CN114922699A - 一种锅炉汽轮发电机组冷却系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种锅炉汽轮发电机组冷却系统及控制方法，其中，所述系统包括：板式换热器，所述板式换热器内设有相互隔离的第一流道和第二流道；闭式水循环系统，所述闭式水循环系统用于循环流通脱盐水，且所述脱盐水流经所述板式换热器的第一流道，所述脱盐水用于对所述锅炉汽轮发电机组进行冷却降温；开式水循环系统，所述开式水循环系统用于循环流通海水，且所述海水流经所述板式换热器的第二流道，所述海水用于通过所述板式换热器对所述闭式水循环系统中的脱盐水进行冷却降温。本申请增强了锅炉汽轮发电机组闭式水循环系统的冷却效果，节约了淡水资源，保证电厂生产稳定和设备运行安全。

Description

一种锅炉汽轮发电机组冷却系统及控制方法

技术领域

本申请涉及沿海电厂的开式循环冷却水工艺及控制仪表技术领域，特别涉及一种锅炉汽轮发电机组冷却系统及控制方法。

背景技术

目前，在我国沿海，电厂在通过锅炉汽轮发电机组发电时，需要对其中的油系统进行冷却降温。

在现有方案中，通常是通过闭式循环水系统中的除盐水为锅炉汽轮发电机组的油系统进行换热冷却，使油温降到工艺要求的目标温度范围，闭式循环水系统经过换热升温后，还需要通过板式换热器的开式循环水系统(淡水)对闭式循环水系统进行降温，降温到工艺要求的范围之内，然而，这种做法无疑会消耗大量的淡水。

基于此，如何在确保机组具有良好降温效果的同时，节省淡水资源，保证电厂生产稳定和设备运行安全，是亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种锅炉汽轮发电机组冷却系统及控制方法，可以增强锅炉汽轮发电机组闭式水循环系统的冷却效果，节约淡水资源，保证电厂生产稳定和设备运行安全。

具体的，本申请采用如下技术方案：

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种锅炉汽轮发电机组冷却系统，所述系统包括：板式换热器，所述板式换热器内设有相互隔离的第一流道和第二流道；闭式水循环系统，所述闭式水循环系统用于循环流通脱盐水，且所述脱盐水流经所述板式换热器的第一流道，所述脱盐水用于对所述锅炉汽轮发电机组进行冷却降温；开式水循环系统，所述开式水循环系统用于循环流通海水，且所述海水流经所述板式换热器的第二流道，所述海水用于通过所述板式换热器对所述闭式水循环系统中的脱盐水进行冷却降温。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述开式水循环系统还包括第一过滤网，海水取水泵，以及中间池，所述第一过滤网和所述海水取水泵通过第三流道连通，所述海水取水泵和所述中间池通过所述板式换热器中的第二流道连通；其中，所述第一过滤网用于对海水进行一次过滤，所述海水取水泵用于将海水泵入所述板式换热器中的第二流道。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一过滤网的两侧分别安装有第一液位计和第二液位计，所述第一液位计和所述第二液位计用于对所述第一过滤网的堵塞程度进行检测。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述海水取水泵和所述板式换热器通过第一管道连通，所述第一管道上设置有液控阀，所述液控阀用于控制所述第一管道的开启或者关闭。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一管道上还设置有第一电动阀，所述第一电动阀用于调节所述第一管道中的海水流量。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括电解海水制氯装置，所述电解海水制氯装置用于电解海水，得到次氯酸钠溶液，并将所述次氯酸钠溶液输送至所述第一管道，以去除所述第一管道内海水中的微生物及藻类生物。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述系统还包括汽轮机凝汽器，所述汽轮机凝汽器通过第二管道与所述第一管道连通，以及通过所述第三管道与所述中间池连通，所述汽轮机凝汽器用于将所述锅炉汽轮发电机组产生的汽轮机排汽冷凝为液态水。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一管道和所述第二管道上分别设置有第二过滤网和第三过滤网，所述第二过滤网和所述第三过滤网分别用于对所述第一管道和所述第二管道内的海水进行二次过滤；所述第二过滤网上安装有第一差压变送器，所述第一差压变送器用于检测所述第二过滤网两侧的差压，以检测所述第一过滤网的堵塞程度；所述第三过滤网上安装有第二差压变送器，所述第二差压变送器用于检测所述第三过滤网两侧的差压，以检测所述第三过滤网的堵塞程度。

在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第三管道上还设置有第二电动阀，所述第二电动阀用于调节所述第三管道中的海水流量。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法，所述锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法应用于如本申请实施例第一方面所述的锅炉汽轮发电机组冷却系统，所述方法包括：S1，分别通过所述第一液位计和第二液位计，所述第一差压变送器，所述第二差压变送器监测所述第一过滤网两侧的液位差，所述第二过滤网两侧的差压，所述第三过滤网两侧的差压；S2，如果所述第一过滤网两侧的液位差，或所述第二过滤网两侧的差压，或所述第三过滤网两侧的差压未超过预定阈值，则返回执行步骤S1；S3，如果所述第一过滤网两侧的液位差，或所述第二过滤网两侧的差压，或所述第三过滤网两侧的差压超过预定阈值，则控制所述第一过滤网的冲洗动作，或所述第二过滤网的冲洗动作，或所述第三过滤网的冲洗动作。

由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：

一方面，通过闭式水循环系统中流通的脱盐水对锅炉汽轮发电机组中的油系统进行降温，并通过开式水循环系统中流通的海水对闭式水循环系统中流通的脱盐水进行降温，可以确保闭式水循环系统中流通的脱盐水对锅炉汽轮发电机组中的油系统进行降温的持续性，同时又充分的利用了沿海的海水资源，节约了淡水资源。另一方面，本申请还能够在很大程度上增强了锅炉汽轮发电机组闭式水循环系统的冷却效果，保证了电厂生产稳定和设备运行安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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它的附图。

图1示出了本申请一个实施例中的锅炉汽轮发电机组冷却系统简图；

图2示出了本申请一个实施例中的锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法流程图；

附图标记说明书如下：

100—锅炉汽轮发电机组冷却系统， 101—电解海水制氯装置，

102—第一过滤网， 103—海水取水泵，

104—液控阀， 105—第一电动阀，

106—第二过滤网， 107—第三过滤网，

108—板式换热器， 109—汽轮机凝汽器，

110—第二电动阀， 111—中间池，

201—第一液位计， 202—第二液位计，

203—第一差压变送器， 204—第二差压变送器，

301—第一管道， 302—第二管道，

303—第三管道， 304—第四管道。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本申请的各方面。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

需要注意的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的对象在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在图示或描述的那些以外的顺序实施。

以下对本申请实施例的技术方案的实现细节进行详细阐述：

参照图1，根据本申请一种典型的实施方式，提供了一种锅炉汽轮发电机组冷却系统100，所述系统包括：

板式换热器108，所述板式换热器108内设有相互隔离的第一流道和第二流道。

闭式水循环系统，所述闭式水循环系统用于循环流通脱盐水，且所述脱盐水流经所述板式换热器108的第一流道，所述脱盐水用于对所述锅炉汽轮发电机组进行冷却降温。

开式水循环系统，所述开式水循环系统用于循环流通海水，且所述海水流经所述板式换热器108的第二流道，所述海水用于通过所述板式换热器108对所述闭式水循环系统中的脱盐水进行冷却降温。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述开式水循环系统还可以包括第一过滤网102，海水取水泵103，以及中间池111，所述第一过滤网102和所述海水取水泵103通过第一管道301连通，所述海水取水泵103和所述中间池111通过所述板式换热器108中的第二流道连通；其中，所述第一过滤网102用于对海水进行一次过滤，所述海水取水泵103用于将海水泵入所述板式换热器108中的第二流道。

在本申请中，所述中间池111用于将换热完成后的海水进行冷却降温，海水冷却至常温后排入大海。

在本申请中，所述第一过滤网102可以用于对海水进行第一次过滤，过滤掉海水中比较大的杂质，如石子、贝壳、大的藻类等。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述第一过滤网102的两侧还可以分别安装有第一液位计201和第二液位计202，所述第一液位计201和所述第二液位计202用于对所述第一过滤网102的堵塞程度进行检测。

在本申请中，所述第一过滤网102上还可以安装提升电机和冲洗水泵，用于第一过滤网102的冲洗和反洗。

在本申请中，通过实时监控所述第一液位计201与所述第二液位计202的液位差，来检测所述第一过滤网102的堵塞程度，当液位差达到设定值时，说明第一过滤网堵塞较为严重，此时可以通过自动启动所述第一过滤网上安装的提升电机和冲洗水泵，同时自动打开冲洗水电动阀和排污电动阀，进入冲洗过程，当液位差达到正常范围后，冲洗过程结束，所述提升电机停转，冲洗水电动阀、排污电动阀关闭。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述海水取水泵103和所述板式换热器108可以通过第一管道301连通，所述第一管道301上设置有液控阀104，所述液控阀104用于控制所述第一管道301的开启或者关闭。

在本申请中，所述第一管道301指海水取水泵103到板式换热器108之间的这一段管道。

在本申请中，所述液控阀104设置在所述第一管道301上，液控阀104可以对海水进行通断控制，在系统进行检修时，需要对海水进行关断，确保检修安全，同时，还可以防止海水逆流，保护海水取水泵103电机设备的安全。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述第一管道301上还可以设置有第一电动阀105，所述第一电动阀105用于调节所述第一管道301中的海水流量。

在本申请中，所述系统针对海水取水泵103出口管道管径、海水流量、前后差压大的特点，在取水泵出口管道安装了液压站，安装了液控阀104，通过远程控制能够实现海水介质的可靠隔断和调节，确保海水取水泵103的电机设备及后续流程设备检修运行安全。

在本申请中，所述系统的海水流道和管道、阀门、取水泵等与海水介质接触的设备材料可以采取玻璃钢、316L不锈钢等防腐蚀材料，确保了设备材料使用寿命，有利于节省备件材料费用支出，保证设备材料长周期安全稳定运行。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述系统还可以包括电解海水制氯装置101，所述电解海水制氯装置101用于电解海水，得到次氯酸钠溶液，并将所述次氯酸钠溶液输送至所述第一管道301，以去除所述第一管道301内海水中的微生物及藻类生物。

在本申请中，所述电解海水制氯装置101充分利用海水资源生成次氯酸钠溶液，可以通过加药管路将适量氯酸钠溶液加入海水取水泵103出口管道海水中，可有效去除海水中微生物及藻类生物，防止生物附着，保证发电机组凝汽器和板式换热器108换热效率。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述系统还可以包括汽轮机凝汽器109，所述汽轮机凝汽器109通过第二管道302与所述第一管道301连通，以及通过所述第三管道303与所述中间池111连通，所述汽轮机凝汽器109用于将所述锅炉汽轮发电机组产生的汽轮机排汽冷凝为液态水。

在本申请中，所述汽轮机凝汽器109用于将所述锅炉汽轮发电机组产生的汽轮机排汽冷凝为液态水，可以通过海水进行冷凝，冷凝后的液态水可以作为锅炉补给水继续循环利用。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述第一管道301和所述第二管道302上分别设置有第二过滤网106和第三过滤网107，所述第二过滤网106和所述第三过滤网107分别用于对所述第一管道301和所述第二管道302内的海水进行二次过滤；所述第二过滤网106上安装有第一差压变送器203，所述第一差压变送器203用于检测所述第二过滤网106两侧的差压，以检测所述第二过滤网106的堵塞程度；所述第三过滤网107上安装有第二差压变送器204，所述第二差压变送器204用于检测所述第三过滤网107两侧的差压，以检测所述第三过滤网107的堵塞程度。

在本申请中，所述第二过滤网106与第三过滤网107上，可以安装与所述第一过滤网102相同的提升电机和冲洗水泵，用于第二过滤网106与第三过滤网107的冲洗和反洗。

在本申请中，所述第二过滤网106与第三过滤网107用于对海水进行第二次过滤，过滤掉海水中残留的微小杂质。

在本申请中，所述系统还可以包括PLC控制器与主控室操作员站，所述主控室操作员站通过交换机与PLC主机模块相连，主机模块通过DP控制网与远程I/O站相连，远程I/O站通过控制信号电缆与现场的液位计、差压变送器、电动阀、水泵等设备相连，可以实时监测第一液位计201、第二液位计202、第一次差压变送器203、第二次差压变送器204等装置的数据。

在本申请中，所述PLC控制器的设计和所述第一过滤网102、第二过滤网106、第三过滤网107的自动冲洗反洗功能的实现，提高了运行人员作业效率，确保海水水质符合运行要求，保证后续板式换热器108、汽轮机凝汽器109设备运行安全。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，所述第三管道303上还设置有第二电动阀110，所述第二电动阀110用于调节所述第三管道303中的海水流量。

继续参照图1，在本申请的一个实施例中，板式换热器108和第三管道303通过第四管道304连通。

参照图2，为本申请一个实施例中的一种锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法流程图。

根据本申请一种典型的实施方式，本申请还提出一种锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法，所述锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法采用如上所述的锅炉汽轮发电机组冷却系统来实现，其中，所述方法包括：

S1，分别通过所述第一液位计和第二液位计，所述第一差压变送器，所述第二差压变送器监测所述第一过滤网两侧的液位差，所述第二过滤网两侧的差压，所述第三过滤网两侧的差压。

S2，如果所述第一过滤网两侧的液位差，或所述第二过滤网两侧的差压，或所述第三过滤网两侧的差压未超过预定阈值，则返回执行步骤S1。

S3，如果所述第一过滤网两侧的液位差，或所述第二过滤网两侧的差压，或所述第三过滤网两侧的差压超过预定阈值，则控制所述第一过滤网的冲洗动作，或所述第二过滤网的冲洗动作，或所述第三过滤网的冲洗动作。

在本申请的一个实施例中，所述第一过滤网、第二过滤网、第三过滤网的冲洗过程相同，其冲洗过程包括如下步骤S31至步骤S35：

S31，主控室运行人员通过操作员站进行运行方式选择，可以选择手动方式，也可以选择自动方式，选择手动方式则可通过操作员站画面进行手动操作按钮。

S32，选择自动方式则进入自动运行等待模式，对所述第一过滤网的第一液位计与第二液位计的差压进行实时监测，对所述第二过滤网与所述第三过滤网的第一差压变送器、第二差压变送器的差压进行实时监测，若所述第一过滤网两侧液位差，第二过滤网与所述第三过滤网两侧差压都未超过预定阈值，则继续保持自动运行等待模式。

S33，若所述第一过滤网两侧液位差与第二过滤网与所述第三过滤网两侧差压都超过预定阈值，则进入自动冲洗模式。

S34，进入自动冲洗模式，所述第一过滤网、第二过滤网、第三过滤网的冲洗电机启动，同时，冲洗管路和排污管路电动阀打开，若所述第一过滤网两侧液位差，第二过滤网与所述第三过滤网两侧差压未达到正常范围值，则继续进行冲洗。

S35，若所述第一过滤网两侧液位差，第二过滤网与所述第三过滤网两侧差压达到正常范围值，则冲洗结束，冲洗电机停转，冲洗管路和排污管路电动阀延时关闭。

由上述技术方案可知，本申请至少具有如下几个方面的优点和积极效果：

其一，保证了电厂中锅炉汽轮发电机组油系统和闭式水循环系统的介质温度的可靠控制调节，为汽轮机凝汽器的真空度维持、蒸汽的冷却、凝结水的液位控制和循环使用提供了保证。

其二，控制系统的设计和海水过滤网自动冲洗反洗功能的实现，提高了运行人员作业效率，确保海水水质符合运行要求，保证后续板式换热器、凝汽器设备运行安全。

其三，电解海水制氯装置充分利用海水资源生成次氯酸钠药剂，通过加药管路将适量氯酸钠药剂加入海水取水泵出口管道海水中，可有效去除海水中微生物及藻类生物，防止生物附着，保证发电机组凝汽器和板式换热器换热效率。

其四，上述锅炉汽轮发电机组冷却系统充分利用了海水资源，大大节约宝贵的淡水资源和能源消耗，有力保证了电厂的经济和环保效益。

其五，上述锅炉汽轮发电机组冷却系统与海水接触的设备材料均采取了可靠的防腐技术措施，确保设备使用寿命和长期安全稳定运行，有利于节省维护、备件材料的费用支出。

其六，针对海水取水泵出口管道管径、海水流量、前后差压大的特点，设计了液压控制阀，配置了相应的电控单元，可实现远程对海水介质的可靠关断和调节，在实现节能效果的同时还能确保生产、检修设备安全。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离申请的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种锅炉汽轮发电机组冷却系统，其特征在于，所述系统包括：

板式换热器，所述板式换热器内设有相互隔离的第一流道和第二流道；

闭式水循环系统，所述闭式水循环系统用于循环流通脱盐水，且所述脱盐水流经所述板式换热器的第一流道，所述脱盐水用于对所述锅炉汽轮发电机组进行冷却降温；

开式水循环系统，所述开式水循环系统用于循环流通海水，且所述海水流经所述板式换热器的第二流道，所述海水用于通过所述板式换热器对所述闭式水循环系统中的脱盐水进行冷却降温。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开式水循环系统包括第一过滤网，海水取水泵，以及中间池，所述第一过滤网和所述海水取水泵通过第一管道连通，所述海水取水泵和所述中间池通过所述板式换热器中的第二流道连通；其中，所述第一过滤网用于对海水进行一次过滤，所述海水取水泵用于将海水泵入所述板式换热器中的第二流道。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一过滤网的两侧分别安装有第一液位计和第二液位计，所述第一液位计和所述第二液位计用于对所述第一过滤网的堵塞程度进行检测。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述海水取水泵和所述板式换热器通过第一管道连通，所述第一管道上设置有液控阀，所述液控阀用于控制所述第一管道的开启或者关闭。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一管道上还设置有第一电动阀，所述第一电动阀用于调节所述第一管道中的海水流量。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电解海水制氯装置，所述电解海水制氯装置用于电解海水，得到次氯酸钠溶液，并将所述次氯酸钠溶液输送至所述第一管道，以去除所述第一管道内海水中的微生物及藻类生物。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括汽轮机凝汽器，所述汽轮机凝汽器通过第二管道与所述第一管道连通，以及通过所述第三管道与所述中间池连通，所述汽轮机凝汽器用于将所述锅炉汽轮发电机组产生的汽轮机排汽冷凝为液态水。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一管道和所述第二管道上分别设置有第二过滤网和第三过滤网，所述第二过滤网和所述第三过滤网分别用于对所述第一管道和所述第二管道内的海水进行二次过滤；所述第二过滤网上安装有第一差压变送器，所述第一差压变送器用于检测所述第二过滤网两侧的差压，以检测所述第二过滤网的堵塞程度；所述第三过滤网上安装有第二差压变送器，所述第二差压变送器用于检测所述第三过滤网两侧的差压，以检测所述第三过滤网的堵塞程度。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第三管道上还设置有第二电动阀，所述第二电动阀用于调节所述第三管道中的海水流量。

10.一种锅炉汽轮发电机组冷却系统的控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求9所述的锅炉汽轮发电机组冷却系统，所述方法包括：

S1，分别通过所述第一液位计和第二液位计，所述第一差压变送器，所述第二差压变送器监测所述第一过滤网两侧的液位差，所述第二过滤网两侧的差压，所述第三过滤网两侧的差压；

S2，如果所述第一过滤网两侧的液位差，或所述第二过滤网两侧的差压，或所述第三过滤网两侧的差压未超过预定阈值，则返回执行步骤S1；

S3，如果所述第一过滤网两侧的液位差，或所述第二过滤网两侧的差压，或所述第三过滤网两侧的差压超过预定阈值，则控制所述第一过滤网的冲洗动作，或所述第二过滤网的冲洗动作，或所述第三过滤网的冲洗动作。

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