CN204100839U - 一种干湿联合空冷凝汽组件 - Google Patents

Abstract

一种干湿联合空冷凝汽组件，采用竖直迎风面的直接空冷凝汽系统在夏季高温时段，由于没有设置尖峰冷却装置，汽轮机背压有时可达绝对压力的30kPa以上，这显然是不经济的。本实用新型在每一个竖直迎风面空冷凝汽器组件的上方或下方设置蒸发式尖峰冷却管束，使先后经过竖直迎风面中的顺流空冷凝汽管束、逆流空冷凝汽管束冷凝的剩余乏汽，再进入蒸发式尖峰冷却管束，让蒸发式冷却提供的湿球温度，进一步冷凝管内乏汽，降低管内乏汽的饱和蒸汽压力。这既为乏汽在空冷凝汽系统内的流动提供动力，又很好的降低了汽轮机排汽背压，进而使夏季高温时段，竖直迎风面直接空冷系统的排汽背压降到20kPa以下。

Description

一种干湿联合空冷凝汽组件

技术领域

本实用新型属于热交换领域，特别涉及汽轮机排汽采用竖直迎风面的空冷凝汽器。 

背景技术

现行空冷式发电中冷凝汽轮机乏汽的冷介质，绝大部份是直接采用自然环境中的空气，通过翅片管将管内的乏汽冷凝成液态水，由于自然环境的空气温度随气候的变化，在中国北方冬夏温度多在-30至35℃之间变化，致使乏汽绝对压力在夏季有时高达30至40kPa，从而使汽轮机热效率明显下降，为了确保汽轮机在夏季也有较高的热效率，通常采用加大空冷面积和加大冷却风量，但这又会增加投资和风机能耗。 

解决办法之一采用尖峰冷却，即CN201020103289号等专利文献所述的用蒸发冷却取代空冷管束中的“逆流” 冷却段，或直接分流部份乏汽进入并联的蒸发空冷系统，为此必须为蒸发冷却系统配置专门的风机等设备，既使系统变得复杂又增加能耗，还由于我国采用空冷式发电的地区冬季寒冷，为防止冻结事故，“逆流” 冷却段的负荷通常占到总量的20~30%，在夏季，这种冷却负荷比例，又使尖峰冷却的水耗大大增加。 

解决办法之二是采用，配置了百叶窗的竖直迎风面的直接空冷凝汽系统，这种系统包括自然通风和机械通风两种方式，如CN2009102161238号专利所述的自然通风空冷凝汽器、200920082611X专利所述的汽轮机乏汽空冷凝汽器，由于百叶窗的设置，使冬季的冷却风量实现精确控制，使采用直接空冷工艺的空冷式发电在冬季，能够以水冷背压的高效率运行，但在夏季高温时段，由于没有设置尖峰冷却，汽轮机背压有时也可达到绝对压力的30kPa以上，这显然是与强烈要求节能降耗的市场需求不相适应的。 

发明内容

鉴于配置了百叶窗的竖直迎风面的直接空冷凝汽系统在夏季高温时段的不足，本实用新型公开一种，在配置了百叶窗的竖直迎风面的直接空冷凝汽中，集成蒸发式尖峰冷却装置，以使这类空冷系统能够在夏季高温时段，以较低的背压满负荷安全运行。 

本实用新型的特征在于，在每一个竖直迎风面空冷凝汽器组件的上方或下方设置蒸发式尖峰冷却管束9，使先后经过竖直迎风面中的顺流空冷凝汽管束2、逆流空冷凝汽管束4冷凝的剩余乏汽，再进入蒸发式尖峰冷却管束9，让蒸发式冷却提供的比干球温度低10℃左右的湿球温度（这在干旱的中国北方夏季是很容易实现的），在其管束内形成比顺、逆流管束内更低的温度，进一步降低乏汽的饱和蒸汽压力。这既为乏汽在空冷凝汽系统内的流动提供动力，又很好的降低了乏汽始端压力，即汽轮机排汽缸的压力，进而使夏季高温时段的排汽背压降到20kPa以下，提高汽轮机夏季高温时段的效率。 

蒸发式尖峰冷却管束9的迎风面与，顺流空冷凝汽管束2、逆流空冷凝汽管束4的迎风面一样竖直布置，其管束排列也与顺流空冷凝汽管束2、逆流空冷凝汽管束4一样的平行的倾斜布置；在蒸发式尖峰冷却管束9的进风侧设置进风门15，在进风门15与蒸发式尖峰冷却管束9之间布置在喷水管束13，喷向蒸发式尖峰冷却管束9的水沫，夹带在水平流动的空气中，在其管束9的管间流动，并洒布在管子外壁形成水膜吸收管壁的热量，蒸发带走管内的乏汽冷凝潜热。在管束9下方设置集水盘16，收集蒸发冷却管束流下的余水。在进风冷却管束9出风侧设置收水除沫装置17，捕集回收气流中夹带的未蒸发水沫。 

夏季高温时段，开启进风门15和喷水管13，冷却空气在压差的驱动下，携带着喷洒的水沫，流入蒸发式尖峰冷却管束9，并将水沫夹带到后排的管间，使整个蒸发式尖峰冷凝管束9的每一根管子表面布满水膜，形成良好的蒸发表面。由于管间气的每秒流速度在2～4米之间，处于湍流状态，其蒸发冷凝的传热膜系数很高，从而获得良好的冷却效果，达到降低排汽背压的目的。 

气温较低时段，关闭进风门15，停止喷水管束13喷水，蒸发式尖峰冷却管束9成为去真空泵的乏汽通道，该空冷系统成为典型的干空冷系统。 

由于本案所述的干湿联合空冷凝汽组件的蒸发式尖峰冷却装置，设置在竖直迎风面的上方或下方，因而不需设置专门的风机，不仅简化了系统结构，降低了投资、占地，还降低了风机电耗及维护费用。 

本实用新型在夏季气温大幅变化时，可使汽轮机背压变化值大幅减小，大幅提高了机组的安全经济运行几率。由于采用竖直迎风面的直接空冷系统，如CN2009102161238专利所述的自然通风空冷凝汽器，是由十多个乃至数十上百个竖直迎风面结构组成直接空冷系统，在每个迎风面的逆流管束后都串联蒸发式尖峰冷却装置。夏季运行时，可以根据气温高低开启不同数量的蒸发式尖峰冷却装置，即可实现汽轮机背压变化减小70%以上。这一优点是用一两台蒸发式冷却装置，取代一套直接空冷系统中的全部逆流管束的蒸发式干湿复合空冷难以实现的，因为蒸发式冷却的喷水量不能太低，否则冷却空气中的微尘会在蒸发表面结成污垢，将增加数十倍的直接热阻，从而严重削弱蒸发式尖峰冷却的功能。 

附图说明

图1  采用竖直迎风面的直接空冷凝汽器的单元部件主视图； 

图2  采用竖直迎风面的直接空冷凝汽器的单元部件俯视图；

图3  在图2的单元部件下方设置蒸发式尖峰冷却后的单元部件主视图；

图4  在图2的单元部件下方设置蒸发式尖峰冷却后的单元部件俯视图；

图5  在竖直迎风面上方设置蒸发式尖峰冷却的直接空冷凝汽器单元部件主视图；

图6  在竖直迎风面上方设置蒸发式尖峰冷却的直接空冷凝汽器单元部件俯视图；

图7  本案所述的蒸发式尖峰冷却管束9装置截面图视图，即图4中的A-A视图。

图中：     粗箭头为乏汽，凝结水流向； 

细箭头为蒸发式尖峰凝汽管束9前后的空气流向；

1    乏汽分配管；

2    顺流空冷凝汽管束；

3    凝结水收集管；

4    逆流空冷凝汽管束；

5    逆流管束剩余乏汽收集管；

6    百叶窗；

7    逆流管束剩余乏汽收集管5与水平联通管8之间的竖直联通管；

8    竖直联通管7与蒸发式尖峰冷却装置之间的水平联通管；

9    蒸发式尖峰冷却管束；

10  尖峰冷却剩余乏汽流出支管；

11  尖峰冷却剩余乏汽汇管；

12  尖峰冷却凝结水流出支管；

13  安装在蒸发式尖峰冷却装置进风侧的喷水管束；

14  蒸发式尖峰冷却装置的上盖板；

15  蒸发式尖峰冷却装置的进风门；

16  蒸发式尖峰冷却装置的集水盘；

17  安装在蒸发式尖峰冷却装置出风侧的收水除沫装置；

在采用竖直（立式）迎风面的直接空冷系统中，蒸发式尖峰冷却装置既可以布置在立式迎风面的上方，也可以布置在立式迎风面的下方，布置在上方具有乏汽管路简洁的优点，布置在下方具有施工、运行、管理方便的优点。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方案之一，如附图3所示，将蒸发式尖峰冷却装置布置在竖直迎风面直接空冷凝汽管束的下方。将竖直迎风面上部的剩余乏汽收集管5中的剩余乏汽，依次通过竖直连通管7、水平连通管8，送入蒸发式尖峰冷却管束9。 

夏季高温时段，开启蒸发式尖峰冷却装置的进风门15和喷水管束13。来自汽轮机的乏汽进入分配管1后，首先经过顺流空冷凝汽管束2冷凝其中60～70%乏汽后，经凝结水收集管3进入逆流空冷凝汽管束4再冷凝乏汽总量20～30%的乏汽后，经剩余乏汽收集管5进入蒸发式尖峰冷却管束9；由喷水管13喷出的水沫随水平流动的冷却空气洒布在管束9的外壁形成水膜。水膜在管壁的加热下迅速蒸发，大量带走热量，在管内形成比逆流管束4低10℃以上的低温环境，从而使来自剩余乏汽收集管5，约为总量的10～20%的乏汽在这里迅速冷凝成液态水，达到尖峰冷却在夏季高温时段提高空冷效果、降低汽轮机排汽背压的目的，确保空冷机组夏季安全运行，满额发电。 

夏季非高温时段，停止喷水管束13喷水，关闭进风门15，蒸发式尖峰冷却管束9成为去真空泵的乏汽通道，该空冷系统成为典型的干空冷系统。 

在夏季气温大幅变化时，可通过DCS系统精确的自动控制蒸发式尖峰冷却装置的开启数量，使汽轮机安全经济的稳定运行。以由25个冷凝三角即50个竖直迎风面，组成直接空冷系统为例说明本案的这一优势，当气温20℃变化到35℃，通过DCS系统可在温度每升高0.3℃增开一台迎风面下的蒸发式尖峰冷却装置，到35℃气温时，50台全部开启，直到尖峰冷却负担总量20%的热负荷，使汽轮机的排汽背压十分平缓由15kPa升高达到20kPa，达到满意的操作状态。 

Claims (2)

1.一种干湿联合空冷凝汽组件，其特征在于，在竖直迎风面空冷凝汽组件的下方设置蒸发式尖峰冷却管束（9）；蒸发式尖峰冷却管束（9）的迎风面与顺流空冷凝汽管束（2）、逆流空冷凝汽管束（4）的迎风面一样竖直布置，其管束排列也与顺流空冷凝汽管束（2）、逆流空冷凝汽管束（4）一样的平行的倾斜布置；在蒸发式尖峰冷却管束装置的进风侧设置进风门（15），在进风门（15）与蒸发式尖峰冷却管束（9）之间布置在喷水管束（13）；在蒸发式尖峰冷却管束（9）出风侧设置收水除沫装置（17）。

2.根据权利要求1所述的一种干湿联合空冷凝汽组件，其特征在于，蒸发式尖峰冷却管束（9）设置在竖直迎风面空冷凝汽组件的上方。