CN107860242A - 一种提升直接空冷系统换热能力的方法及系统 - Google Patents
一种提升直接空冷系统换热能力的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种提升直接空冷系统换热能力的方法及系统，引用高温调节蒸汽作为喷射泵工作流体由喷嘴射出，并在其混合室形成真空；待冷凝蒸汽通过输汽管道被吸入喷射泵混合室，所述高温调节蒸汽温度高于所述待冷凝蒸汽温度，高温调节蒸汽和待冷凝蒸汽混合形成混合蒸汽，经扩散室及输汽管道进入直接空冷系统翅片管散热器，与冷却空气进行表面式换热冷凝为凝结水；所述混合蒸汽的温度高于待冷凝蒸汽温度，所述方法增大直接空冷系统翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，提升了直接空冷系统散热器换热能力。
Description
技术领域
本发明属于空冷技术领域，尤其涉及一种提升直接空冷系统散热器换热能力的方法及系统。
背景技术
在世界性淡水资源严重贫乏、生态环境日益脆弱的当今，为实现节水目的，工业生产做功乏汽广泛采用了空冷系统进行冷却。特别是直接空冷系统，由于其具有许多优点，近年来在热力发电厂等工业生产排汽冷凝场合得到广泛应用。但在空冷系统的应用中也存在一些问题导致空冷系统的换热能力不佳，例如：在夏季高温时段，空冷散热器内部蒸汽与外部冷却空气温差变小，换热能力下降，导致工业生产出力不足；冬季运行时，环境温度为0℃以下，直接空冷系统管束内凝结水结冰使翅片管束冻裂或变形，严重影响直接空冷系统换热能力和使用寿命。
现有技术中，为提升直接空冷系统换热能力，通常采用的方法有通过通风机强制增加散热器通风量、降低环境温度提高温差、增大直接空冷系统散热器面积等方法，但这些方法电耗能较大，设备年利用率低；且上述这些方法不能解决直接空冷系统冬季面临的翅片管冻裂、变形等问题。
为解决现有技术中存在的直接空冷系统换热能力不佳的问题，特提出本发明。
发明内容
本发明提供了一种提升直接空冷系统换热能力的方法及系统，为解决现有技术中空冷系统换热能力不足的问题提供了一种新途径，即通过提高待冷凝蒸汽温度来增大直接空冷系统翅片管内部蒸汽和外部冷却空气之间的温差，进而提升直接空冷系统换热能力。
本发明所述方法及系统既能提升直接空冷系统夏季的换热能力，也能防止直接空冷系统冬季翅片管损害，全面有效的提升了直接空冷系统的换热能力。所述方法和系统可在新建直接空冷系统中使用，也可在现有直接空冷系统的基础上改造实施，改造费用低且实际使用中操作方便，无需额外增加人力控制。
本发明公开了一种提升直接空冷系统换热能力的方法，其特征在于，引用高温调节蒸汽作为喷射泵工作流体由喷嘴高速射出，并在其混合室形成真空；待冷凝蒸汽通过输汽管道被吸入喷射泵混合室，所述高温调节蒸汽温度高于所述待冷凝蒸汽温度，高温调节蒸汽和待冷凝蒸汽混合形成混合蒸汽；所述混合蒸汽经过喷射泵扩散室进入直接空冷系统进行冷凝；所述混合蒸汽的温度高于待冷凝蒸汽温度，进而增大直接空冷系统翅片管内蒸汽和外部冷却空气之间的温差，提升直接空冷系统换热能力。
考虑经济性，所述高温调节蒸汽温度高于待冷凝蒸汽温度至少200℃。所述高温调节蒸汽引自机组热力系统或其他热源。
具体的，高温调节蒸汽(1)作为工作流体通过喷射泵(2)喷嘴射出，在喷射泵(2)混合室形成真空，待冷凝蒸汽(3)经过输汽管道(4)被抽吸进入喷射泵(2)混合室，待冷凝蒸汽(3)和高温调节蒸汽(1)在喷射泵(2)混合室混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经喷射泵(2)的扩散室进入直接空冷系统的翅片管散热器(5)；混合蒸汽与冷却空气经表面换热冷凝为凝结水；凝结水汇集在凝结水箱(6)由凝结水泵(7)送至机组回热系统完成循环。
所述方法应用于回收冷却水水蒸气的冷却系统。
具体的，来自循环水系统吸收热量的循环水由循环水入口(8)进入负压蒸发室(10)蒸发产生待冷凝蒸汽(3)，未蒸发的循环水冷却后由循环水出口(9)又回到循环水系统；高温调节蒸汽(1)作为工作流体通过喷射泵(2)喷嘴射出，在喷射泵(2)混合室形成真空，待冷凝蒸汽(3)经过输汽管道(4)被抽吸进入喷射泵(2)混合室，待冷凝蒸汽(3)和高温调节蒸汽(1)在喷射泵(2)混合室混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经喷射泵(2)的扩散室进入直接空冷系统翅片管散热器(5)；混合蒸汽与冷却空气经表面换热冷凝为凝结水；凝结水汇集在凝结水箱(6)，再送入工业或民用净化水系统(11)。
本发明所述方法中，喷射泵引入高温调节蒸汽作为工作流体与被抽吸的待冷凝蒸汽通过喷射泵充分混合，使得混合蒸汽温度升高，加大了翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，提升了翅片管散热器的换热能力，即提升了直接空冷系统的换热能力。
在夏季环境气温较高时，通过本发明所述系统及方法引入高温调节蒸汽，提高待冷凝蒸汽温度，使直接空冷系统翅片管内蒸汽与外部冷却空气之间的温差增大，提升直接空冷系统散热器换热能力，保证发电机组正常运行；所述系统还可与直接空冷系统轴流通风机协调控制，优化运行，节约能耗。
在冬季环境气温低于0℃时，通过本发明所述系统及方法引入高温调节蒸汽提升直接空冷系统内凝结水温度，使发电机组保持低背压运行的同时，避免散热器管束结冰胀坏。
在直接空冷系统设计时，采用本发明所述系统及方法在夏季环境气温较高时引入高温调节蒸汽，提升散热器换热温差，可进一步优化直接空冷系统设计气温，同时减少直接空冷系统散热器建造面积，使直接空冷系统建造投资更合理。
本发明所述系统及方法可用于回收冷却水水蒸气的冷却系统，通过喷射泵引入高温调节蒸汽，提升由负压蒸发室进入直接空冷系统散热器待冷凝蒸汽的温度，增大散热器换热温差，对水蒸气的回收更为有利。
本发明还公开一种提高直接空冷系统换热能力的系统，所述系统包括待冷凝蒸汽源、直接空冷系统，其特征在于，所述系统还包括喷射泵、高温调节蒸汽源、连接待冷凝蒸汽源和直接空冷系统的输汽管道，所述喷射泵混合室出口通过所述输汽管道与直接空冷系统连接，所述高温调节蒸汽源通过管道连接喷射泵喷嘴入口，所述待冷凝蒸汽源通过管道与喷射泵的混合室吸入口连接。所述高温调节蒸汽源的蒸汽温度高于所述待冷凝蒸汽源的蒸汽温度，考虑经济性，所述高温调节蒸汽源的蒸汽温度高于待冷凝蒸汽源的蒸汽温度至少200℃。
所述高温调节蒸汽引自机组热力系统或其他热源。所述系统可用于回收冷却水水蒸气的冷却系统。
本发明的有益效果：
1.本发明所述系统及方法通过喷射泵引入高温调节蒸汽与被抽吸的待冷凝蒸汽通过充分混合，使得进入直接空冷系统翅片管散热器的混合蒸汽温度升高，加大了翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，提升了翅片管散热器的换热能力，即提升了直接空冷系统的换热能力；
2.喷射泵的能量转换效率不影响本发明系统及方法的经济性，因为喷射泵的能量损失转换为热能，使得进入翅片管散热器蒸汽的温度升高，提升了翅片管散热器的换热能力；
3.本发明所述系统及方法通过喷射泵引入高温调节蒸汽提升了进入翅片管散热器蒸汽温度的同时，也提升了凝结水温度，节约了凝结水低压加热器的热耗。
4.本发明所述系统及方法通过引入高温调节蒸汽，使得进入直接空冷系统翅片管散热器的待冷凝蒸汽温度升高，加大了翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，提升了直接空冷系统换热能力，既可解决直接空冷机组夏季高温期间换热能力不佳的问题，也可减少拟建直接空冷系统翅片管散热器面积，使空冷系统投资进一步优化；既可与冷却单元轴流通风机协调控制、优化运行、降低风机能耗，也可在冬季保持发电机组低背压运行条件下，提高进入翅片管散热器蒸汽温度以及凝结水温度，避免翅片管散热器冻坏。
5.本发明所述系统及方法，在喷射泵引入高温调节蒸汽提升了进入翅片管散热器蒸汽温度的同时，也相应提升了位于喷射泵之后的系统压力，降低了直接空冷系统抽真空系统的真空度，使抽真空系统工作条件改善，能耗减少。
6、本发明所述系统和方法，高温调节蒸汽通过喷射泵喷嘴高速射流，待冷凝蒸汽受到抽吸，使得机组背压降低，可提升机组的出力；
附图说明
图1为提升直接空冷系统换热能力的工作流程图；
图2为提升回收冷却水水蒸气的冷却系统换热能力的工作流程图。
附图标记说明：1高温调节蒸汽；2喷射泵；3待冷凝蒸汽；4输汽管道；5翅片管散热器；6凝结水箱；7凝结水泵；8循环水入口；9循环水出口；10负压蒸发室；11工业或民用净化水系统。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
高温调节蒸汽作为工作流体通过喷射泵喷嘴射出，在喷射泵混合室形成真空，待冷凝的蒸汽经过输汽管道被抽吸进入喷射泵混合室，待冷凝蒸汽和高温调节蒸汽在喷射泵混合室混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经喷射泵扩散室，进入直接空冷系统翅片管散热器；混合蒸汽与冷却空气进行表面换热冷凝为凝结水；凝结水汇集在凝结水箱由凝结水泵送至机组回热系统完成循环。
喷射泵引入高温调节蒸汽与被抽吸的待冷凝蒸汽通过喷射泵充分混合，使得进入翅片管散热器的蒸汽温度升高，加大了翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，提升了翅片管散热器的换热能力，即提升了直接空冷系统的换热能力。
在夏季环境气温较高时，通过本发明所述方法引入高温调节蒸汽，提高待冷凝蒸汽温度，使直接空冷系统翅片管内蒸汽与外部冷却空气之间的温差增大，提升直接空冷系统散热器换热能力，保证发电机组正常运行；所述系统还可与直接空冷系统轴流通风机协调控制，优化运行，节约能耗。
在冬季环境气温低于0℃时，通过本发明所述方法引入高温调节蒸汽提升凝结水温度，使发电机组保持低背压运行的同时，避免散热器管束结冰胀坏。
在直接空冷系统设计时，采用本发明所述方法在夏季环境气温较高时引入高温调节蒸汽，提升翅片管散热器换热温差，可进一步优化直接空冷系统设计气温，同时减少直接空冷系统散热器建造面积，使直接空冷系统建造投资更合理。
本发明所述方法可用于回收冷却水水蒸气的冷却系统，通过喷射泵引入高温调节蒸汽，提升由负压蒸发室进入直接空冷系统散热器待冷凝蒸汽的温度，增大散热器换热温差，对水蒸气的回收更为有利。
实施例1
已投入运行的直接空冷系统改造，以提升原直接空冷系统换热能力的方法，采用如图1所示的流程，在直接空冷系统前的输汽管道的适当位置安装喷射泵，喷射泵高温工作流体可引自机组热力系统或其他热源，考虑经济性，所述高温调节蒸汽温度高于待冷凝蒸汽温度至少200℃。
高温调节蒸汽(1)作为工作流体通过喷射泵(2)喷嘴射出，在喷射泵(2)混合室形成真空，待冷凝蒸汽(3)经过输汽管道(4)被抽吸进入喷射泵(2)混合室，待冷凝蒸汽(3)和高温调节蒸汽(1)在喷射泵(2)混合室混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经喷射泵(2)的扩散室进入直接空冷系统翅片管散热器(5)；混合蒸汽与冷却空气经表面换热冷凝为凝结水；凝结水汇集在凝结水箱(6)由凝结水泵(7)送至机组回热系统完成循环。
该方法有效提升原有直接空冷系统散热器换热能力，解决原有直接空冷系统夏季高温时段换热能力不足、出力受阻问题，由于混合蒸汽温度大于待冷凝蒸汽温度，增大了直接空冷系统翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，因此提升了直接空冷系统散热器的换热能力；其次，高温调节蒸汽通过喷射泵喷嘴高速射流，待冷凝蒸汽受到抽吸，使得机组背压降低，可提升机组的出力；此外喷射泵引入高温调节蒸汽提升了进入翅片管散热器蒸汽温度的同时，也提升了凝结水温度，节约了凝结水低压加热器的热耗，在冬季还可避免翅片管散热器冻坏。
实施例2
新建直接空冷系统，提升直接空冷系统散热器换热能力的方法，采用如图1所示的流程，在直接空冷系统前的输汽管道的适当位置安装喷射泵，喷射泵高温工作流体可引自机组热力系统或其他热源，考虑经济性，所述高温调节蒸汽温度高于待冷凝蒸汽温度至少200℃。
高温调节蒸汽(1)作为工作流体通过喷射泵(2)喷嘴射出，在喷射泵(2)混合室形成真空，待冷凝蒸汽(3)经过输汽管道(4)被抽吸进入喷射泵(2)混合室，待冷凝蒸汽(3)和高温调节蒸汽(1)在喷射泵(2)混合室混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经喷射泵(2)的扩散室进入直接空冷系统翅片管散热器(5)；混合蒸汽与冷却空气经表面换热冷凝为凝结水；凝结水汇集在凝结水箱(6)由凝结水泵(7)送至机组回热系统完成循环。
该方法有效提升直接空冷系统散热器换热能力，解决直接空冷系统夏季高温时段换热能力不佳，出力受阻以及冬季翅片管散热器冻结问题。由于混合蒸汽温度大于待冷凝蒸汽，增大了直接空冷系统翅片管内蒸汽与外部冷却空气的温差，提升了直接空冷系统散热器的换热能力，同时还可降低直接空冷系统设计气温，减少翅片管散热器面积，使工程投资更合理。
实施例3
湿冷系统改造为可回收冷却水水蒸气的冷却系统，采用图2所示的流程，来自循环水系统吸收热量的循环水由循环水入口(8)进入负压蒸发室(10)蒸发产生待冷凝蒸汽(3)，未蒸发的循环水冷却后由循环水出口(9)又回到循环水系统；高温调节蒸汽(1)作为工作流体通过喷射泵(2)喷嘴射出，在喷射泵(2)混合室形成真空，待冷凝蒸汽(3)经过输汽管道(4)被抽吸进入喷射泵(2)混合室，待冷凝蒸汽(3)和高温调节蒸汽(1)在喷射泵(2)混合室混合形成混合蒸汽，混合蒸汽经喷射泵(2)的扩散室进入直接空冷系统翅片管散热器(5)；混合蒸汽与冷却空气经表面换热冷凝为凝结水；凝结水汇集在凝结水箱(6)，再送入工业或民用净化水系统(11)。所述高温调节蒸汽引自机组热力系统或其他热源。
本发明所述系统及方法通过喷射泵引入高温调节蒸汽，提升由负压蒸发室进入直接空冷系统散热器待冷凝蒸汽的温度，增大散热器换热温差，对水蒸气的回收更为有利。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种提升直接空冷系统换热能力的方法，其特征在于，引用高温调节蒸汽作为喷射泵工作流体由喷嘴射出，并在其混合室形成真空；待冷凝蒸汽通过输汽管道被吸入喷射泵混合室，所述高温调节蒸汽温度高于所述待冷凝蒸汽温度，高温调节蒸汽和待冷凝蒸汽混合形成混合蒸汽；所述混合蒸汽经过喷射泵扩散室进入直接空冷系统进行冷凝；所述混合蒸汽的温度高于待冷凝蒸汽温度，进而增大直接空冷系统翅片管内蒸汽和外部冷却空气之间的温差，提升直接空冷系统换热能力。
2.一种如权利要求1所述提升直接空冷系统换热能力的方法，其特征在于，所述高温调节蒸汽温度高于待冷凝蒸汽温度至少200℃。
3.一种如权利要求1或2所述提升直接空冷系统换热能力的方法，其特征在于，所述高温调节蒸汽引自机组热力系统或其他热源。
4.一种如权利要求1或2所述提升直接空冷系统换热能力的方法，其特征在于，所述方法应用于回收冷却水水蒸气的冷却系统。
5.一种应用权利要求1所述方法提升直接空冷系统换热能力的系统，所述系统包括待冷凝蒸汽源、直接空冷系统，其特征在于，所述系统还包括喷射泵、高温调节蒸汽源、连接待冷凝蒸汽源和直接空冷系统的输汽管道，所述喷射泵混合室出口通过所述输汽管道与直接空冷系统连接，所述高温调节蒸汽源通过管道连接喷射泵喷嘴入口，所述待冷凝蒸汽源通过管道与喷射泵的混合室吸入口连接；所述高温调节蒸汽源的蒸汽温度高于所述待冷凝蒸汽源的蒸汽温度，考虑经济性，所述高温调节蒸汽源的蒸汽温度高于待冷凝蒸汽源的蒸汽温度至少200℃。
6.一种如权利要求5所述应用提升直接空冷系统换热能力系统的方法，其特征在于，所述高温调节蒸汽引自机组热力系统或其他热源。
7.一种如权利要求5或6所述提升直接空冷系统换热能力的系统，其特征在于，所述系统用于回收冷却水水蒸气的冷却系统。
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