CN201412195Y - 直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置 - Google Patents

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本实用新型涉及一种发电厂汽轮机系统的节能装置，尤其是涉及一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，包括冷却器、锅炉送风机、锅炉空气预热器以及连接它们之间的管道，其特征在于：有一换热器通过管道连接在上述冷却器与锅炉送风机之间；有一循环水泵的出水端通过管道依次与一凝汽器和换热器相连，循环水泵的进水端通过管道与所述冷却器相连；本实用新型结构简单独特、可以降低锅炉的发电煤耗、提高了火力发电厂的整体经济效率、使发电厂总体热能利用率提高。

Description

直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置
技术领域
本实用新型涉及一种发电厂汽轮机系统的节能装置，尤其是涉及一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置。
背景技术
发电厂汽轮机排汽冷凝损失是发电厂两大热能损失之一，这两大热能损失导致发电厂总体热能利用率只有35％-40％。汽轮机排汽冷凝是火力发电厂生产中非常重要的环节。凝汽器中真空的形成主要原因是由于汽轮机的排汽被冷却成凝结水，其比容急剧缩小。如蒸汽在绝对压力4kPa时蒸汽的体积比水的体积大3万多倍。当排汽凝结成水后，体积就大为缩小，使凝汽器内形成高度真空。
根据火力发电厂汽轮机尾部排出乏汽的冷却方式不同，一般将火力发电机组分为湿冷机组和空冷机组，而空冷机组又分为直接空冷机组和间接空冷机组。湿冷系统利用循环水冷却乏汽，再通过循环水与空气直接换热达到冷却循环水的目的。间接空冷系统则是将循环水密闭，空气与循环水间接换热，达到冷却目的。直接空冷系统简化掉循环水系统，利用空冷岛对汽轮机尾部排汽直接进行全封闭冷却。火电厂用水量很大，水的问题往往成了建设、发展电力工业的制约因素，很多情况下不得不以水量决定电厂容量。湿冷机组发电水耗量为3.84kg/kwh，而空冷机组发电水耗量仅为0.8kg/kwh，节水率达到80％。因此，在“富煤缺水”的地区发展电力工业，采用空冷技术，建设节水型电厂是非常有效的节水途径。
目前湿冷系统的存在的缺点是：(1)冷却水带走了汽轮机排汽冷凝热，造成一次能源的很大浪费，使发电厂总体热能利用率只有35％-40％，汽轮机排汽冷凝热没有被合理利用；(2)浪费大量的厂用电来维持冷却塔的循环水泵工作，循环水供水系统通常采用扩大单元制，2台机组循环水出口设有联络管，每台机组设2台双速循环水泵，循环水泵夏季运行工况是一机两泵，春秋季运行工况是二机三泵，冬季运行工况是一机一泵；(3)浪费大量的水，湿冷机组发电水耗量为3.84kg/kwh，冷却塔是利用水和空气的接触，在蒸发过程中水的浪费相当严重。
目前空冷系统存在的缺点是：(1)热效率低：直接空冷系统散热目前均采用大直径轴流风机强制通风，这样不但消耗大量厂用电；以350MW超临界机组计算，要用30个轴流风机，每个132千瓦，而且低温散热损失造成一次能源的很大浪费，使发电厂总体热能利用率只有35％-40％，汽轮机排汽冷凝热没有被合理利用；(2)热风再回流：电厂运行时，冷空气通过散热器排出的热气上升，呈现羽流状况。当大风从炉后吹向平台散热器，风速度超出8m/s，羽流状况要被破坏而出现热风再回流。热气上升气流被炉后来风压下至钢平台以下，这样的热风又被风机吸入，形式热风再循环；(3)噪音：近年来，国内直接空冷电站对风机所产生的噪音日益严重，按照环保标准工业区三类标准要求在距空冷凝汽器平台150m处的风机噪音声压水平，白天不得超过65dB(A)，夜间不得超过55dB(A)。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构简单独特、可以降低锅炉的发电煤耗、提高了火力发电厂的整体经济效率、使发电厂总体热能利用率提高的直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置。
本实用新型通过如下方式实现：
一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，包括冷却器、锅炉送风机、锅炉空气预热器以及连接它们之间的管道，其特征在于：有一换热器通过管道连接在上述冷却器与锅炉送风机之间；
有一循环水泵的出水端通过管道依次与一凝汽器和所述换热器相连，循环水泵的进水端通过管道与所述冷却器相连；
所述冷却器为冷却塔；
所述冷却器为空冷岛；
所述换热器为锅炉暖风器。
本实用新型有如下效果：
1)结构独特：本实用新型提供的装置是在锅炉送风机出口至锅炉空气预热器入口处安装一个封闭的表面式热交换器，利用锅炉送风机的机械风来冷却汽轮机尾部排出乏汽。这个过程是利用锅炉送风机的机械风来冷却汽轮机尾部排出乏汽从而节省了冷却系统的冷却介质。
2)对于湿冷机组的冷却系统：由于循环水温度已经在封闭的表面式热交换器冷却，从而可以降低循环水的流速，节省泵的厂用电率；由于循环水的温度已经在封闭的表面式热交换器冷却，从而可以减少水和空气的接触，降低蒸发过程中水的浪费。
3)对于间接空冷机组的冷却系统：由于循环水温度已经在封闭的表面式热交换器冷却，从而可以降低空冷岛轴流风机强制通风的流速，节省飞机的厂用电率；由于循环水的温度已经在封闭的表面式热交换器冷却，从而可以降低空冷岛轴流风机强制通风的流速，减少了空冷岛轴流风机的噪音；由于大量热风通过封闭的表面式热交换器进入锅炉内部助燃后，从锅炉的烟窗排向大气，从而避免了热风再回流。
4)对于直接空冷机组的冷却系统：由于汽轮机尾部排出乏汽温度已经在封闭的表面式热交换器冷却，从而可以降低空冷岛轴流风机强制通风的流速，节省飞机的厂用电率；由于汽轮机尾部排出乏汽温度已经在封闭的表面式热交换器冷却，从而可以降低空冷岛轴流风机强制通风的流速，减少了空冷岛轴流风机的噪音；由于大量热风通过封闭的表面式热交换器进入锅炉内部助燃后，从锅炉的烟窗排向大气，从而避免了热风再回流。
5)锅炉送风机的机械风通过封闭的表面式热交换器加热升温后再送入锅炉的气预热器入口供锅炉燃烧利用。这个过程是利用汽轮机尾部排出乏汽的热能来加热锅炉送风温度，使锅炉效率提高，相当于将汽轮机排汽冷凝热回收再利用给锅炉。锅炉送风温度的提高，可以降低锅炉的发电煤耗，提高了火力发电厂的整体经济效率，使发电厂总体热能利用率达到60％-65％。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，包括冷却器7、锅炉送风机10、锅炉空气预热器12以及连接它们之间的管道，如图1所示：有一换热器5通过管道连接在上述冷却器7与锅炉送风机10之间，所述冷却器7为空冷岛，该换热器5为锅炉暖风器。
如图1所示：汽轮机低压缸排气直接进入锅炉暖风器5，空气与蒸汽间进行表面热交换，凝结后经过连接管道回收进入凝结水疏水连通管，一部分未凝结蒸汽经过连接管道进入空冷岛7空气与蒸汽间进行表面热交换，蒸汽凝结后再经连接管道回收进入凝结水泵入口，所需冷却空气，通常由机械通风方式供应。锅炉送风系统是由大气引入锅炉送风机入口经过锅炉送风机10将锅炉助燃风通过连接管道送入锅炉暖风器5，空气与热循环水间进行表面热交换，升温后的热空气进入锅炉空气预热器12加热使用。
该装置适合现直接空冷机组的节能减排技术改造，也可以作为新工程的设计方案。工程改造成本低，只需要增加安装一个表面式换热器；效果明显，汽轮机低压缸排气经过锅炉暖风器冷却后，可以凝结大部分蒸汽，少部分未凝结蒸汽经过连接管道进入空冷岛大量节约厂用电，另外锅炉送风经过锅炉暖风器加热后升温，使发电厂总体热能利用率达到60％-65％；运行安全性能高，安装时可加设旁路系统，方便在机组运行中检修锅炉暖风器。
实施例二：一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，包括冷却器7、送风机10以及连接它们之间的管道，如图2所示：有一换热器5通过管道连接在上述冷却器7与送风机10之间，有一循环水泵1的出水端通过管道依次与一凝汽器3和换热器5相连，循环水泵1的进水端通过管道与所述冷却器7相连，所述冷却器7为空冷岛，换热器5为锅炉暖风器。
如图2所示：循环水泵1通过连接管道将循环水打至表面式凝汽器3水侧入口，与汽轮机排汽间接换热后温度升高至45℃后，经过连接管道将热循环水打至锅炉暖风器5的循环水侧入口，空气与热循环水间进行表面热交换，热循环水降温至35℃后再经过连接管道进入空冷岛7热循环水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高晗值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经连接管道流入循环水泵入口，反复循环。锅炉送风系统是由大气引入锅炉送风机入口经过锅炉送风机10将锅炉助燃风通过连接管道送入锅炉暖风器5，空气与热循环水间进行表面热交换，升温后的热空气进入锅炉空气预热器12加热使用。
该装置适合现湿冷机组的节能减排技术改造；工程改造成本低，只需要增加安装一个表面式换热器；效果明显，循环水经过锅炉暖风器冷却后，可以大量降低循环水的流速，大量减少循环水的蒸发流失，另外锅炉送风经过锅炉暖风器加热后升温，使发电厂总体热能利用率达到60％-65％；运行安全性能高，安装时可加设旁路系统，方便在机组运行中检修锅炉暖风器。
实施例三：一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，包括冷却器7、送风机10以及连接它们之间的管道，如图3所示：有一换热器5通过管道连接在上述冷却器7与送风机10之间，有一循环水泵1的出水端通过管道依次与一凝汽器3和换热器5相连，循环水泵1的进水端通过管道与所述冷却器7相连，冷却器7为冷却塔，换热器5为锅炉暖风器。
如图3所示：循环水泵1通过连接管道将循环水打至表面式凝汽器3水侧入口，与汽轮机排汽间接换热后温度升高至45℃后，经过连接管道将热循环水打至锅炉暖风器5的循环水侧入口，空气与热循环水间进行表面热交换，热循环水降温至35℃后再经过连接管道进入冷却塔7热水送入由翅片管束组成的冷却器管内，由翅片管外侧的空气进行冷却后经连接管道流入循环水泵入口，热风排向大气，反复循环。锅炉送风系统是由大气引入锅炉送风机入口经过锅炉送风机10将锅炉助燃风通过连接管道送入锅炉暖风器5，空气与热循环水间进行表面热交换，升温后的热空气进入锅炉空气预热器12加热使用。
该装置适合现间接空冷机组的节能减排技术改造，也可以作为新工程的设计方案。工程改造成本低，只需要增加安装一个表面式换热器；效果明显，循环水经过锅炉暖风器冷却后，可以大量降低循环水的流速，大量节约厂用电，另外锅炉送风经过锅炉暖风器加热后升温，使发电厂总体热能利用率达到60％-65％；运行安全性能高，安装时可加设旁路系统，方便在机组运行中检修锅炉暖风器。

Claims (5)

1.一种直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，包括冷却器(7)、锅炉送风机(10)、锅炉空气预热器(12)以及连接它们之间的管道，其特征在于：有一换热器(5)通过管道连接在上述冷却器(7)与锅炉送风机(10)之间。
2.如权利要求1所述的直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，其特征在于：有一循环水泵(1)的出水端通过管道依次与一凝汽器(3)和所述换热器(5)相连，循环水泵(1)的进水端通过管道与所述冷却器(7)相连。
3.如权利要求1或2所述的直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，其特征在于：所述冷却器(7)为冷却塔。
4.如权利要求1所述的直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，其特征在于：所述冷却器(7)为空冷岛。
5.如权利要求1所述的直接利用发电厂汽轮机排汽冷凝热的装置，其特征在于：所述换热器(5)为锅炉暖风器。
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