CN107120980A - 一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于电站冷却系统领域的一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，包括双曲线空冷塔、垂直周向布置于空冷塔进风口的空冷凝汽器单元和轴流风机；凝汽器单元的翅片管束结构分为6‑8个冷却扇形区，垂直周向布置在塔底基台上；每个空冷凝汽器单元包括两组散热翅片管束，进风口处装有百叶窗；本混合通风直接空冷系统对风向不敏感，可提高机组运行的稳定性。采用机力通风方式驱动空气，又充分利用了空冷塔对空气的抽吸作用，很大程度增加了凝汽器单元进风量，可以大幅提高空冷凝汽器夏季冷却能力，冷却效果好、经济性高、受外界因素影响小，提高了直接空冷系统环境适应性以及运行控制灵活性。

Description

一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统

技术领域

本发明属于电站冷却系统领域，特别涉及一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统。

背景技术

直接空冷技术由于具有显著节水优势，近年来在我国富煤缺水北方地区燃煤电站中获得了广泛采用。直接空冷系统由数十个呈矩形阵列排列的空冷凝汽器单元构成，翅片管束呈“^”型结构，布置在空冷单元两侧，空冷单元底部安装轴流风机垂直向上鼓风，对空冷单元翅片管束内汽轮机排汽进行冷却，蒸气凝结成水后被凝结水水箱收集，翅片管束和风机群通过支柱支撑在空冷平台上，空冷平台往往高达几十米，用来提供足够的吸风空间(如图1所示)。

空气冷却的主要缺点：

1.受环境温度的影响大。环境温度越高，空冷凝汽器的冷却能力越差，目前在夏季高温环境条件下，提高空冷系统冷却能力的主要技术手段就是喷除盐水辅助散热，浪费大量水资源。

2.空气热容小，密度小，对流换热热阻大，因此空冷凝汽器散热器面积大。

3.抗风能力差。当外界环境风吹向空冷系统时，会将热气流下压，使凝汽器散热不畅，换热效率下降，严重时会形成空气倒灌现象，并造成热风回流，使整个空冷岛的换热效率下降，降低发电量，甚至影响电厂汽轮机的安全。另外外围风机的抽吸作用易出现热风再循环现象，汽轮机出力下降。在冬季时，还会由于冷空气吹在凝汽器管束上，造成管束局部冻结损坏，造成运行事故。

4.传统空冷系统矩形布置方式存在有利风向和不利风向，加之难以控制的环境风向使得机组背压变化幅度较大。

5.直接空冷系统采用轴流式变频风机，尽管根据机组负荷、环境温度可实现变频调节，但耗电量仍然较大。

鉴于现有直接空冷系统在抵御环境变化方面的固有缺陷，提出一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，提高直接空冷系统适应环境的能力。

发明内容

本发明的目的是提出一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，包括双曲线空冷塔1、垂直周向布置于空冷塔进风口的数十个空冷凝汽器单元2、轴流风机3。空冷凝汽器分为6‐8个冷却扇形区，垂直周向布置在塔底基台上。每个空冷凝汽器单元2包括两组散热翅片管束，进风口处装有百叶窗；每个凝汽器单元上部连接蒸汽分配管6，下部连接凝结水箱；在蒸汽分配管的端部连接有环形蒸汽支管5，塔底基台上安装蒸汽进口总管4，在每个冷却扇形区通过控制阀门与环形蒸汽支管5连通，环形蒸汽支管5连接在蒸汽分配管6的端部；蒸汽分配管与凝汽器单元的翅片管束相通；蒸汽分配管内的蒸汽自上而下流进翅片管内，蒸汽凝结后的凝结水汇入凝汽器单元下部连接凝结水箱，然后由凝结水泵经凝结水管道打入回热系统。

所述每个冷却扇形区包含相同数量的空冷单元，实现蒸汽流量分扇区控制；每个冷却扇形区包括顺流段和逆流段，防止冬季管束冻结。

所述轴流风机采用变频风机，以适应复杂的外部负荷变化；风机出口安装有渐扩风筒；

所述轴流风机有三种布置方式：包括鼓风式垂直布置于散热翅片管束进风口、引风式垂直布置于散热翅片管束出风口和引风式水平布置在塔内。

所述凝汽器进风口设置百叶窗，在冬季通过调节百叶窗的开度来控制进入翅片管束的空气量，防止管束发生冻结。

所述空气驱动方式以空冷塔自然通风为主，机械通风为辅，充分降低厂用电率。

所述凝汽器单元，对于600MW及以上机组，采用上下双层并联布置；对于600MW以下机组，采用单层布置；每个凝汽器单元翅片管束呈“^”型布置，夹角40°‐70°。

所述空冷塔塔体部分几何尺寸为：塔底0m直径/空冷凝汽器单元外缘直径＝0.75‐0.95、塔高/塔底0m直径＝0.8‐1.1、喉部高度/塔高＝0.7‐0.8、空冷塔塔出口直径/塔底0m直径＝0.55‐0.7、喉部直径/塔底0m直径＝0.5‐0.65。

所述混合通风直接空冷系统采用一机一塔制，优先使用空冷塔自身抽力，易于控制风量，有效节约了厂用电率，降低噪声污染。

本发明的有益效果是本发明提出的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统对风向不敏感，提高机组运行稳定性。采用机力通风方式驱动空气，又充分利用了空冷塔对空气的抽吸作用，很大程度增加了凝汽器单元进风量，可以大幅提高空冷凝汽器夏季冷却能力，冷却效果好、经济性高、受外界因素影响小；具有如下特点：

1.高大的空冷塔体可以有效防止夏季凝汽器单元热风回流、热风再循环，防止冬季冷风冲刷凝汽器管束；冬季靠关闭百叶窗和风机反转运行，可以有效防止管束发生冻结危险。

2.在空冷塔抽力满足要求的前提下，尽可能减小或停止轴流风机转速，降低噪声污染，节约了厂用电量。

3.空冷凝汽器单元上下层并联布置，蒸汽通过蒸汽支管调节阀分扇区控制，增强系统运行灵活性，对环境条件和负荷变化适应能力强。

4.将空冷凝汽器布置在地面，减少了空冷凝汽器安装和维护成本。

5.空冷凝汽器塔外垂直布置的空气动力学特性优于水平布置，且能够有效利用部分风能，因此提高了空冷系统流动换热性能。

附图说明

图1为电站现有空冷凝汽器立面图。

图2为鼓风式轴流风机垂直布置于空冷单元进风口的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统立面图。

图3为引风式轴流风机垂直布置于空冷单元出风口的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统立面图。

图4为引风式轴流风机水平布置于塔内的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统立面图。

图5为混合通风直接空冷系统的蒸汽流量和凝结水流量分配示意图。

具体实施方式

本发明提出一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，下面结合附图予以说明。

图2—图5所示的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统包括双曲线空冷塔1、垂直周向布置于空冷塔进风口的数十个空冷凝汽器单元2、轴流风机3。空冷凝汽器分为6‐8个冷却扇形区，垂直周向布置在塔底基台上。每个空冷凝汽器单元2包括两组散热翅片管束，进风口处装有百叶窗；每个凝汽器单元上部连接蒸汽分配管6，下部连接凝结水箱；在蒸汽分配管的端部连接有环形蒸汽支管5，塔底基台上安装蒸汽进口总管4，在每个冷却扇形区通过流量控制阀与环形蒸汽支管5连通，环形蒸汽支管5连接在蒸汽分配管6的端部；蒸汽分配管与凝汽器单元的翅片管束相通；每个冷却扇区皆设有蒸汽流量控制阀，进行分区控制(如图5所示)。蒸汽分配管内的蒸汽自上而下流进翅片管内，

蒸汽凝结后的凝结水汇入凝汽器单元下部连接凝结水箱，然后由凝结水泵经凝结水管道打入回热系统。

每个冷却扇形区包含相同数量的空冷单元，实现蒸汽流量分扇区控制；每个冷却扇形区包括顺流段和逆流段，防止冬季管束冻结。

轴流风机采用变频风机，以适应复杂的外部负荷变化；风机出口安装有渐扩风筒；轴流风机布置方式包括三种，如图2所示的轴流风机塔外鼓风式垂直布置于管束进风口、图3所示的轴流风机塔外引风式垂直布置于管束出风口和图4所示的轴流风机引风式水平布置在塔内。冷却空气在轴流风机3和空冷塔1共同作用下流入翅片管束进行换热，换热后经空冷塔排到大气中。

对于600MW及以上机组，空冷凝汽器单元采用两层并联布置，对于600MW以下机组，采用单层布置；空冷系统采用一机一塔制，塔底0m直径/空冷凝汽器单元外缘直径＝0.75‐0.95、塔高/塔底0m直径＝0.8‐1.1、喉部高度/塔高＝0.7‐0.8、空冷塔塔出口直径/塔底0m直径＝0.55‐0.7、喉部直径塔底/塔底0m直径＝0.5‐0.65。空冷凝汽器单元垂直安装于钢筋混凝土基台上，基台直径根据凝汽器外缘直径而定，高度为1‐3米。

本发明既有自然通风空冷系统节能的优点，又具有强制通风空冷系统易于控制风量的优点。通过优先使用空冷塔自身抽力的混合通风方式，有效节约了厂用电率，降低噪声污染。在夏季高温天气，混合通风空冷凝汽器可以通过开启冷却风机，以满足管束换热需求，而且不需要采用喷水减温，节约大量水资源。冬季防冻模式，冷却系统可以通过百叶窗的开度控制及对轴流风机的运行控制(如叶片倒转)，以增加空气流动阻力进而降低冷却空气流量，达到防冻目的。此外，空冷凝汽器塔外垂直布置混合通风直接空冷系统能够提供更高的散热器迎面风速，因此可以降低空冷塔和散热器的规模以减少初投资。

Claims (8)

1.一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，包括双曲线空冷塔(1)、垂直周向布置于空冷塔进风口的数十个空冷凝汽器单元(2)、轴流风机(3)，空冷凝汽器的翅片管束结构分为6-8个冷却扇形区，垂直周向布置在塔底基台上；每个空冷凝汽器单元(2)包括两组散热翅片管束，进风口处装有百叶窗；每个凝汽器单元上部连接蒸汽分配管(6)，下部连接凝结水箱；在蒸汽分配管的端部连接有环形蒸汽支管(5)，塔底基台上安装蒸汽进口总管(4)，每个冷却扇形区通过控制阀门与环形蒸汽支管(5)连通，环形蒸汽支管(5)连接在蒸汽分配管(6)的端部；蒸汽分配管与凝汽器单元的翅片管束相通；蒸汽分配管内的蒸汽自上而下流进翅片管内，蒸汽凝结后的凝结水汇入凝汽器单元下部连接的凝结水箱，然后由凝结水泵经凝结水管道打入回热系统。

2.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述每个冷却扇形区包含相同数量的空冷凝汽器单元，实现蒸汽流量分扇区控制；每个冷却扇形区包括顺流段和逆流段，防止冬季管束冻结。

3.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述轴流风机采用变频风机，以适应复杂的外部负荷变化；风机出口安装有渐扩风筒。

4.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述凝汽器进风口设置百叶窗，在冬季通过调节百叶窗的开度来控制进入翅片管束的空气量，防止管束发生冻结危险。

5.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述轴流风机有三种布置方式：包括鼓风式垂直布置于散热翅片管束进风口、引风式垂直布置于散热翅片管束出风口和引风式水平布置在塔内。

6.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述凝汽器单元，对于600MW及以上机组，采用上下双层并联布置；对于600MW以下机组，采用单层布置；每个凝汽器单元翅片管束呈“^”型布置，夹角40°-70°。

7.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述空冷塔塔体部分几何尺寸为：塔底0m直径/空冷凝汽器单元外缘直径＝0.75-0.95、塔高/塔底0m直径＝0.8-1.1、喉部高度/塔高＝0.7-0.8、空冷塔塔出口直径/塔底0m直径＝0.55-0.7、喉部直径/塔底0m直径＝0.5-0.65。

8.根据权利要求1所述一种空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通风直接空冷系统，其特征在于，所述混合通风直接空冷系统采用一机一塔制，优先使用空冷塔自身抽力，以空冷塔自然通风为主，机械通风为辅，易于控制风量，有效节约了厂用电率，降低了噪声污染。