CN108253812B - 一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法及其冷却器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法及其冷却器，其特点是：在冷却塔采取挡风板或防冻管防冻措施的前提下，使循环水在进入汽轮机凝汽器之前，先行通过特制冷却器在低于零度的大气环境里散热降温，使其以低于15℃的状态进入凝汽器，提高了凝汽器真空，改善了汽轮机的热功转换能力。特制的冷却器可配置调向机构，以调整冷却器的朝向，使散热管长度方向垂直于风向，达到更好的散热效果。无风或少风地区也可以使用不配置调向机构的固定冷却器，减少制造费用。对于N350汽轮机组，在黑龙江地区，一个冬季可节约标准煤3695.9～5725.2吨。
Description
技术领域
本发明所属热力发电厂节能领域，是一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法及其冷却器。
背景技术
热力发电厂冷却塔的作用是冷却汽轮机凝汽器的循环水，以维持凝汽器的真空。冷却塔的冷却能力越强，凝汽器循环水的降温幅度越大，凝汽器的真空越高，汽轮机效率就越高，燃料消耗也越少。但是，在冬季大气温度低于零度时，冷却塔必须采取防冻措施保证冷却塔的冷却过程，达到维持凝汽器真空的目的。
冷却塔采取的防冻措施主要包括两种：其一，在冷却塔进风口处加装挡风板，以减少冷风的进入；其二，在冷却塔进风口处的冷却塔内加装防冻管，喷洒更大量来自凝汽器的循环水形成水幕，其作用即减少了冷风的进入量，并且水幕来不及冷却就落入水池内，同时又将刚进入的冷风加热到零度以上。两种防冻措施的长期运行经验是，只要保持水池内的循环水温度在15～20℃，冷却塔内就很少有结冰现象。运行中可以通过改变挡风板的数量和水幕的喷洒水量来控制水池内的循环水温度。
上述两种防冻措施虽然行之有效，却都限制了冷却塔冷却能力的发挥，即：在冬季当气温低于零度时，冷却塔不能将循环水冷却到15℃以下，埋没了汽轮机的热功转换能力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法及其冷却器，在采取冷却塔行之有效防冻措施的前提下，将凝汽器循环水通过大气再次冷却，提高了凝汽器真空，使得汽轮机能够充分发挥其热功转换能力。
本发明解决技术问题的技术方案是，一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法，其特征是，循环水进入汽轮机凝汽器之前，使其通过冷却器先在低于零度的大气环境里散热降温，其具体技术措施如下：
(1)在汽轮机凝汽器入口前的循环水管道上方配制至少一台调向冷却器或固定冷却器，使循环水在进入凝汽器之前被冷却；
(2)冷却器均设有测温点：调向冷却器为单行程冷却器，其测温点分别设置在迎风面的第一排散热管出口端的内表面和最低行散热管出口端的内表面；固定冷却器为双行程冷却器，不配置调向机构，其测温点分别设置在每一根散热管束的出口端；
(3)调向冷却器通过软管与循环水管道连接，使得调向冷却器的转角可以达到90°，或者循环水管道与固定冷却器连接；
(4)调向冷却器或固定冷却器通过阀门与循环水管隔离或投入使用；
(5)所述调向冷却器与固定冷却器可以根据各地区风力和风速情况合理配置，以减少不必要的制造投资。
一种用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的调向冷却器，其特征是：所述调向冷却器包括过水组件和调向机构，所述过水组件置于调向机构上，循环水管的出口和入口位于调向机构内，过水组件的进水口通过软管与循环水管的出口固连，过水组件的出水口通过软管与循环水管的入口固连，两个阀门置于调向机构内、均分别置于循环水管的出口和入口处并固连。
所述调向冷却器的过水组件包括调向式第一水室、调向式第二水室和散热管束，所述调向式第一水室和调向式第二水室之间通过设置的散热管束连通，调向式第一水室作为过水组件的进水口与软管固连、并通过软管与循环水管的出口固连，调向式第二水室作为过水组件的出水口与软管固连、并通过软管与循环水管的入口固连，调向式第一水室、散热管束和调向式第二水室形成循环水的冷却通道。
所述调向冷却器的调向机构包括固定平台、导向部件和转动盘，所述调向机构由下至上依次设置固定平台(阀门井的露出地面部分)、导向部件和转动盘，导向部件的下端与固定平台固连，转动盘的下端与导向部件固连，以便根据风向调整冷却器朝向，使得散热管垂直于风向，循环水管穿过阀门井的墙壁。
所述调向冷却器的导向部件包括导轨和轨道轮，所述导轨为环形，环形的导轨底面与固定平台固连，若干个所述的轨道轮均分别置于导轨上，轨道轮的上端与转动盘固连、下端与导轨接触。
在所述调向冷却器的过水组件上方设有防晒防雨棚。
在所述调向冷却器的过水组件侧面设有能够自动开合的自动窗，自动窗由测温点的水温测量值通过执行机构自动打开与关闭。
在严寒地区，所述调向冷却器的过水组件侧面设有的自动窗内设置保温层。
一种用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法的固定冷却器，其特征是，所述固定冷却器包括固定式阀门井和固定式过水组件，在所述的固定式阀门井内穿装有循环水管，循环水管的出口和入口位于阀门井内，所述固定式过水组件置于固定式阀门井上并滑动支撑，固定式过水组件的进水口与循环水管的出口固连，固定式过水组件的出水口与循环水管的入口固连，两个阀门置于固定式阀门井内、均分别置于循环水管的出口和入口处并固连。
所述固定冷却器的固定式过水组件包括固式第一水室、第一管束、固式第二水室和第二管束，所述固式第一水室上面设置第一管束，所述固式第二水室上面设置第二管束，第一管束与第二管束通过连通管或连通水室连通，固式第一水室、第一管束、连通管或连通水室、第二管束和固式第二水室形成循环水的冷却通道，固式第一水室作为固定式过水组件的进水口与循环水管的出口固连，固式第二水室作为固定式过水组件的出水口与循环水管的入口固连。
所述固定冷却器采用自动卷帘窗达到保温、防晒防雨的功能。
本发明的一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法及其冷却器，能够在冬季冷却塔采取行之有效防冻措施的前提下，将凝汽器循环水通过大气再次冷却，提高了凝汽器真空，使得汽轮机能够充分发挥其热功转换能力；其采用的调向冷却器能够根据风向调整冷却器朝向，使得散热管垂直于风向，进一步提高冷却效果，其设置的防晒防雨棚和自动开合的自动窗以及设置的保温层，能够保护调向冷却器，既能够冷却循环水而提高了凝汽器真空，又能够防止温度过低冻坏调向冷却器，延长调向冷却器的使用寿命；其采用固定冷却器能够降低成本，固定冷却器采用自动卷帘窗，既能够取得进一步提高冷却效果，又能够达到保温、防晒防雨的功能。
附图说明
图1本发明的调向冷却器结构示意图；
图2本发明的调向冷却器的过水组件结构示意图；
图3本发明的调向冷却器的阀门井结构示意图；
图4本发明的调向冷却器进口水温为15℃的出口水温曲线图；
图5本发明的调向冷却器进口水温为20℃的出口水温曲线图；
图6本发明的固定冷却器结构示意图；
图7本发明的固定冷却器的固定式过水组件结构示意图；
图8本发明的固定冷却器的固定式阀门井结构示意图。
图中：1过水组件，2散热管束，3调向式第一水室，4调向式第二水室，5调向机构，6转动盘，8循环水管道，9自动窗，10防晒防雨棚，11软管，12固定式过水组件，13第二管束，14第一管束，15固定式阀门井。
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。
参见附图1-图5，实施例1，本实施例的参数如下：
1.汽轮发电机组参数：
汽轮机型号：N350-24.2/566/566；
额定功率：350MW；
额定主蒸汽压力：24.2MPa；
额定主蒸汽温度：566℃；
再热后蒸汽温度：566℃；
额定排汽压力：0.005MPa。
2.调向冷却器结构参数：
为N350-24.2/566/566型汽轮机设计的调向冷却器主要结构参数列于表1中。一台N350-24.2/566/566型汽轮机需要安装至少一台调向冷却器。
表1 调向冷却器主要结构参数
3.本实施例的技术方案：
本实施例的一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法及其冷却器，在循环水进入汽轮机凝汽器之前，使其通过冷却器先在低于零度的大气环境里散热降温，其具体技术措施如下：
(1)在汽轮机凝汽器入口前的循环水管道8上方设置至少一台调向冷却器，使循环水在进入凝汽器之前被冷却；
(2)在调向冷却器的迎风面的第一排散热管出口端的内表面和最低行散热管出口端的内表面均分别设有测温点；
(3)循环水管道8通过软管11与调向冷却器进行连接，使得调向冷却器的转角可以达到90°；
(4)调向冷却器通过阀门与循环水管道8隔离或投入使用；
一种用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法的调向冷却器，所述调向冷却器包括过水组件1和调向机构5，所述过水组件1置于调向机构5上，循环水管道8的出口和入口位于调向机构5内，过水组件1的进水口通过软管11与循环水管道8的出口固连，过水组件1的出水口通过软管11与循环水管道8的入口固连，两个阀门置于调向机构5内、均分别置于循环水管道8的出口和入口处并固连。
所述调向冷却器的过水组件1包括调向式第一水室3、调向式第二水室4、散热管束2，所述调向式第一水室3和调向式第二水室4之间通过设置的散热管束2连通，调向式第一水室3作为过水组件1的进水口与软管11固连、并通过软管11与循环水管道8的出口固连，调向式第二水室4作为过水组件1的出水口与软管11固连、并通过软管11与循环水管道8的入口固连，调向式第一水室3、散热管束2和调向式第二水室4形成循环水的冷却通道。
所述调向冷却器的调向机构5包括固定平台、导向部件和转动盘6，所述调向机构5由下至上依次设置固定平台、导向部件和转动盘6，导向部件的下端与固定平台固连，转动盘6的下端与导向部件固连，循环水管道8穿过固定平台并固连。
所述调向冷却器的导向部件的结构是：它包括导轨、保持架和轨道轮，所述导轨为环形，环形的导轨底面与固定平台固连，若干个所述的轨道轮均分别置于导轨上。
在所述调向冷却器的过水组件1上方设有防晒防雨棚10，过水组件1侧面设有能够自动开合的自动窗9，自动窗9由测温点的水温测量值通过执行机构自动打开与关闭，过水组件1侧面设有的自动窗9内设置保温层。
4.有益效果
(1)调向冷却器的降温幅度
调向冷却器的降温幅度与气温和风速有关。对于表1所示的调向冷却器，表2、表3分别列出了冷却器进水口水温为15℃和20℃时冷却器的出水口水温，对应的曲线图见图4和图5。冷却器的降温幅度等于冷却器进水口水温与出水口水温的差值。
表2调向冷却器进水口水温为15℃的出水口水温(℃)
表3 调向冷却器进水口水温为20℃的出水口水温(℃)
(2)一个冬季的节能量
在汽轮发电机组运行地点，冬季平均风速3.2m/s，气温持续小时数和节煤量见表4。如果调向冷却器进水口水温为15℃，一个冬季节约标准煤3695.9t；如果调向冷却器进水口水温为20℃，一个冬季节约标准煤5725.2t。
表4 汽轮发电机组运行地点的气温持续小时数和节煤量
根据中国2016年热力发电机组的装机容量，并考虑到不同的安装地点和设备利用小时数，如果普遍采用本发明的节能方法，一个冬季可节约标准煤数量就更为可观。
5.冷却器形式的选择
中国是个多风的国家，在中国实施本发明一般应该选择调向冷却器，见图1～图3所示。冷却器的朝向可以根据风向调整，使得冷却器的散热管垂直于风向，散热效果更好。对于少数风速很低的地区，冷却器的朝向基本不影响散热效果，应该选择固定冷却器，见图6～图8所示，投资较少。
当选用固定冷却器，其结构是：所述固定冷却器包括固定式阀门井15和固定式过水组件12，在所述的固定式阀门井15内穿装有循环水管道8，循环水管道8的出口和入口位于固定式阀门井15内，所述固定式过水组件12置于固定式阀门井15上并滑动支撑，固定式过水组件12的进水口与循环水管道8的出口固连，固定式过水组件12的出水口与循环水管道8的入口固连，两个阀门置于固定式阀门井15内、均分别置于循环水管道8的出口和入口处并固连。
所述固定冷却器的固定式过水组件12包括固式第一水室、第一管束14、固式第二水室和第二管束13，所述固式第一水室上面设置第一管束14，所述固式第二水室上面设置第二管束13，第一管束14与第二管束13通过连通管或连通水室连通，固式第一水室、第一管束14、连通管或连通水室、第二管束13和固式第二水室形成循环水的冷却通道，固式第一水室作为固定式过水组件12的进水口与循环水管道8的出口固连，固式第二水室作为固定式过水组件12的出水口与循环水管道8的入口固连。
所述固定冷却器采用自动卷帘窗达到保温、防晒防雨的功能。
Claims (9)
1.一种冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空的方法，其特征是，循环水进入汽轮机凝汽器之前，使其通过冷却器先在低于零度的大气环境里散热降温，其具体技术措施如下：
(1)在汽轮机凝汽器入口前的循环水管道上方配置至少一台调向冷却器或固定冷却器，使循环水在进入凝汽器之前被冷却；
(2)冷却器均设有测温点：调向冷却器为单行程冷却器，其测温点分别设置在迎风面的第一排散热管出口端的内表面和最低行散热管出口端的内表面；固定冷却器为双行程冷却器，其测温点分别设置在每一根散热管束的出口端；
(3)调向冷却器通过软管与循环水管道连接，使得调向冷却器的转角可以达到90°，或者循环水管道与固定冷却器连接；
(4)调向冷却器或固定冷却器通过阀门与循环水管隔离或投入使用；
(5)所述调向冷却器或固定冷却器的选配，可以根据各地区风力和风速情况合理配置。
2.一种用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的调向冷却器，其特征是：所述调向冷却器包括过水组件和调向机构，所述过水组件置于调向机构上，循环水管的出口和入口位于调向机构内，过水组件的进水口通过软管与循环水管的出口固连，过水组件的出水口通过软管与循环水管的入口固连，两个阀门置于调向机构内、均分别置于循环水管的出口和入口处并固连。
3.如权利要求2所述的用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的调向冷却器，其特征是，所述调向冷却器的过水组件包括调向式第一水室、调向式第二水室和散热管束，所述调向式第一水室和调向式第二水室之间通过设置的散热管束连通，调向式第一水室作为过水组件的进水口与软管固连、并通过软管与循环水管的出口固连，调向式第二水室作为过水组件的出水口与软管固连、并通过软管与循环水管的入口固连，调向式第一水室、散热管束和调向式第二水室形成循环水的冷却通道。
4.如权利要求2所述的用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的调向冷却器，其特征是，所述调向冷却器的调向机构包括固定平台、导向部件和转动盘，所述调向机构由下至上依次设置固定平台、导向部件和转动盘，导向部件的下端与固定平台固连，转动盘的下端与导向部件固连，循环水管穿过阀门井的墙壁。
5.如权利要求4所述的用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的调向冷却器，其特征是，所述调向冷却器的导向部件包括导轨和轨道轮，所述导轨为环形，环形的导轨底面与固定平台固连，若干个所述的轨道轮均分别置于导轨上，轨道轮的上端与转动盘固连、下端与导轨接触。
6.如权利要求2或3所述的用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的调向冷却器，其特征是，在所述调向冷却器的过水组件上方设有防晒防雨棚，过水组件侧面设有能够自动开合的自动窗，自动窗由测温点的水温测量值通过执行机构自动打开与关闭，过水组件侧面设有的自动窗内设置保温层。
7.一种用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的固定冷却器，其特征是，所述固定冷却器包括固定式阀门井和固定式过水组件，在所述的固定式阀门井内穿装有循环水管，循环水管的出口和入口位于阀门井内，所述固定式过水组件置于固定式阀门井上，固定式过水组件的进水口与循环水管的出口固连，固定式过水组件的出水口与循环水管的入口固连，两个阀门置于固定式阀门井内、均分别置于循环水管的出口和入口处并固连。
8.如权利要求7所述的用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的固定冷却器，其特征是，所述固定冷却器的固定式过水组件包括固式第一水室、第一管束、固式第二水室和第二管束，所述固式第一水室上面设置第一管束，所述固式第二水室上面设置第二管束，第一管束与第二管束通过连通管或连通水室连通，固式第一水室、第一管束、连通管或连通水室、第二管束和固式第二水室形成循环水的冷却通道，固式第一水室作为固定式过水组件的进水口与循环水管的出口固连，固式第二水室作为固定式过水组件的出水口与循环水管的入口固连。
9.如权利要求7所述的用于冬季循环水降温提高汽轮机凝汽器真空方法的固定冷却器，其特征是，所述固定冷却器采用自动卷帘窗达到保温、防晒防雨的功能。
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