CN110736358A - 一种混合通风的三塔合一技术 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电站冷端系统领域，特别涉及一种混合通风的三塔合一技术，包括间接空冷散热管束组成的圆环散热器组、空冷塔、轴流风机和脱硫塔和烟囱的一体化装置。通过在间冷塔内加设轴流风机，灵活控制各个扇区的轴流风机功率大小，可以有效增加自然通风系统对环境气象条件适应能力。当机组参与调峰低负荷运行或高背压乏汽供热改造后，导致空冷塔散热负荷低，塔内热空气对烟气的抬升作用不足，本发明提出在间冷塔内加设轴流风机，利用轴流风机产生的浮升力辅助烟气排出，有效避免烟气回落造成的设备安全隐患。混合通风的三塔合一技术结构简单，可有效地保证现有机组的安全性。本发明适用于采用三塔合一技术的热电联产机组。
Description
技术领域
本发明属于电站冷端系统领域，特别涉及一种混合通风的三塔合一技术。
背景技术
我国现有的能源资源禀赋决定了燃煤发电仍将在较长时期内作为电力系统的主导能源，为适应新能源电力系统发展和实现对大规模性能源的接纳，要求燃煤发电具备更为灵活的深度调峰能力。近年来热电联产机组发展较快，装机容量已达3.0亿千瓦，占火电装机容量的近30%。2016年3月，国家发改委、能源局等联合颁布了《热电联产管理办法》针对热电联产发展滞后问题，要求北方大中型城市热电联产集中供热率达到60%以上。随着节能减排的不断推进，我国集中供热面积仍在逐年增加，预计未来将有更多燃煤机组进行供热改造或新增热电联产机组。
三塔合一技术作为火电空冷技术和脱硫技术的系统集成，可以有效利用间接空冷塔散热器前后密度差形成的“浮升力”，对除尘和脱硫后的烟气进行抬升。这种一体化装置取消了烟囱，节约火电机组的建造成本，将会成为空冷机组的未来发展趋势。但三塔合一机组同样面临火电灵活性改造，以及为增加供热能力进行高背压供热改造的技术问题。对比常规的冷却塔，三塔合一技术所采用的塔体所面临的环境更加恶劣、更容易受到腐蚀。在对锅炉烟气进行湿法脱硫后，将其从吸收塔塔顶对空排放。一般为了防止腐蚀的发生，会在三塔合一技术所采用的冷却塔内部，吸收塔以上高度的塔内壁进行防腐蚀处理，加上冷却塔本身的浮升力，可以有效弥补该技术的缺陷。
与传统自然通风冷却系统类似，三塔合一技术依托于散热器前后的密度差驱动空气流经散热器组，换热并
抬升烟气，其易受环境气象条件变化的影响。主要表现在：
A.当环境风较大时，形成绕塔体流动的流场，此时侧风侧的散热器组前后压差很小，流经的空气流量降低，整个系统的性能下降明显；
B.当夏季环境温度较高时，环境空气与进入冷却系统的热水温差变小，密度差降低，整个系统的效率降低;
C.当三塔合一热电联产机组抽汽供热，抽汽负荷较大时，低压缸排气量减少，冷却水在凝汽器中换热量减小，间接空冷塔散热器前后密度差会进一步减小。此时，因受到抬升的作用减弱，部分烟气将会产生回落。在此过程中，烟气与塔体内的干冷空气混合，部分水蒸气遇冷凝结形成雾滴，这些雾滴在冷却塔塔壁上不断聚集，最后沿筒壁流动。由于这些液滴中含有的酸性气体，会在沿筒壁流动时对混凝土或钢构造的塔筒筒壁局部造成严重的腐蚀，随着时间的累积，会破坏塔体的稳定性，带来较大危险；
D.当机组进行高背压供热改造，乏汽用于加热热网水，那么凝汽器的冷却水不再打入冷却塔，间接空冷塔散热器前后密度差不复存在。烟气缺乏抬升回落的过程中，烟气与塔体内的干冷空气混合，部分水蒸气遇冷凝结形成雾滴，这些雾滴在冷却塔塔壁上不断聚集，最后沿筒壁流动。由于这些液滴中含有的酸性气体，会在沿筒壁流动时对混凝土或钢构造的塔筒筒壁局部造成严重的腐蚀，随着时间的累积，会破坏塔体的稳定性，带来较大危险；
E.在非供热季机组进行灵活性改造时，排汽负荷大幅减少。冷却水在凝汽器中换热量减小，间接空冷塔散热器前后密度差会进一步减小。此时，塔中烟气会出现类似C情形中的回落，腐蚀冷却塔。
而这种系统主要应用在西北缺水地区，气候为温带大陆性干旱气候，其特征为春夏季多风、冬季寒冷、夏季炎热，机组的安全性和经济性无法得到保证。
发明内容
本发明的目的在于为了解决背景技术中所述问题，提供一种混合通风的三塔合一技术。本发明基于采用空冷技术的电站，能有效消除该类型电站供热改造造成的烟气腐蚀问题，并提高机组适应该地区复杂多变的环境气象条件，增加机组供热改造后的安全性和经济性。本发明专利采用如下技术方案：
混合通风的三塔合一技术包括间接空冷散热管束组成的圆环散热器组1、空冷塔2、轴流风机3和脱硫塔和烟囱的一体化装置4；
间接空冷散热管束垂直固定在空冷塔外侧基台上，在进水口、出水口以水联箱连接，水联箱的进出母管与凝汽器循环水进出口相连接。换热器顶部与空冷塔进风口高度处以挡板封闭，在进风口处加装百叶窗。百叶窗和换热器处留有通道，架设烟气通道支架，通过引风机与空冷塔内脱硫塔和烟囱连接；
所述圆环散热器组，按照环境风流向方位分为10个扇区集中控制，以实现循环水流量的均匀分配；
所述百叶窗加装于换热器进风口前，防止空冷系统在冬天冻结，影响机组的安全性；
所述轴流风机共有三种布置方式，a鼓风式：垂直布置于换热器进风口前，对于供热改造后的间接空冷系统，提供10个扇区的切圆式的浮升力; b引风式：垂直布置于换热器进风口后，对于供热改造后的间接空冷系统，提供10个扇区的切圆式的浮升力; c引风式：在换热器进风口后，基台高度处水平布置，对于供热改造后的间接空冷系统，提供垂直向上的浮升力；
所述脱硫塔和烟囱的一体化装置布置于空冷塔中心，并与间接空冷散热管束组成的环形中心线相重合。其底端与烟道进气口相连接，并延伸至炉膛出口，另一端位于空冷塔内部，借助于空冷塔浮升力，将处理后的烟气排向高空；
所述混合通风的三塔合一技术可以通过改变轴流风机功率和个数，广泛适用于一机一塔、两机一塔模式的电站，应用灵活。
混合通风的三塔合一技术的调节方法为：
A. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用。冬季，当无环境风或环境风较小时，由循环水产生的散热器前后密度差提供浮升力，尽可能减小轴流风机转速甚至停止其转动，以节约厂用电，减少电站噪音；
B. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用。冬季，当环境风较大时，通过调整背风侧风机功率，引流更多气流进入侧风扇区，抵御环境风的不良影响；
C. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用。夏季，通过调整风机功率，引流更多气流通过散热器组，抵御高温的不良影响；
D. 在热网供热需求较大或机组进行灵活性改造时，汽轮机低压缸排汽全部或部分抽出与热网换热器进行换热，以满足用户热需求。此时，由于凝汽器中换热量较小或被完全切除，间接空冷系统处的循环水热流较小，散热器前后密度差减小甚至不复存在，难以提供足够的浮升力以抬升烟气。配合烟气浓度检测装置，检测到烟气回落时，加大轴流风机转速，以保证冷却系统的安全运行。
本发明的有益效果为：混合通风的三塔合一技术充分利用间接空冷塔内的庞大空间，节约脱硫塔和烟囱的占地空间，个数有限的风机不会产生大面积的遮挡。在热网需求较小或者不需要供热时，不会对间接空冷系统产生效率的影响，同时可以有效增加自然通风系统对环境气象条件适应能力；当机组进行供热改造后，在提高机组经济性的同时，利用轴流风机产生的浮升力有效避免了烟气回落造成的安全隐患。混合通风的三塔合一技术结构简单，能够在提高机组经济性的同时，有效的保证现有机组的安全性。
附图说明
图1为典型的三塔合一系统示意图。
图2为一种采用混合通风的三塔合一技术的系统示意图，此时轴流风机采用鼓风式，垂直布置于换热器进风口前。
图3为一种采用混合通风的三塔合一技术的系统示意图，此时轴流风机采用引风式，垂直布置于换热器进风口后。
图4为一种采用混合通风的三塔合一技术的系统示意图，此时轴流风机采用引风式，在换热器进风口后，基台高度处水平布置。
图5为圆环散热器组扇区示意图。
图2-4中—间接空冷散热管束组成的圆环散热器组，2—空冷塔，3—轴流风机，4—脱硫塔和烟囱的一体化装置。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图1为典型的三塔合一系统示意图；
图2-4所示的混合通风的三塔合一技术包括间接空冷散热管束组成的圆环散热器组1、空冷塔2、轴流风机3和脱硫塔和烟囱的一体化装置4；
图5为圆环散热器组扇区示意图；
间接空冷散热管束垂直固定在空冷塔外侧基台上，在进水口、出水口以水联箱连接，水联箱的进出母管与凝汽器循环水进出口相连接。换热器顶部与空冷塔进风口高度处以挡板封闭，在进风口处加装百叶窗。百叶窗和换热器处留有通道，架设烟气通道支架，通过引风机与空冷塔内脱硫塔和烟囱连接；
圆环散热器组按照环境风流向方位分为10个扇区集中控制，以实现循环水流量的均匀分配，见图5；
百叶窗加装于换热器进风口前，防止空冷系统在冬天冻结，影响机组的安全性；
轴流风机共有三种布置方式，a鼓风式：垂直布置于换热器进风口前，对于供热改造后的间接空冷系统，提供10个扇区的对冲式的浮升力，见图2; b引风式：垂直布置于换热器进风口后，对于供热改造后的间接空冷系统，提供10个扇区的对冲式的浮升力，见图3; c引风式：在换热器进风口后，基台高度处水平布置，对于供热改造后的间接空冷系统，提供垂直向上的浮升力，见图4；
脱硫塔和烟囱的一体化装置布置于空冷塔中心，并与间接空冷散热管束组成的环形中心线相重合。其底端与烟道进气口相连接，并延伸至炉膛出口，另一端位于空冷塔内部，借助于空冷塔浮升力，将处理后的烟气排向高空；
混合通风的三塔合一技术可以通过改变轴流风机功率和个数，广泛适用于一机一塔、两机一塔模式的电站，应用灵活。
混合通风的三塔合一技术的调节方法为：
A. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用。冬季，当无环境风或环境风较小时，由循环水产生的散热器前后密度差提供浮升力，尽可能减小轴流风机转速甚至停止其转动，以节约厂用电，减少电站噪音；
B. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用。当环境风较大时，通过调整背风侧风机功率，引流更多气流进入侧风扇区，抵御环境风的不良影响。结合图5说明：当环境风从第1、10扇区吹来， 3、4、7、8扇区性能下降，此时，加大改扇区风机转速，可有效抵御环境风的不利影响；
C. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用。夏季，通过调整风机功率，引流更多气流通过散热器组，抵御高温的不良影响；
D. 在热网供热需求较大或机组进行灵活性改造时，汽轮机低压缸排汽全部或部分抽出与热网换热器进行换热，以满足用户热需求。此时，由于凝汽器中换热量较小或被完全切除，间接空冷系统处的循环水热流较小，散热器前后密度差减小甚至不复存在，难以提供足够的浮升力以抬升烟气。配合烟气浓度检测装置，检测到烟气回落时，加大轴流风机转速，以保证冷却系统的安全运行。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.混合通风的三塔合一技术包括间接空冷散热管束组成的圆环散热器组1、空冷塔2、轴流风机3和脱硫塔和烟囱的一体化装置4；
间接空冷散热管束垂直固定在空冷塔外侧基台上，在进水口、出水口以水联箱连接，水联箱的进出母管与凝汽器循环水进出口相连接;
换热器顶部与空冷塔进风口高度处以挡板封闭，在进风口处加装百叶窗;百叶窗和换热器处留有通道，架设烟气通道支架，通过引风机与空冷塔内脱硫塔和烟囱连接；
所述圆环散热器组，按照环境风流向方位分为10个扇区集中控制，以实现循环水流量的均匀分配；
所述百叶窗加装于换热器进风口前，防止空冷系统在冬天冻结，影响机组的安全性；
所述脱硫塔和烟囱的一体化装置布置于空冷塔中心，并与间接空冷散热管束组成的环形中心线相重合;其底端与烟道进气口相连接，并延伸至炉膛出口，另一端位于空冷塔内部，借助于空冷塔浮升力，将处理后的烟气排向高空。
2.根据权利要求1所述的混合通风的三塔合一技术，其特征在于，所述轴流风机为鼓风式：垂直布置于换热器进风口前，对于供热改造后的间接空冷系统，提供10个扇区的切圆式的浮升力。
3.根据权利要求2所述的混合通风的三塔合一技术，其特征在于，所述轴流风机为引风式：垂直布置于换热器进风口后，对于供热改造后的间接空冷系统，提供10个扇区的切圆式的浮升力。
4.根据权利要求3所述的混合通风的三塔合一技术，其特征在于，所述轴流风机为引风式：在换热器进风口后，基台高度处水平布置，对于供热改造后的间接空冷系统，提供垂直向上的浮升力。
5.一种如权利要求1所述的混合通风的三塔合一技术的调节方法，其特征在于：
A. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用；
冬季，当无环境风或环境风较小时，由循环水产生的散热器前后密度差提供浮升力，尽可能减小轴流风机转速甚至停止其转动，以节约厂用电，减少电站噪音；
B. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用；
冬季，当环境风较大时，通过调整背风侧风机功率，引流更多气流进入侧风扇区，抵御环境风的不良影响；
C. 在热网需求较小或者不需要供热时，凝汽器侧循环冷却水投入使用；
夏季，通过调整风机功率，引流更多气流通过散热器组，抵御高温的不良影响；
D. 在热网供热需求较大或机组进行灵活性改造时，汽轮机低压缸排汽全部或部分抽出与热网换热器进行换热，以满足用户热需求；
此时，由于凝汽器中换热量较小或被完全切除，间接空冷系统处的循环水热流较小，散热器前后密度差减小甚至不复存在，难以提供足够的浮升力以抬升烟气；
配合烟气浓度检测装置，检测到烟气回落时，加大轴流风机转速，以保证冷却系统的安全运行。
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