CN1704562A - 汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔 - Google Patents

Abstract

汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔是一种能够使主机排汽凝结又能进行深度除氧，热利用高，机组经济性、安全性、可靠性高，节水效果显著的设备，其设备非常适用新建机组和老机组的改造。汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔采用双壳体凝汽器，其特点是，保持真空能力强，经济性高，凝汽器无端差，系统维护便利，除氧效果好，便于回收工质热。汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔采用干湿联合冷却塔，其特点是，与湿冷系统相比，没有可见雾气团，节约新鲜水量；与空冷系统相比，投资省、不限电、而且占地面积小。

Description

汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔

所属技术领域

本发明涉及一种汽轮机辅机设计与制造，尤其是能使机组经济性、安全性、可靠性和操作的灵活性得到提高，且能达到节水的目的。

背景技术

在汽轮机内作完功的乏汽排入凝汽器内，在循环水的冷却下放出排汽的汽化焓(汽化潜热)并凝结成水。排汽冷凝为凝结水后通过汽轮机回热系统预热，再次进入锅炉，开始蒸汽的下一个动力循环。为保证工质在凝汽器内定压放热，必须要有一个起冷源功能的冷端装置。这个冷端装置一般是由在真空状态下定压放热的凝汽设备和保证冷源温度的冷却设备共同组成冷却系统。

汽轮机的排汽冷却系统可分为湿冷与空冷两大类。湿冷系统有开式直流供水系统与闭式循环系统两种。空冷系统有间接空冷系统和直接空冷系统两种。采用空冷系统的汽轮机，由于有技术特点和结构要求，不同于常规湿冷汽轮机，故称为空冷汽轮机。

闭式循环的湿冷系统与空冷系统比较，前者冷却塔内水与空气直接接触，循环水的冷却主要靠蒸发作用，效率较高，冷却后的水温取决于冷却塔性能及大气湿球温度，冷却塔出水温度一般在15°～33℃之间，汽轮机背压在5～11kPa之间。

空冷汽轮机的设计背压高于湿冷系统汽轮机的设计背压，而且背压在运行中随环境温度的变化而变化。间接空冷系统的水温与大气干球温度密切相关，循环水的冷却主要是散热器管内的水与管外空气的对流传热。当大气干球温度变化40℃，冷却水温也变化约40℃。当工作背压在5～18kPa时，汽轮机能达到额定功率；汽轮机在最高背压25.5kPa时，要减负荷。直接空冷系统的汽轮机背压较高，变化范围更大，多在10～50kPa之间。随着高背压及背压大的变化，空冷汽轮机的安全运行影响很大。空冷汽轮机的主要技术特点是：末级叶片容积流量变化大，末级叶片有盐分沉积，低压缸排汽温度变化大。

发明内容

汽轮机运行的好坏决定着电厂的经济性指标，为提高汽轮机的经济性，降低汽轮机背压是必要的。闭式循环的湿冷系统由于汽轮机背压低，故经济性较好，但节水效果差。采用空冷机组节水效果较好，受环境影响汽轮机背压高，经济性较差。综合以上两个方面设计出了汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔，从而达到既节水又提高经济性的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是

喷射凝汽器采用双壳结构，内壳主要靠喷嘴将冷却水喷出，形成水膜，与汽轮机排汽接触进行热交换。排汽冷凝为凝结水后升压返回外壳经喷嘴与小汽轮机排汽(或末级抽汽)混合加热主机凝结水经凝结泵升压送汽轮机回热系统预热，再次进入锅炉。附图是汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔图，其工作过程是这样实现的：由空冷塔出来的中性冷却水进入凝汽器经喷嘴喷出形成雾状幕帘直接与汽轮机排汽混合并将其冷凝。受热后的冷却水绝大部分由冷却水循环泵送至干湿散热表面紧缩在一起联合冷却系统散热器，经与空气对流换热冷却后通过调压水轮机将冷却水再送至喷射式凝汽器进入下一个循环。受热的循环冷却水的极少部分通过循环泵第一级(或由水轮机驱动的管道升压泵)升压经凝结水精处理装置处理后送至凝结器外壳内部的喷嘴与小汽轮机排汽(或末级抽汽)及低加疏水混合加热凝结水后再经凝结泵送入回热系统。采用双壳结构可保证内壳的严密性。大部分经循环泵送入干湿联合冷却塔。干湿联合冷却塔由外部强制通风空冷散热器及冷却塔内部40％空冷散热器、60％湿冷部件及水—水交换器、小循环泵构成。冬季、和低负荷时空冷塔运行，夏季为保证机组经济性投入湿冷运行，小循环泵采用变频循环泵保证节水情况下保持机组高的经济性效果更佳。

具体实施方式

干湿散热表面紧缩在一起的联合冷却系统，适应干式、湿式联合运行或干式单独运行二种运行方式。通过技术经济计算比较，在年平均设计水温和湿冷一样，均为20℃时，火电机组的发电标准煤耗率与湿冷机组相同，但比空冷机组却大大地降低了。

这种联合冷却系统中的喷射式(混合式)凝汽器2只能接受来自冷却塔干冷段5的呈中性的高纯度除盐水。在冷却塔进风口处多半部分布置干冷段(即空冷散热器)，在塔进风口处少半部分布置少量湿冷段(即喷水填料装置)。在寒冷季节，喷射式凝汽器的水通过冷却水循环泵8送至联合冷却塔的干冷段，然后回到凝汽器2。在夏季，除了干冷段投入运行，将水温降低以外，还有部分热水通过专用的表面式水—水交换器7进行再冷却，然后两者混合变成低温水，经调压水轮机3送至喷射式凝汽器2。在水—水交换器7里受热的生水在湿冷段冷却并继续循环。水—水交换器7布置在干湿联合冷却塔内，为避免污染呈中性、高纯度除盐水质的冷却水，在热交换器内，中性水压力高于生水压力。系统见汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔附图。

汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔功能

壳与壳间(喷射凝汽器b)吸收末级抽汽(或小汽轮机乏汽)有机会与凝结水混合而加热凝结水，达到即加热凝结水又深度除氧，低加及管道腐蚀减小，从而减小凝结水的过冷度，它既是主机凝结水的加热器又是真空式除氧器，如用小汽轮机的乏汽加热凝结水又是小汽轮机的凝汽器，使小汽轮机乏汽得到利用，小汽轮机效率达100％。同时还汇集低加来的疏水，减少了疏水的冷源损失。达到提高经济性，有利于凝结水析出自身所含的空气、溶氧等不凝结的气体。

干湿联合冷却系统机组既能发挥空冷机组的优越性，又保持湿冷机组节约投资的优点，经济性高，夏季出力不限制。非常适应机组变工况运行节水、夜间低负荷节水及冬季节水。且具有冬季没有雾气团、没有噪声、易在现有机组改造等特点。

标号说明

1.汽轮机低压缸   2.a喷射式凝汽器     3.水轮机     4.联合冷却塔    5.冷却塔干冷段

6.冷却塔湿冷段   7.水—水交换器      8.主循环泵   9.凝结泵        10.小循环泵

11.b喷射式凝汽器 12.凝结水精处理装置 13.给水泵小汽轮机            14.发电机

Claims (3)

1.汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔是由双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔两部分构成，双壳复合喷射凝汽器采用双壳结构，内、外壳为两个独立的凝汽器水室，并有各自的冷却水进口和出口，内壳凝汽器用来冷却汽轮机主机排汽。外壳为混合式加热器，用末级抽汽(或小汽轮机排汽)加热主机凝结水，达到即加热凝结水又深度除氧的目的。该加热器是主机凝结水的加热器(又是小汽轮机的凝汽器，使小汽轮机乏汽得到利用)，同时是低加疏水的汇集点，采用双壳结构可保证内壳的严密性。干湿联合冷却塔由外部强制通风空冷散热器及冷却塔内部40％空冷散热器、60％湿冷部件并增加水-水交换器、小循环泵构成。干湿联合冷却塔与湿冷系统相比，没有可见雾气团，节约新鲜水量；与空冷系统相比，投资省、不限电、而且占地面积小。

2.根据权利要求1所述的汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔其特征是双壳复合凝汽器采用双壳结构，内、外壳为两个独立的凝汽器水室。内壳凝汽器用来冷却汽轮机主机排汽。外壳凝汽器用来冷却小汽轮机排汽，加热凝结水并汇集疏水，对凝结水进行二次除氧。

3.根据权利要求1所述的汽轮发电机组双壳复合喷射凝汽器与干湿联合冷却塔其特征是在现有自然通风冷却塔基础上，外部增加强制通风空冷散热器及冷却塔内部40％改造为空冷散热器并增加水-水交换器。