CN107726878A - 自然通风直接空冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自然通风直接空冷系统，包括：通风冷却塔，设置于通风冷却塔底部外边缘的直接空冷凝汽器，用于向直接空冷凝汽器输送蒸汽的排汽管道，用于将直接空冷凝汽器内的凝结水排出的凝结水系统，用于对直接空冷凝汽器抽真空的抽真空系统；其中，凝结水系统包括：与直接空冷凝汽器连通的冷却凝结水箱，和与冷却凝结水箱连通的凝结水泵；冷却凝结水箱位于通风冷却塔内。上述自然通风直接空冷系统，提高了其运行经济性和换热效率，也便于收集经直接空冷凝汽器排出的凝结水，减小了整个空冷系统的占地空间。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂空冷技术领域，更具体地说，涉及一种自然通风直接空冷系统。
背景技术
发电厂空冷技术是一种节水型的火力发电技术，其广泛应用于北方地区。目前，空冷系统分为直接空冷系统和间接空冷系统，其中，直接空冷系统换热效果较好。
直接空冷系统主要包括空冷凝汽器和用于向空冷凝汽器鼓风的风机。由于在外部进行空冷，则风机鼓风较易受到自然风和运行背压的影响，导致能耗增加，整个系统的运行经济性较差。
综上所述，如何提供一种自然通风直接空冷系统，以提高运行经济性和换热效率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种自然通风直接空冷系统，以提高运行经济性和换热效率。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自然通风直接空冷系统，包括：通风冷却塔，设置于所述通风冷却塔底部外边缘的直接空冷凝汽器，用于向所述直接空冷凝汽器输送蒸汽的排汽管道，用于将所述直接空冷凝汽器内的凝结水排出的凝结水系统，用于对所述直接空冷凝汽器抽真空的抽真空系统；
其中，所述凝结水系统包括：与所述直接空冷凝汽器连通的冷却凝结水箱，和与所述冷却凝结水箱连通的凝结水泵；所述冷却凝结水箱位于所述通风冷却塔内。
优选地，所述冷却凝结水箱通过凝结水进管与所述直接空冷凝汽器连通，所述凝结水泵通过凝结水出管与所述冷却凝结水箱连通；
所述凝结水进管包括：沿所述通风冷却塔的径向布置的第一凝结水管段，沿所述通风冷却塔的周向布置的第二凝结水管段，第三凝结水管段；所述直接空冷凝汽器、所述第一凝结水管段、所述第二凝结水管段、所述第三凝结水管段和所述冷却凝结水箱依次连通，所述第二凝结水管段位于所述冷却凝结水箱的外围。
优选地，所述冷却凝结水箱位于所述通风冷却塔的轴线的一侧，所述第二凝结水管段位于所述直接空冷凝汽器的内围。
优选地，所述抽真空系统的抽真空管道布置于所述直接空冷凝汽器的上端；所述抽真空管道自所述直接空冷凝汽器汇集于所述通风冷却搭的中部，且所述抽真空管道自所述通风冷却塔的中部向所述通风冷却塔的外部延伸。
优选地，所述抽真空管道包括：均沿所述通风冷却塔的周向布置的第一抽真空管段和第二抽真空管段，均沿所述通风冷却塔的径向布置的第三抽真空管段、第四抽真空管段和第五抽真空管段；其中，所述第三抽真空管段、所述第一抽真空管段、所述第四抽真空管段、所述第二抽真空管段和所述第五抽真空管段依次连通，所述第三抽真空管段与所述直接空冷凝汽器连通，所述第一抽真空管段位于所述第二抽真空管段的外围。
优选地，所述排汽管道包括：依次连通第一排汽管段、第二排汽管段和第三排汽管段，其中，所述第三排汽管段与所述直接空冷凝汽器连通，所述第二排汽管段沿所述通风冷却塔的周向布置，所述第三排汽管段沿所述通风冷却塔的径向布置。
优选地，所述自然通风直接空冷系统还包括：用于向所述冷却凝结水箱输送疏水的疏水管道，以及与汽轮机的蒸汽出口连通的排汽装置；
其中，所述排汽装置内设有排汽凝结水箱，所述排汽管道与所述排汽装置连通，且所述排汽管道上设有疏水支管，所述疏水支管和所述排汽凝结水箱连通，所述排汽凝结水箱与所述疏水管道连通。
优选地，所述直接空冷凝汽器包括冷却柱，所述冷却柱包括：顺流管束，位于所述顺流管束顶部的逆流管束，与所述顺流管束和所述逆流管束连通的凝结水管；其中，所述逆流管束、所述顺流管束与所述排汽管道引至自然通风冷却塔的各蒸汽分配管连通；所述逆流管束中蒸汽与凝结水的流动方向相反，所述顺流管束中蒸汽与凝结水的流动方向相同。
优选地，所述冷却柱自其底端至其顶端向所述通风冷却塔的轴线倾斜，且所述冷却柱的长度方向与所述通风冷却塔的轴线的夹角为8°-12°；
所述顺流管束自其底端至其顶端向远离所述凝结水管的方向倾斜，且所述顺流管束的轴线与水平方向的夹角为8°-10°；所述逆流管束自其底端至其顶端向远离所述凝结水管的方向倾斜，且所述逆流管束的轴线与水平方向的夹角为8°-10°。
优选地，所述自然通风直接空冷系统还包括用于清洗所述直接空冷凝汽器的清洗装置。
本发明提供的自然通风直接空冷系统，通过将直接空冷凝汽器设置在通风冷却塔底部外边缘，利用流经通风冷却塔的空气来冷却进入直接空冷凝汽器的蒸汽，实现了利用自然风来冷却直接空冷凝汽器，无需采用风机鼓风，减缓了自然风和运行背压对换热的影响，有效减小了能耗，提高了空冷系统的运行经济性。
同时，本发明提供的自然通风直接空冷系统，将冷却凝结水箱设置在通风冷却塔的内部，便于收集经直接空冷凝汽器排出的凝结水；同时，充分利用了通风冷却塔的自身空间，无需占用额外的空间，减小了整个空冷系统的占地空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统的系统图；
图2为本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统的通风冷却塔内平面布置图；
图3为本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统的自然通风冷却塔结构示意图；
图4为图3的部分放大图；
图5为本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统的空冷散热器中冷却柱示意图
图6为图5的A向示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-6所示，本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统，包括：通风冷却塔7，设置于通风冷却塔7底部外边缘的直接空冷凝汽器9，用于向直接空冷凝汽器9输送蒸汽的排汽管道4，用于将直接空冷凝汽器9内的凝结水排出的凝结水系统，用于对直接空冷凝汽器9抽真空的抽真空系统。
上述凝结水系统包括：与直接空冷凝汽器9连通的冷却凝结水箱10，和与冷却凝结水箱10连通的凝结水泵5；冷却凝结水箱10位于通风冷却塔7内。
对于上述排汽管道4、抽真空系统、通风冷却塔7以及直接空冷凝汽器9的具体结构及布置根据实际需要进行设计，本发明实施例对此不做限定。
上述自然通风直接空冷系统的空冷原理为：汽轮机排出的乏汽经排汽管道4进入直接空冷凝汽器9，在通风冷却塔7内，空气将直接空冷凝汽器9内的蒸汽冷凝成凝结水，空气被加热并排出通风冷却塔7外，将热量传递到大气中，凝结水进入冷却凝结水箱10，然后经凝结水泵5输送至所需装置。直接空冷凝汽器9中的空气和不凝结气体被抽真空系统抽出并排入大气。
可以理解的是，上述凝结水进入冷却凝结水箱10中除氧后，经凝结水泵5打入回热系统。
本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统，通过将直接空冷凝汽器9设置在通风冷却塔7底部外边缘，利用流经通风冷却塔7的空气来冷却流经直接空冷凝汽器9的蒸汽，实现了利用自然风来冷却直接空冷凝汽器9，无需采用风机鼓风，避免了自然风和运行背压对换热的影响，有效减小了能耗，提高了空冷系统的运行经济性。
可以理解的是，上述自然通风直接空冷系统具有直接空冷和间接空冷两种冷却方式各自的优势，可达到减少投资，高效节能的目的。
同时，本发明实施例提供的自然通风直接空冷系统，将冷却凝结水箱10设置在通风冷却塔7的内部，便于收集经直接空冷凝汽器9排出的凝结水；同时，充分利用了通风冷却塔7的自身空间，无需占用额外的空间，减小了整个空冷系统的占地空间。
上述排汽管道4上设有补偿器，以用于吸收由于温度变化引起的位移。对于补偿器的类型，根据实际需要进行选择，本发明实施例对此不做限定。
为了提高换热效率，上述直接空冷凝汽器9沿通风冷却塔7的周向设置。即上述直接空冷凝汽器9呈环形分布。可以理解的是，直接空冷凝汽器9与通风冷却塔7的内壁之间具有间隙，以供空气流过；直接空冷凝汽器9呈环形，其环形内部供空气通过。
上述自然通风直接空冷系统中，冷却凝结水箱10通过凝结水进管与直接空冷凝汽器9连通，凝结水泵5通过凝结水出管17与冷却凝结水箱10连通。为了便于排出凝结水，以及简化管路系统，上述凝结水进管包括：沿通风冷却塔7的径向布置的第一凝结水管段14，沿通风冷却塔7的周向布置的第二凝结水管段15，第三凝结水管段16；直接空冷凝汽器9、第一凝结水管段14、第二凝结水管段15、第三凝结水管段16和冷却凝结水箱10依次连通，第二凝结水管段15位于冷却凝结水箱10的外围。
当然，也可选择上述凝结水进管以其他结构分布，并不局限于上述通风冷却塔7的周向和径向。
为了充分利用通风冷却塔7内的空间，避免增大通风冷却塔7的尺寸，优先选择冷却凝结水箱10位于通风冷却塔7的轴线的一侧，第二凝结水管段15位于直接空冷凝汽器9的内围。
上述自然通风直接空冷系统中，直接空冷凝汽器9的顶端具有排气口，以供空气和不凝结气体排出。运行中不断地把直接空冷凝汽器9中的空气和不凝结气体抽出，保持系统真空，空气和不凝结气体都由抽真空系统抽出。
上述抽真空系统主要包括抽真空泵6和抽真空管道。为了保持系统压力平衡，以及简化管路，上述抽真空系统的抽真空管道布置于直接空冷凝汽器9的上端；抽真空管道自直接空冷凝汽器9汇集于通风冷却搭7的中部，且抽真空管道自通风冷却塔7的中部向通风冷却塔7的外部延伸。
可以理解的是，上述通风冷却搭7的中部，是指通风冷却塔7的轴线所在的部分。上述通风冷却塔7的外部，是指远离通风冷却塔7的轴线的外部。
优选地，上述抽真空管道包括：均沿通风冷却塔7的周向布置的第一抽真空管段19和第二抽真空管段21，均沿通风冷却塔7的径向布置的第三抽真空管段18、第四抽真空管段20和第五抽真空管段22；其中，第三抽真空管段18、第一抽真空管段19、第四抽真空管段20、第二抽真空管段21和第五抽真空管段22依次连通，第三抽真空管段18与直接空冷凝汽器9连通，第一抽真空管段19位于第二抽真空管段21的外围。
进一步地，上述第一抽真空管段19位于直接空冷凝汽器9的外围。
当然，也可通过其他布置方式实现抽真空管道自直接空冷凝汽器9汇集于通风冷却搭7的中部以及抽真空管道自通风冷却塔7的中部向通风冷却塔7的外部延伸，并不局限于上述实施例。
为了简化管路，上述排汽管道4包括：依次连通第一排汽管段11、第二排汽管段12和第三排汽管段13，其中，第三排汽管段13与直接空冷凝汽器9连通，第二排汽管段12沿通风冷却塔7的周向布置，第三排汽管段13沿通风冷却塔7的径向布置。可以理解的是，第一排汽管段11通过第二排汽管段12和第三排汽管段13与直接空冷凝汽器9连通。
优选地，上述第二排汽管段12位于直接空冷凝汽器9的内围，且位于第二凝结水管段15的外围。
在实际应用过程中，排汽管道4分出两个排汽支管，每个排汽支管在塔内呈弧形，两个排汽支管进入通风冷却塔7，蒸汽经排汽支管分出的蒸汽分配管进入直接空冷凝汽器9。每个排汽支管可具有上述第一排汽管段11、第二排汽管段12和第三排汽管段13。
优选地，上述自然通风直接空冷系统还包括：用于向冷却凝结水箱10输送疏水的疏水管道3，以及与汽轮机的蒸汽出口连通的排汽装置2。
上述排汽装置2内设有排汽凝结水箱，排汽管道4与排汽装置2连通，且排汽管道4上设有疏水支管，疏水支管和排汽凝结水箱连通，排汽凝结水箱与疏水管道3连通。
上述排汽管道4从排汽装置2上接出，排汽管道4为外部加有加强环的焊接钢管。蒸汽经汽轮机的汽轮机低压缸1排入排汽装置2。
优选地，上述直接空冷凝汽器9包括冷却柱，冷却柱包括：顺流管束，位于顺流管束顶部的逆流管束，与顺流管束和逆流管束连通的凝结水管；其中，逆流管束、顺流管束与排汽管道4引至自然通风冷却塔的各蒸汽分配管连通；逆流管束中蒸汽与凝结水的流动方向相反，顺流管束中蒸汽与凝结水的流动方向相同。
上述直接空冷凝汽器9中，顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝75％～80％的蒸汽。设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将冷却柱内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在直接空冷凝汽器9内的某些部位形成死区、冬季形成冻结的情况。
上述冷却柱具有上述排气口，该排气口位于冷却柱的顶端，即位于逆流管束的顶端。该冷却柱不设百叶窗。部分冷却柱设置电动真空隔离阀，以便冬季启动和解列运行使用。
上述冷却柱沿通风冷却塔7的周向依次分布。
为使得凝结水顺利流走，冷却柱自其底端至其顶端向通风冷却塔7的轴线倾斜，且冷却柱的长度方向与通风冷却塔7轴线的夹角为8°-12°，如图4所示。
相应的，如图4所示，顺流管束自其底端至其顶端向远离凝结水管的方向倾斜，且顺流管束的轴线与水平方向的夹角为8°-10°；逆流管束自其底端至其顶端向远离凝结水管的方向倾斜，且逆流管束的轴线与水平方向的夹角为8°-10°。
可以理解的是，顺流管束的底端，为顺流管束靠近通风冷却塔7底端的一端；顺流管束的顶端，为顺流管束靠近通风冷却塔7顶端的一端；逆流管束的底端，为逆流管束靠近通风冷却塔7底端的一端；逆流管束的顶端，为逆流管束靠近通风冷却塔7顶端的一端。通风冷却塔7的轴线沿竖直方向延伸。
顺流管束和逆流管束均包括至少两个管，顺流管束中，任意两个管平行设置；逆流管束中，任意两个管平行设置。
优选地，上述自然通风直接空冷系统还包括用于清洗直接空冷凝汽器9的清洗装置8。
冷却凝结水箱10中的水经除氧后由凝结水泵5打入回热系统。上述清洗装置8通常采用除盐水作为水源。
对于上述清洗装置8的具体结构及布置，根据实际需要进行设计，本发明实施例对此不做限定。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自然通风直接空冷系统，其特征在于，包括：通风冷却塔(7)，设置于所述通风冷却塔(7)底部外边缘的直接空冷凝汽器(9)，用于向所述直接空冷凝汽器(9)输送蒸汽的排汽管道(4)，用于将所述直接空冷凝汽器(9)内的凝结水排出的凝结水系统，用于对所述直接空冷凝汽器(9)抽真空的抽真空系统；
其中，所述凝结水系统包括：与所述直接空冷凝汽器(9)连通的冷却凝结水箱(10)，和与所述冷却凝结水箱(10)连通的凝结水泵(5)；所述冷却凝结水箱(10)位于所述通风冷却塔(7)内。
2.根据权利要求1所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，所述冷却凝结水箱(10)通过凝结水进管与所述直接空冷凝汽器(9)连通，所述凝结水泵(5)通过凝结水出管(17)与所述冷却凝结水箱(10)连通；
所述凝结水进管包括：沿所述通风冷却塔(7)的径向布置的第一凝结水管段(14)，沿所述通风冷却塔(7)的周向布置的第二凝结水管段(15)，第三凝结水管段(16)；所述直接空冷凝汽器(9)、所述第一凝结水管段(14)、所述第二凝结水管段(15)、所述第三凝结水管段(16)和所述冷却凝结水箱(10)依次连通，所述第二凝结水管段(15)位于所述冷却凝结水箱(10)的外围。
3.根据权利要求2所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，所述冷却凝结水箱(10)位于所述通风冷却塔(7)的轴线的一侧，所述第二凝结水管段(15)位于所述直接空冷凝汽器(9)的内围。
4.根据权利要求1所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，所述抽真空系统的抽真空管道布置于所述直接空冷凝汽器(9)的上端；所述抽真空管道自所述直接空冷凝汽器(9)汇集于所述通风冷却搭(7)的中部，且所述抽真空管道自所述通风冷却塔(7)的中部向所述通风冷却塔(7)的外部延伸。
5.根据权利要求4所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，所述抽真空管道包括：均沿所述通风冷却塔(7)的周向布置的第一抽真空管段(19)和第二抽真空管段(21)，均沿所述通风冷却塔(7)的径向布置的第三抽真空管段(18)、第四抽真空管段(20)和第五抽真空管段(22)；其中，所述第三抽真空管段(18)、所述第一抽真空管段(19)、所述第四抽真空管段(20)、所述第二抽真空管段(21)和所述第五抽真空管段(22)依次连通，所述第三抽真空管段(18)与所述直接空冷凝汽器(9)连通，所述第一抽真空管段(19)位于所述第二抽真空管段(21)的外围。
6.根据权利要求1所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，所述排汽管道(4)包括：依次连通第一排汽管段(11)、第二排汽管段(12)和第三排汽管段(13)，其中，所述第三排汽管段(13)与所述直接空冷凝汽器(9)连通，所述第二排汽管段(12)沿所述通风冷却塔(7)的周向布置，所述第三排汽管段(13)沿所述通风冷却塔(7)的径向布置。
7.根据权利要求1所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，还包括：用于向所述冷却凝结水箱(10)输送疏水的疏水管道(3)，以及与汽轮机的蒸汽出口连通的排汽装置(2)；
其中，所述排汽装置(2)内设有排汽凝结水箱，所述排汽管道(4)与所述排汽装置(2)连通，且所述排汽管道(4)上设有疏水支管，所述疏水支管和所述排汽凝结水箱连通，所述排汽凝结水箱与所述疏水管道(3)连通。
8.根据权利要求1所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，所述直接空冷凝汽器(9)包括冷却柱，所述冷却柱包括：顺流管束，位于所述顺流管束顶部的逆流管束，与所述顺流管束和所述逆流管束连通的凝结水管；其中，所述逆流管束、所述顺流管束与所述排汽管道(4)引至自然通风冷却塔的各蒸汽分配管连通；所述逆流管束中蒸汽与凝结水的流动方向相反，所述顺流管束中蒸汽与凝结水的流动方向相同。
9.根据权利要求8所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，
所述冷却柱自其底端至其顶端向所述通风冷却塔(7)的轴线倾斜，且所述冷却柱的长度方向与所述通风冷却塔(7)的轴线的夹角为8°-12°；
所述顺流管束自其底端至其顶端向远离所述凝结水管的方向倾斜，且所述顺流管束的轴线与水平方向的夹角为8°-10°；所述逆流管束自其底端至其顶端向远离所述凝结水管的方向倾斜，且所述逆流管束的轴线与水平方向的夹角为8°-10°。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的自然通风直接空冷系统，其特征在于，还包括用于清洗所述直接空冷凝汽器(9)的清洗装置(8)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109780882A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-05-21 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | 重叠式立板凝汽器及赫兹干式冷却系统 |
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| CN104533545A (zh) * | 2014-12-27 | 2015-04-22 | 西安热工研究院有限公司 | 一种新型的空冷系统 |
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| CN207456217U (zh) * | 2017-11-08 | 2018-06-05 | 国电科学技术研究院 | 自然通风直接空冷系统 |
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2017
- 2017-11-08 CN CN201711089903.1A patent/CN107726878B/zh active Active
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