装置与空冷凝汽器之间的主排汽管道内设置有冷却水喷淋装置（3），用以使乏蒸汽在进入空冷凝汽器之前与雾化后的冷却水直接接触换热，部分蒸汽发生冷凝，减少进入空冷凝汽器的乏蒸汽，有效分担空冷凝汽器的热负荷；所述主排汽管道（12）的下部设置有与其相连通的排液管，且所述排液管的另一端连通有储水罐（4），所述的储水罐（4）通过循环水泵（5）与闭式冷却塔（6）相连通，用以将与乏蒸汽换热后的高温冷却水和部分乏蒸汽冷凝后的冷凝液送入闭式冷却塔（6）进行降温换热，经闭式冷却塔（6）冷却换热后的冷却水与主排汽管道内的冷却水喷淋装置（3）相连通，使冷却水在闭式冷却塔（6）与储水罐（4）之间循环利用，完成整个换热循环，所述闭式冷却塔（6）与主排汽管道（12）之间的管路上、闭式冷却塔（6）与储水罐（4）之间的管路上分别设置有用以调节冷却水流量的调节阀，通过调整冷却水的流量，调整与闭式冷却塔进行换热的乏蒸汽量，实现闭式冷却塔分担空冷岛热负荷的目的，将机组运行背压控制在适当范围。
2.如权利要求1所述的一种高效复合型蒸汽冷凝系统，其特征在：所述储水罐（4）的顶部与所述的抽真空系统（10）相连通，将系统内的空气和不凝结气体抽出，并保持储水罐与排气装置的压力平衡。
3.如权利要求1所述的一种高效复合型蒸汽冷凝系统，其特征在：所述的凝结水箱（7）位于所述排气装置（5）的下部，并分别与储水罐（4）、锅炉相连通，所述的凝结水箱（7）与所述的储水罐（4）相连通，使系统内部水量保持平衡，不影响锅炉系统正常运行。
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