CN111473657A - 直接空冷凝汽器防冻系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直接空冷凝汽器防冻系统及方法，该系统包括：直接空冷凝汽器防冻控制子系统，包括与直接空冷凝汽器相连的测温装置，与测温装置相连的风机群转速调节装置；风机群转速调节装置，用于根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；深度水冷换热器控制子系统，包括与直接空冷凝汽器相连的深度水冷换热器，与深度水冷换热器相连的流体测量装置，与流体测量装置相连的深度水冷换热器控制装置；深度水冷换热器，用于通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的抽真空温度。实现了尽量不提高机组背压，即不增加能源消耗的前提下，在冬季提高直接空冷机组防冻能力的目的。

Description

直接空冷凝汽器防冻系统及方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种直接空冷凝汽器防冻系统及方法。

背景技术

直接空冷凝汽器采用轴流风机和空气-蒸汽翅片管散热器直接冷却汽轮机乏汽，达到节约发电厂水资源的目的。这种冷却方式在水资源缺乏地区的火电厂得到了广泛的使用。

但直接空冷凝汽器，这种冷却装置，在运行使用多年以后，逐渐发生问题，突出的一点就是直接空冷凝汽器的严密性逐年下降，真空泵抽真空能力不足，严密性试验结果比较差。这导致冬季防冻风险增大，不得不通过提高机组背压的方法提高直接空冷凝汽器防冻水平，需要消耗大量能源，提高了发电企业的运行成本。

发明内容

本发明实施例提供一种直接空冷凝汽器防冻系统，用以在不增加能源消耗的前提下，提高直接空冷机组的防冻能力，该直接空冷凝汽器防冻系统包括：

直接空冷凝汽器防冻控制子系统，包括：与直接空冷凝汽器相连的测温装置，与测温装置相连的风机群转速调节装置；

测温装置，用于测量直接空冷凝汽器的运行温度；

风机群转速调节装置，用于根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；

深度水冷换热器控制子系统，包括：与直接空冷凝汽器相连的深度水冷换热器，与深度水冷换热器相连的流体测量装置，与流体测量装置相连的深度水冷换热器控制装置；

深度水冷换热器，用于通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的抽真空温度；

流体测量装置，用于测量深度水冷换热器的流体参数；

深度水冷换热器控制装置，用于根据流体测量装置的测量结果，控制深度水冷换热器运行。

本发明实施例还提供一种直接空冷凝汽器防冻方法，应用于上述直接空冷凝汽器防冻系统，用以在不增加能源消耗的前提下，提高直接空冷机组的防冻能力，该方法包括：

测温装置测量直接空冷凝汽器的运行温度；

风机群转速调节装置根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；

流体测量装置测量深度水冷换热器的流体参数；

深度水冷换热器控制装置根据流体测量装置的测量结果，控制深度水冷换热器运行；

深度水冷换热器通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的抽真空温度。

本发明实施例中，通过设置深度水冷换热器控制子系统，利用深度水冷换热器调节直接空冷凝汽器的温度，提高了不凝结气体和水蒸汽混合蒸汽的抽出总量，从而提高直接空冷机组的防冻能力；通过设置风机群转速调节装置，控制直接空冷凝汽器的排风机的转速，调节了各排空冷单元内部的不凝结气体分布，从而调节了不凝结气体在直接空冷凝汽器内部的分布，以适应不凝结气体在各排富集的水平，从调节不凝结气体分布的角度达到直接空冷凝汽器防冻的目的；通过直接空冷凝汽器防冻控制子系统和深度水冷换热器控制子系统的相互配合使用，无需提高机组背压，即不增加能源消耗的前提下，在冬季提高了直接空冷机组的防冻能力。且运行人员还可允许直接空冷凝汽器在更低的背压参数下运行，达到节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中直接空冷凝汽器防冻系统的结构示意图。

图2为本发明一具体应用实施中直接空冷凝汽器防冻系统的结构示意图。

图3为本发明一具体应用实施中喷水式水冷换热器的结构示意图。

图4为本发明实施例中一具体应用实施中管壳式深度水冷换热器的结构示意图。

图5为本发明实施例中直接空冷凝汽器防冻方法示意图。

附图标记：

1，直接空冷凝汽器防冻控制子系统；

101，测温装置；

102，风机群转速调节装置；

2，深度水冷换热器控制子系统；

201，深度水冷换热器；

201，流体测量装置；

203，深度水冷换热器控制装置。

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。

本发明实施例提供了一种直接空冷凝汽器防冻系统，用以在不增加能源消耗的前提下，提高直接空冷机组的防冻能力，如图1所示，该直接空冷凝汽器防冻系统包括：

直接空冷凝汽器防冻控制子系统1，包括：与直接空冷凝汽器相连的测温装置101，与测温装置101相连的风机群转速调节装置102；

其中，测温装置101，用于测量直接空冷凝汽器的运行温度；

风机群转速调节装置102，用于根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；

深度水冷换热器控制子系统2，包括：与直接空冷凝汽器相连的深度水冷换热器201，与深度水冷换热器201相连的流体测量装置202，与流体测量装置202相连的深度水冷换热器控制装置203；

深度水冷换热器201，用于通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的抽真空温度；

流体测量装置202，用于测量深度水冷换热器201的流体参数；

深度水冷换热器控制装置203，用于根据流体测量装置202的测量结果，控制深度水冷换热器201运行。

由图1所示的结构可以得知，本发明实施例中，通过设置深度水冷换热器控制子系统2，调节直接空冷凝汽器的温度，提高了不凝结气体和水蒸汽混合蒸汽的抽出总量，从而提高直接空冷机组的防冻能力；通过设置风机群转速调节装置102，控制直接空冷凝汽器的排风机的转速，调节了各排空冷单元内部的不凝结气体分布，从而调节了不凝结气体在直接空冷凝汽器内部的分布，以适应不凝结气体在各排富集的水平，从调节不凝结气体分布的角度达到直接空冷凝汽器防冻的目的；通过直接空冷凝汽器防冻控制子系统1和深度水冷换热器控制子系统2的相互配合使用，无需提高机组背压，即不增加能源消耗的前提下，在冬季提高了直接空冷机组的防冻能力。且运行人员还可允许直接空冷凝汽器在更低的背压参数下运行，达到节能的目的。

具体实施例中，风机群转速调节装置102，根据测温装置101的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速，以调节直接空冷凝汽器中各排空冷单元内部的不凝结气体分布。具体实施时，直接空冷凝汽器防冻控制子系统1中还包括与风机群转速调节装置102相连的PLC控制器和DCS空冷优化控制器。风机群转速调节装置102根据测温装置101的测量结果和PLC控制器、DCS空冷优化控制器给出的控制指令，控制直接空冷凝汽器的排风机转速。

具体实施例中，深度水冷换热器201安装于直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管上，用于调节直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管的温度，以增加不凝结气体和水蒸汽混合蒸汽的抽出总量。

具体实施例中，流体测量装置202包括如下一种或多种：

设置在深度水冷换热器蒸汽侧进出口的蒸汽压力传感器；

设置在深度水冷换热器蒸汽侧进出口的蒸汽温度传感器；

设置在深度水冷换热器的管侧进出口的水流流量测量器；

设置在深度水冷换热器的管侧进出口的水流温度传感器。

具体实施例中，深度水冷换热器控制子系统还包括：与深度水冷换热器相连的电制冷装置，用于以电制冷方式对深度水冷换热器的冷却水降温，该电制冷装置安装在深度水冷换热器的水侧管道处，降低深度水冷换热器的水侧的冷却水的温度。

具体实施例中，测温装置101包括如下一种或多种：

用于测量直接空冷凝汽器表面温度的表面温度传感器；

用于测量直接空冷凝汽器凝结水温度的凝结水温度传感器；

用于测量直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管温度的抽真空温度传感器。

具体实施例中的直接空冷凝汽器防冻系统还包括：与深度水冷换热器相连的真空泵，用于在深度水冷换热器的进口蒸汽温度过低、或深度水冷换热器启动时，向深度水冷换热器注入预定量的蒸汽，即真空泵抽取预定量的蒸汽到深度水冷换热器，以使得深度水冷换热器恢复正常工作。

下面给出一具体实例说明本发明实施例如何进行直接空冷凝汽器防冻。

本例为应用上述直接空冷凝汽器防冻系统所构建的一种具体的直接空冷凝汽器防冻系统，具体结构如图2所示，由顺流凝结空冷散热器、逆流凝结空冷散热器、空冷风机、抽真空管道、深度水冷换热器、电制冷设备、主真空泵、备用真空相连接，并在直接空冷凝汽器设置测温元件。

其中，深度水冷换热器的蒸汽侧设置进出口蒸汽压力传感器和蒸汽温度传感器，管侧设置进出口处的水流流量传感器和水流温度传感器。上述进出口蒸汽压力传感器和蒸汽温度传感器、水流流量传感器和水流温度传感器与深度水冷换热器和深度水冷换热器控制装置共同构成深度水冷换热器控制子系统。设置在直接空冷凝汽器的测温元件包括：直接空冷凝汽器表面温度传感器、直接空冷凝汽器凝结水温度传感器和抽真空温度传感器，上述三种传感器与风机群转速调节装置一同构成直接空冷凝汽器防冻控制子系统。深度水冷换热器控制装置与直接空冷凝汽器防冻控制子系统相互配合用于冬季直接空冷凝汽器防冻。在直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管上加装深度水冷换热器，以提高不凝结气体和水蒸汽混合蒸汽抽出总量的角度提高直接空冷机组防冻能力。利用风机群转速调节装置，调节各排空冷单元内部不凝结气体的分布，从而适应性调节各排不凝结气体的抽出能力，达到直接空冷凝汽器防冻的目的。

在抽真空汇集母管上加装深度水冷换热器，其中，深度水冷换热器，可采用如图3所示的喷水式深度水冷换热器，也可采用如图4所示的管壳式深度水冷换热器，通过建立水冷换热器的冷凝过程，来调节抽真空母汇集母管温度，达到提高不凝结气体和水蒸汽混合蒸汽抽出总量提高直接空冷机组防冻能力。

在深度水冷换热器水侧管道加装电制冷装置，使得深度水冷换热器水侧的冷却水经过电制冷装置降低水温，达到深度制冷的目的。

此外，直接空冷凝汽器防冻控制子系统中还装设有与风机群转速调节装置相连的控制器，具体包括PLC控制器和DCS空冷优化控制器，风机群转速调节装置根据上述测温元件的测量结果和PLC控制器、DCS空冷优化控制器给出的控制指令，控制直接空冷凝汽器的排风机转速，调节各排空冷单元内部不凝结气体的分布，从而适应性调节各排不凝结气体的抽出能力，最终达到直接空冷凝汽器防冻的目的。

根据管侧设置进出口处的水流流量传感器和水流温度传感器测量的数据，深度水冷换热器控制装置可调节深度水冷换热器水侧的冷却水流量和水温，从而能够精细调节冷却水平。

通过进出口蒸汽压力传感器和蒸汽温度传感器与深度水冷换热器控制装置的配合调节，能够监控和调节深度水冷换热器的冷却水平。

当深度水冷换热器进口蒸汽温度过低或刚启动的时候，根据抽真空母管温度，通过加开1台真空泵从汽液分离器中抽出大量蒸汽到深度水冷换热器，使得深度水冷换热器恢复正常工作。

寒冷冬季，当抽真空汇集母管温度低存在冻结风险时，开启深度水冷换热器的蒸汽进出阀门，开启冷却水阀门和电制冷装置，开启第二个真空泵，然后逐渐关闭旁路，以抽真空母管温度为指标，直到深度水冷换热器正常工作。接着增大冷却水阀门开度，增强电制冷却水平，直到抽真空汇集母管温度达到预设温度。然后开启直接空冷凝汽器防冻控制子系统，投入背压自动控制，同时以预设的抽真空汇集母管温度为目标温度，调节各排或各单元的风机转速偏置量，使得各排抽真空管的温度比较接近预设的目标温度。

最终通过深度水冷换热器控制装置与直接空冷凝汽器防冻控制子系统的配合，实现提高直接空冷凝汽器防冻能力，间接地降低机组冬季运行背压。

上述具体应用的实施仅为举例，其余实施方式不再一一赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种直接空冷凝汽器防冻方法，应用于上述直接空冷凝汽器防冻系统，具体步骤如图5所示，包括：

步骤501：测温装置测量直接空冷凝汽器的运行温度；

步骤502：风机群转速调节装置根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；

步骤503：流体测量装置测量深度水冷换热器的流体参数；

步骤504：深度水冷换热器控制装置根据流体测量装置的测量结果，控制深度水冷换热器运行；

步骤505：深度水冷换热器通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的温度。

本领域技术人员可以理解的是步骤501-步骤502与步骤503-步骤505的先后顺序可以互换，对此不做具体限定。

具体实施例中，流体测量装置测量深度水冷换热器的流体参数，包括如下一项或多项：

流体测量装置测量直接空冷凝汽器蒸汽侧进出口的蒸汽压力；

流体测量装置测量直接空冷凝汽器蒸汽侧进出口的蒸汽温度；

流体测量装置测量直接空冷凝汽器的管侧进出口的水流流量；

流体测量装置测量直接空冷凝汽器的管侧进出口的水流温度。

具体实施时，测温装置测量直接空冷凝汽器的运行温度，包括如下一项或多项：

测温装置测量直接空冷凝汽器的表面温度；

测温装置测量直接空冷凝汽器的凝结水温度；

测温装置测量直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管温度。

综上所述，本发明实施例提供的直接空冷凝汽器防冻系统及方法具有如下优点：

通过设置深度水冷换热器控制子系统，利用深度水冷换热器调节直接空冷凝汽器的温度，提高了不凝结气体和水蒸汽混合蒸汽的抽出总量，从而提高直接空冷机组的防冻能力；通过设置风机群转速调节装置，控制直接空冷凝汽器的排风机的转速，调节了各排空冷单元内部的不凝结气体分布，从而调节了不凝结气体在直接空冷凝汽器内部的分布，以适应不凝结气体在各排富集的水平，从调节不凝结气体分布的角度达到直接空冷凝汽器防冻的目的；通过直接空冷凝汽器防冻控制子系统和深度水冷换热器控制子系统的相互配合使用，无需提高机组背压，即不增加能源消耗的前提下，在冬季提高了直接空冷机组的防冻能力。且运行人员还可允许直接空冷凝汽器在更低的背压参数下运行，达到节能的目的。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，包括：

直接空冷凝汽器防冻控制子系统，包括：与直接空冷凝汽器相连的测温装置，与测温装置相连的风机群转速调节装置；

测温装置，用于测量直接空冷凝汽器的运行温度；

风机群转速调节装置，用于根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；

深度水冷换热器控制子系统，包括：与直接空冷凝汽器相连的深度水冷换热器，与深度水冷换热器相连的流体测量装置，与流体测量装置相连的深度水冷换热器控制装置；

深度水冷换热器，用于通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的抽真空温度；

流体测量装置，用于测量深度水冷换热器的流体参数；

深度水冷换热器控制装置，用于根据流体测量装置的测量结果，控制深度水冷换热器运行。

2.如权利要求1所述的直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，所述深度水冷换热器安装于直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管上。

3.如权利要求1所述的直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，所述流体测量装置包括如下一种或多种：

设置在深度水冷换热器蒸汽侧进出口的蒸汽压力传感器；

设置在深度水冷换热器蒸汽侧进出口的蒸汽温度传感器；

设置在深度水冷换热器的管侧进出口的水流流量测量器；

设置在深度水冷换热器的管侧进出口的水流温度传感器。

4.如权利要求1所述的直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，所述深度水冷换热器控制子系统还包括：

与深度水冷换热器相连的电制冷装置，用于以电制冷方式对深度水冷换热器的冷却水降温。

5.如权利要求4所述的直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，所述电制冷装置安装在深度水冷换热器的水侧管道处。

6.如权利要求1所述的直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，所述测温装置包括如下一种或多种：

用于测量直接空冷凝汽器表面温度的表面温度传感器；

用于测量直接空冷凝汽器凝结水温度的凝结水温度传感器；

用于测量直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管温度的抽真空温度传感器。

7.如权利要求1所述的直接空冷凝汽器防冻系统，其特征在于，还包括：

与深度水冷换热器相连的真空泵，用于在深度水冷换热器的进口蒸汽温度过低、或深度水冷换热器启动时，向深度水冷换热器注入蒸汽。

8.一种直接空冷凝汽器防冻方法，其特征在于，应用于权利要求1-7中任一所述直接空冷凝汽器防冻系统，包括：

测温装置测量直接空冷凝汽器的运行温度；

风机群转速调节装置根据测温装置的测量结果，控制直接空冷凝汽器的排风机转速；

流体测量装置测量深度水冷换热器的流体参数；

深度水冷换热器控制装置根据流体测量装置的测量结果，控制深度水冷换热器运行；

深度水冷换热器通过流体热交换调节直接空冷凝汽器的抽真空温度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，流体测量装置测量深度水冷换热器的流体参数，包括如下一项或多项：

流体测量装置测量直接空冷凝汽器蒸汽侧进出口的蒸汽压力；

流体测量装置测量直接空冷凝汽器蒸汽侧进出口的蒸汽温度；

流体测量装置测量直接空冷凝汽器的管侧进出口的水流流量；

流体测量装置测量直接空冷凝汽器的管侧进出口的水流温度。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，测温装置测量直接空冷凝汽器的运行温度，包括如下一项或多项：

测温装置测量直接空冷凝汽器的表面温度；

测温装置测量直接空冷凝汽器的凝结水温度；

测温装置测量直接空冷凝汽器的抽真空汇集母管温度。

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