CN1563689A - 应用于汽轮发电机组的节水方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于汽轮发电机组的节水方法，应用于发电厂中汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统。在由空冷器、冷油器、冷水机组、冷水泵为主要设备组成的闭路冷却系统中，冷却水采用洁净的水。冷却水在冷油器、冷空器中将热量带走，温度升高，经过冷水泵加压后，进入冷水机组，在冷水机组中将热量传出，变成一定温度的水，再进入冷油器、冷空器，闭路循环运行，满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求。

Description

应用于汽轮发电机组的节水方法

技术领域

本发明应用于发电厂中汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统，也可以用于一般转动设备的轴承冷却。

背景技术

汽轮机供油系统带走由轴承和轴瓦之间摩擦产生的热量和由汽轮机转子传来的热量，为保证汽轮机的安全运行，供油系统必须保持汽轮机各轴承的进口油温在35~45℃之间，出口温度不超过65℃，一般情况在一台汽轮机的供油系统中，常安装两台以上油冷却器(以下简称冷油器)，既可以保证冷却效果，又可以进行轮换检修；冷油器是一种表面式热交换器，油在管外流动，冷却水在管内流动，产生热交换，将热量带走。发电机在运行中，由于存在各种损耗，引起发电机各部分温度的升高，为保证发电机定子线圈及定子铁芯的温度最高不超过105℃，正常运行温度在60～80℃，转子最高温度不超过120℃，发电机的通风冷却系统利用空气带走发电机定子绕组、铁芯和转子的热量，然后在表面式热交换器—空气冷却器(以下简称空冷器)中将热量传给冷却水后，再进入发电机的各部分冷却，一般情况，只安装一台空冷器，空冷器在发电机运行过程中不能进行检修。一般规定空冷器入口风温不得超过65℃，出口风温不得超过45℃，出口风温一般控制在15℃~25℃。如发电机定子线圈及定子铁芯、转子温度高于规定值，就要及时检查相关设备及系统，及时增大空冷器冷却水流量，如仍不能降低发电机定子、转子的温度，应适当减少汽轮发电机组有功和无功，即降负荷运行。

一般发电厂的冷油器、空冷器采用循环水作为冷却水，工业水作为备用水源。一般情况下，工业水的悬浮物的含量小于100mg/l，碳酸盐硬度小于5mg/l，PH值在6.5～9.5之间；而循环水在使用过程中，由于冷却设备的传热与传质，循环水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-等离子，溶解性固体、悬浮物都会相应增加，空气中的污染物也能进入水体，使循环水繁殖微生物，使冷却设备产生结垢、腐蚀，破环冷却设备的性能。实际运行中，新安装以及检修后的冷油器、空冷器的冷却性能完全能满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求，但随着使用时间延长，冷却设备结垢、腐蚀，冷却性能下降；在天气温度高时造成循环水温度升高，冷油器、空冷器的冷却性能不能满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求，此时为保证汽轮发电机组的安全运行，一般开大温度较低的工业水甚至通过减负荷来解决这个问题。由于循环水系统容积一定，损耗一定，由上述原因引起的补充工业水必然被排掉，这样就造成大量的工业水的浪费。举例说明：一台12000KW凝汽式汽轮发电机组，冷油器的冷却用水量120t/h，空冷器冷却用水量100t/h，在气温高的时候，每年就要造成大约50~60万吨水的浪费。可以计算出，每年由于冷却设备结垢、腐蚀，每年造成水浪费平均40~50吨/KW，据统计2000年我国的总装机容量为3.193亿KW，这样由此原因造成的水资源浪费粗略计算为120~160亿吨/年。

发明内容

本发明的目的是采用一定温度的洁净的水来代替循环水作为冷却水，消除冷油器、空冷器因结垢、腐蚀造成的冷却性能下降，解决天气温度高时引起的冷却水温度升高造成大量使用工业水甚至减负荷的问题，节约水资源。

本发明是这样实现的，在由空冷器、冷油器组成的冷却系统中，冷却水采用洁净的水并由冷水机组保持一定温度，由冷水泵驱动闭路循环运行。冷却水在冷油器、冷空器中通过热交换将冷油器中油的热量、冷空器中空气的热量带走，温度升高，经过冷水泵加压后，进入冷水机组，在冷水机组中将热量传出，变成一定温度的水，一般7~20℃的水，然后再进入冷油器、冷空器，闭路循环运行，满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求。冷水机组的制冷方法有压缩式制冷、热电制冷和吸收式制冷，目前市场上都有成熟的产品。冷水机组按动力来源可分为电，燃气、燃油的直燃式，蒸汽。冷水机组按冷却方式可分为风冷，水冷两种方式。应用于本发明的冷水机组其动力来源可采用电和蒸汽，冷却方式风冷、水冷均可。冷却水采用洁净的水，比如发电厂热力设备使用的凝结水、除氧水、给水等，冷却水的质量不低于下列指标，硬度≤3.0μmol/l，溶氧≤50μg/l，PH值在6.5~9，保证在冷水机组、冷空器、冷油器、冷水泵以及系统中其他设备不会因为冷却水水质产生结垢、腐蚀。

本发明的积极效果。本发明实质是一种水资源和能源的转换方法，随着水资源短缺加剧，水价上涨，本发明的作用越大、效果越明显。目前，发电厂的汽轮发电机组的冷油器、空冷器的冷却水采用循环水，是一种开式冷却系统，循环水水质差，随着使用时间延长，造成冷却设备结垢、腐蚀，冷却性能下降；在天气温度高时造成循环水温度升高，冷油器、空冷器的冷却性能不能满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求，此时为保证汽轮发电机组的安全运行，一般开大温度较低的工业水甚至通过减负荷来解决这个问题。由于循环水系统容积一定，损耗一定，由上述原因引起的补充工业水必然被排掉，这样就造成大量的工业水的浪费。本发明对发电厂的汽轮发电机组的冷油器、空冷器的冷却水采用洁净的水并由冷水机组保持一定温度，是一种闭式冷却系统，彻底解决了冷油器、空冷器结垢、腐蚀问题，冷油器、空冷器的冷却性能不会下降，又由于由冷水机组保持冷却水在一定温度，冷油器、空冷器的冷却效果与天气温度无关，因此本发明可以节约大量水资源，但比开式循环水冷却系统多耗能量。仍以一台12000KW凝汽式汽轮发电机组为例，原开式循环水冷却系统每年要造成大约50~60万吨水的浪费，若以每吨水2元计算，每年浪费100`120万元；本发明的闭式冷却系统为满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求，假如采用风冷水冷机组，整个系统的耗电量为135KW，全年耗电量为106.9万度，若发电厂的发电成本按0.3元/度计算，全年耗电费32万元，两者比较本发明节约成本68~88万元。假如冷水机组采用动力为蒸汽的吸收式风冷式冷水机组，蒸汽采用汽轮机的背压排气或抽汽，那么本发明的冷却系统的能源消耗成本将更低，但冷水冷机组投资费用较大。另外随着水资源的短缺加剧，水价上涨，本发明的效果将更明显。

附图说明

附图为本发明的冷却水系统流程示意图。1—冷水泵，2—逆止阀门，3—冷水机组，4—过滤器，5—空冷器，6—差压旁通阀，7—冷油器，8—密封补水箱，9—阀门(全图共10个)。

具体实施方式

本发明的冷却水系统中，冷却水采用凝结水或除氧水，温度较高的冷却水经过冷水泵(1)加压进入冷水机组(3)，逆止阀门(2)保证冷却水不回流，冷却水在冷水机组(3)中将热量传出变成7~20℃冷水，温度较低的冷却水进入空冷器(5)、冷油器(7)将进入空冷器(5)中的空气以及进入冷油器(7)中的油的热量带走，冷却水温度升高，冷却水被冷水泵(1)重新吸入，如此闭路循环运行保证油的温度以及空气的温度在规定的范围内，满足汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统的要求。为保证油以及空气的温度在规定范围内，通过调整空冷器(5)、冷油器(7)前的阀门(9)来完成。差压旁通阀(6)前后的阀门(9)在运行中是常开的，当调整空冷器(5)、冷油器(7)前的阀门(9)造成差压旁通阀(6)前后差压高到一定时，冷却系统会因为冷却水的流量低而工作不稳定，此时差压旁通阀(6)自动开启一定开度保持一定的差压，保证系统运行正常。为保证闭式冷却水系统不因泄漏造成缺水而工作不正常，本系统设有密封补水箱(8)，以及冷却水补水管道及阀门(9)。汽轮发电机组一般是长期连续运行，因此各设备以及系统必须安全可靠，本发明的冷却水系统还设有由工业水入口、出口管道、阀门(9)以及过滤器(4)组成的备用工业水冷却系统，当冷却水系统发生故障时，关闭冷水机组出口阀门(9)，关闭差压旁通阀(6)前阀门(9)，关闭冷水泵(1)前阀门(9)，打开过滤器(4)前后阀门(9)，工业水出口阀门(9)，用工业水作为空冷器(5)、冷油器(7)冷却水，保证汽轮发电机组运行安全可靠。

Claims (1)

1. 一种应用于汽轮发电机组的节水方法，应用于发电厂中汽轮机的供油系统的冷却以及发电机的通风冷却系统，在由空冷器(5)、冷油器(7)组成的冷却系统中，其特征在于冷却水采用洁净的水并由冷水机组(3)保持一定温度，由冷水泵(1)驱动闭路循环运行。

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