CN111854461A - 一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统 - Google Patents

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陈胜利
居文平
马汀山
邓佳
许朋江
万超
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Abstract

本发明公开了一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，包括汽轮机低压缸、空冷岛、热井、小凝结水泵、分流冷却器及各汽水管路阀门等。本发明是对直接空冷供热机组增设与空冷岛并联独立的分流冷却器，增设汽轮机低压缸排汽至分流冷却器的管路及主机分流冷却器进汽蝶阀，分流冷却器的凝结水通过小凝结水泵送入热井与空冷岛排入的凝结水汇合，然后一起进入回热系统。本发明通过适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统的实施，可以满足直接空冷供热机组全年的冷却需求以及解决小排汽流量工况下的防冻问题，提高机组运行的安全性和经济性。

Description

一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统
技术领域
本发明属于电站锅炉及汽轮机系统领域，具体涉及一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统。
背景技术
由于干式冷却技术节水性能的优越性，在我国北方富煤缺水地区煤电机组冷端系统成为首选。干式冷却系统分为直接干冷系统和间接干冷系统。直接干冷系统指汽轮机低压缸的排汽通过管道直接进入散热器(空冷凝汽器)，蒸汽在管束内流动，空气在散热器管外流动，将管内蒸汽凝结，凝结水则用泵送回锅炉的给水系统，通常采用机械通风。
直接空冷机组由于经过长年运行后，空冷散热器老化，表面脏污等原因，造成散热效率下降。机组背压升高，降低了机组的运行经济性。尤其在夏季高温时段，由于散热能力不足，导致出力受限。各电厂虽然在夏季高温运行时段对空冷系统散热器表面采用了喷洒除盐水降温来降低运行背压，这种方法不能彻底解决机组背压高的问题，还使得空冷散热器表面产生了一定程度的结垢现象，从而进一步降低了散热器换热能力。
另一方面随着热电联产的逐步推进，三北地区越来越多的直接空冷机组承担区域供热，大量抽汽进入热网加热器，进入空冷凝汽器的乏汽远低于空冷机组最小防冻量，空冷设备防冻压力巨大。极端状态下，在低压缸零出力或微出力运行，进入空冷凝汽器流量仅有设计值1/30甚至更少，对空冷机组防冻提出了巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，通过对直接空冷供热机组增设与空冷岛并联的独立的分流冷却器，增设汽轮机低压缸排汽至分流冷却器的管路及主机分流冷却器进汽蝶阀，增设分流冷却器的凝结水输送设备，可以满足直接空冷供热机组全年的冷却需求以及解决小排汽流量工况下的防冻问题，提高机组运行的安全性和经济性，具有巨大节能潜力，且系统简单，容易切换。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，包括汽轮机低压缸、空冷岛、热井和小凝结水泵；其中，汽轮机低压缸的出口分为两路，一路通过空冷岛进汽蝶阀连通至空冷岛的进口，空冷岛的出口连通至热井的进口，另一路通过主机分流冷却器进汽蝶阀连通至并联设置的若干分流冷却器的进口，若干分流冷却器的出口依次通过小凝结水泵进口阀门、小凝结水泵和小凝结水泵出口阀门与热井的出口汇合后连通至回热系统。
本发明进一步的改进在于，每个分流冷却器的进口处均设置有分流冷却器进汽阀门，分流冷却器独立并联运行。
本发明进一步的改进在于，每个分流冷却器单元冷却30t/h乏汽，分流冷却器的数量根据机组容量进行设计，300MW机组可增设6个，600MW机组可增设10个。
本发明进一步的改进在于，机组纯凝工况运行时，空冷岛和分流冷却器并联运行，根据机组运行需要投入相应数量的分流冷却器；在夏季高温天气，根据机组背压，增加投运分流冷却器的数量，甚至全部投运。
本发明进一步的改进在于，冬季机组供热工况，排汽不上空冷岛，根据机组运行需要，投运相应数量的分流冷却器，此时分流冷却器不需要喷水降温。
本发明进一步的改进在于，机组低压缸零出力工况，排汽不上空冷岛，投运1至2个分流冷却器，此时分流冷却器不需要喷水降温。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明是对直接空冷供热机组增设与空冷岛并联的独立的分流冷却器，增设汽轮机低压缸排汽至分流冷却器的管路及主机分流冷却器进汽蝶阀，分流冷却器的凝结水通过小凝结水泵送入热井与空冷岛排入的凝结水汇合，然后一起进入回热系统。
各分流冷却器独立并联运行，每个分流冷却器单元冷却30t/h乏汽，分流冷却器的数量可以根据机组容量进行设计，300MW机组可增设6个，600MW机组可增设10个。机组纯凝工况运行时，空冷岛和分流冷却器并联运行，可以根据机组运行需要投入相应数量的分流冷却器；在夏季高温天气，可以根据机组背压，增加投运分流冷却器的数量，甚至全部投运；冬季机组供热工况，排汽不上空冷岛，可以根据机组运行需要，投运相应数量的分流冷却器，此时分流冷却器不需要喷水降温；机组低压缸零出力工况，排汽不上空冷岛，投运1至2个分流冷却器，此时分流冷却器不需要喷水降温，可以满足直接空冷供热机组全年的冷却需求以及解决小排汽流量工况下的防冻问题。概括来说，本发明的优点在于：
(1)单个分流冷却器单元冷却30t/h乏汽，分流冷却器的数量可以根据机组容量进行设计，各分流冷却器独立并联运行，系统运行灵活，可根据需要随时投运以及切除，操作简单。
(2)可以增加直接空冷供热机组空冷岛的散热面积，降低了机组极端工况的运行背压，提高机组满发能力，提高机组运行的安全性和经济性。
(3)冬季供热工况或者低压缸零出力工况，分流冷却器可以满足冷却汽轮机乏汽的需求，空冷岛停运，空冷岛无防冻需求，减少防冻投入，提高机组运行的安全性和经济性。
(4)系统简单，容易切换，满足全年需求。
附图说明
图1是本发明一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统示意图。
附图标记说明：
1、汽轮机低压缸，2、空冷岛进汽蝶阀，3、空冷岛，4、热井，5、小凝结水泵进口阀门，6、小凝结水泵，7、小凝结水泵出口阀门，8、主机分流冷却器进汽蝶阀，9、分流冷却器C，10、分流冷却器C进汽阀门，11、分流冷却器B，12、分流冷却器B进汽阀门，13、分流冷却器A，14、分流冷却器A进汽阀门。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施示例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供的一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，包括汽轮机低压缸1、空冷岛3、热井4和小凝结水泵6；其中，汽轮机低压缸1的出口分为两路，一路通过空冷岛进汽蝶阀2连通至空冷岛3的进口，空冷岛3的出口连通至热井4的进口，另一路通过主机分流冷却器进汽蝶阀8连通至并联设置的若干分流冷却器的进口，若干分流冷却器的出口依次通过小凝结水泵进口阀门5、小凝结水泵6和小凝结水泵出口阀门7与热井4的出口汇合后连通至回热系统。且有每个分流冷却器的进口处均设置有分流冷却器进汽阀门。
实施示例1
某直接空冷供热机组，夏季高温天气，背压偏高，限制机组出力；冬季供热工况或者低压缸零出力工况，空冷岛防冻问题比较严峻，现对空冷系统进行改造，增设与空冷岛并联的独立的分流冷却器，增设汽轮机低压缸排汽至分流冷却器的管路及主机分流冷却器进汽蝶阀，分流冷却器的凝结水通过小凝结水泵送入热井与空冷岛排入的凝结水汇合，然后一起进入回热系统。分流冷却器的数量可以根据机组容量进行设计，
各分流冷却器独立并联运行，每个分流冷却器单元冷却30t/h乏汽，分流冷却器的数量可以根据机组容量进行设计，300MW机组可增设6个，600MW机组可增设10个。机组纯凝工况运行时，空冷岛和分流冷却器并联运行，可以根据机组运行需要投入相应数量的分流冷却器；夏季高温天气，可以根据机组背压，增加投运分流冷却器的数量，甚至全部投运；机组冬季供热工况，排汽不上空冷岛，可以根据机组运行需要，投运相应数量的分流冷却器；机组低压缸零出力工况，排汽不上空冷岛，投运1至2个分流冷却器。
直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统可以根据机组需要，通过阀门操作，随时投运，随时退出。
一、机组纯凝工况运行时：
1、直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统投运操作：打开主机分流冷却器进汽蝶阀8，打开分流冷却器A进汽阀门14、分流冷却器B进汽阀门12、分流冷却器C进汽阀门10，打开小凝结水泵进口阀门5，启动小凝结水泵6，打开小凝结水泵出口阀门7。
2、直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统退出操作：关闭小凝结水泵出口阀门7，停运小凝结水泵6，关闭小凝结水泵进口阀门5，关闭分流冷却器A进汽阀门14、分流冷却器B进汽阀门12、分流冷却器C进汽阀门10，关闭主机分流冷却器进汽蝶阀8。
3、直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统调节方法：可以根据机组运行需要，通过打开或者关闭分流冷却器A进汽阀门14、分流冷却器B进汽阀门12、分流冷却器C进汽阀门10，投入相应的分流冷却器，甚至全部投运或退出。
二、机组供热工况或低压缸零出力工况运行时：
1、直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统操作流程：打开主机分流冷却器进汽蝶阀8，打开分流冷却器A进汽阀门14、分流冷却器B进汽阀门12、分流冷却器C进汽阀门10，打开小凝结水泵进口阀门5，启动小凝结水泵6，打开小凝结水泵出口阀门7；关闭空冷岛进汽蝶阀2，停用空冷岛3。
2、直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统调节方法：可以根据机组运行需要，通过打开或者关闭分流冷却器A进汽阀门14、分流冷却器B进汽阀门12、分流冷却器C进汽阀门10，投入相应的分流冷却器；低压缸零出力工况，投入1至2个分流冷却器。
三、机组纯凝工况切换至供热工况运行时：
1、适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统操作流程：打开主机分流冷却器进汽蝶阀8，打开分流冷却器A进汽阀门14、分流冷却器B进汽阀门12、分流冷却器C进汽阀门10，打开小凝结水泵进口阀门5，启动小凝结水泵6，打开小凝结水泵出口阀门7；关闭空冷岛进汽蝶阀2，停用空冷岛3。
四、机组供热工况切换至纯凝工况运行时：
1、适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统操作流程：启用空冷岛3，打开阀门2。
五、机组空冷系统全年运行优化调整：
在确保机组安全运行的前提下，依据机组的现有条件，寻求机组在不同环境温度和不同运行负荷下的空冷岛和分流冷却器的最佳运行方式，确定机组最佳运行背压。以提高机组运行的经济性，降低供电煤耗。
通过适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统的实施，可以增加直接空冷供热机组空冷岛的散热面积，降低了机组极端工况的运行背压，提高机组满发能力，提高机组运行的安全性和经济性；冬季供热工况或者低压缸零出力工况，分流冷却器可以满足冷却汽轮机乏汽的需求，空冷岛停运，空冷岛无防冻需求，减少防冻投入，提高机组运行的安全性和经济性；单个分流冷却器单元冷却30t/h乏汽，分流冷却器的数量可以根据机组容量进行设计，各分流冷却器独立并联运行，系统运行灵活，可根据需要随时投运以及切除，操作简单；同时可以减少厂用电，提高机组的供电量，提高电厂的营业收益。

Claims (6)

1.一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，其特征在于，包括汽轮机低压缸(1)、空冷岛(3)、热井(4)和小凝结水泵(6)；其中，
汽轮机低压缸(1)的出口分为两路，一路通过空冷岛进汽蝶阀(2)连通至空冷岛(3)的进口，空冷岛(3)的出口连通至热井(4)的进口，另一路通过主机分流冷却器进汽蝶阀(8)连通至并联设置的若干分流冷却器的进口，若干分流冷却器的出口依次通过小凝结水泵进口阀门(5)、小凝结水泵(6)和小凝结水泵出口阀门(7)与热井(4)的出口汇合后连通至回热系统。
2.根据权利要求1所述的一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，其特征在于，每个分流冷却器的进口处均设置有分流冷却器进汽阀门，分流冷却器独立并联运行。
3.根据权利要求1所述的一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，其特征在于，每个分流冷却器单元冷却30t/h乏汽，分流冷却器的数量根据机组容量进行设计，300MW机组可增设6个，600MW机组可增设10个。
4.根据权利要求1所述的一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，其特征在于，机组纯凝工况运行时，空冷岛(3)和分流冷却器并联运行，根据机组运行需要投入相应数量的分流冷却器；在夏季高温天气，根据机组背压，增加投运分流冷却器的数量，甚至全部投运。
5.根据权利要求1所述的一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，其特征在于，冬季机组供热工况，排汽不上空冷岛(3)，根据机组运行需要，投运相应数量的分流冷却器，此时分流冷却器不需要喷水降温。
6.根据权利要求1所述的一种适用于直接空冷供热机组全工况冷却及防冻系统，其特征在于，机组低压缸零出力工况，排汽不上空冷岛(3)，投运1至2个分流冷却器，此时分流冷却器不需要喷水降温。
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