CN205940191U - 一种三塔合一直接空冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三塔合一直接空冷系统，包括汽轮机、锅炉和冷却塔，所述汽轮机和锅炉连接至冷却塔，冷却塔的下部外围垂直布置有直接空冷凝汽器；所述汽轮机经排汽管道与直接空冷凝汽器连接，并经直接空冷凝汽器凝结水回水环形母管至凝结水箱，凝结水箱通过凝结水泵与轴封加热器相连并至回热系统；所述锅炉通过引风机连通排烟管道至冷却塔中的脱硫吸收塔，并通过脱硫吸收塔的顶部钢制烟囱引出烟气。该系统将自然通风冷却塔、直接空冷凝汽器、脱硫吸收塔及烟囱布置于一体，不仅具有直接空冷系统和表面式间接空冷系统的优点，而且具有几乎不耗电、换热效率高、占地面积小、初期投资低、环保效果好等优点。

Description

一种三塔合一直接空冷系统

技术领域

本实用新型涉及热力发电厂汽轮机排汽冷却技术、锅炉烟气净化及排放技术，特别是一种将自然通风冷却塔、直接空冷凝汽器、脱硫吸收塔及烟囱布置于一体、用于汽轮机排汽的直接冷却及锅炉产生烟气的脱硫处理及排放的三塔合一直接空冷系统。

背景技术

目前，热力发电厂一般都建有汽轮机房、锅炉房、烟囱、脱硫塔及冷却塔(或空冷岛)。通常，锅炉排烟经引风机送入脱硫吸收塔内进行净化处理，处理后的烟气通过烟囱，排入大气。脱硫塔及烟囱布置在主厂房外，其不仅建筑面积大，而且投资成本较高。汽轮机排汽冷却主要采用水冷系统、直接空冷系统、带混合式凝汽器的间接空冷系统(海勒式)和带表面式凝汽器的间接空冷系统(哈蒙式)。在水资源困乏地区，直接空冷及间接空冷技术因其节水效果好的巨大优点，被广泛应用，但其劣势也相当突出：1)直接空冷系统，存在厂用电高、夏季高温时段运行真空低机组出力不足、受环境影响敏感等问题；2)间接空冷系统，存在初期投资较大、换热效率低等劣势。

常规直接空冷系统和常规表面式间接空冷系统在初期投资、节水效果、厂用电率、换热效率等方面进行综合比较，具体如下：

1)占地投资方面：常规直接空冷系统需建设空冷岛，安装轴流变频风机，占地面积较大，初期投资相对较小；常规表面式间接空冷系统需建设冷却塔、安装循环水泵及管线，占地面积较大、初期投资相对较大。两者均要建设锅炉排烟烟囱及脱硫塔，需要占用大量土地，烟囱的投资也比较巨大。

2)节水效果：常规直接空冷系统几乎不消耗水，常规间接空冷消耗少量的水。

3)厂用电率方面：常规直接空冷系统采用轴流式变频风机，在机组运行过程中，需消耗大量的电力，厂用电率较高且轴流风机维护成本较高；常规表面式间接空冷系统循环冷却水由两台或三台循环水泵供给，厂用电率相对较小。

4)换热效率：常规直接空冷系统中汽轮机排汽与冷却空气属于一次换热，换热效率较高，故散热面积较小；常规表面式间接空冷系统中循环冷却水属于热量载体，将汽轮机排汽热量转移给冷却空气，换热效率较低，故散热面积较大。

综上可知，常规直接空冷系统运行维护成本较高，常规表面式间接空冷系统初期投资相对较大。在国家节能减排，建设节约型社会的大政方针下，如何使得上述两种空冷系统的优势有效结合，而摈弃其劣势，提升空冷技术的优势愈显重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，将自然通风冷却塔、直接空冷凝汽器、脱硫吸收塔及烟囱布置于一体，形成了三塔合一直接空冷系统。它不仅具有直接空冷系统和表面式间接空冷系统的优点，而有效摈弃了各自的缺点，大幅降低了初期投资、节约了厂房占地。本实用新型具有几乎不耗电、换热效率高、占地面积小、初期投资低、环保效果好等优点。

本实用新型的实施例采用如下技术方案：

根据本实用新型提供的一个实施例，本实用新型提供了一种三塔合一直接空冷系统，包括汽轮机、锅炉和冷却塔，所述汽轮机和锅炉连接至冷却塔，冷却塔的下部外围垂直布置有直接空冷凝汽器；所述汽轮机经排汽管道与直接空冷凝汽器连接，并经直接空冷凝汽器凝结水回水环形母管至凝结水箱，凝结水箱通过凝结水泵与轴封加热器相连并至回热系统；

所述锅炉通过引风机连通排烟管道至冷却塔中的脱硫吸收塔，并通过脱硫吸收塔的顶部钢制烟囱引出烟气。

作为优化，所述冷却塔为自然通风冷却塔，设置于厂房外部。

作为优化，直接空冷凝汽器中的冷却管束为钢管铝翅片结构。

作为优化，所述直接空冷凝汽器为沿冷却塔圆周方向均匀布置的若干个冷却单元，且所述冷却单元中设有通过凝结水回水环形母管与凝结水箱相连通的凝结水回水管道；每个冷却单元的凝结水回水管道与凝结水回水环形母管之间设置有凝结水回水阀门。

作为优化，所述排汽管道的末端设置有若干个与直接空冷凝汽器进汽口相连通的蒸汽分配管道，每个蒸汽分配管道上均装设有蒸汽进气阀。

作为优化，所述直接空冷凝汽器上还设置有用于抽出空冷凝汽器中不凝结气体的抽真空系统。

进一步，所述抽真空系统包括抽真空管道、抽真空阀门和水环真空泵，抽真空管道的一端与直接空冷凝汽器相连通，另一端连接到水环真空泵上。

进一步，所述直接空冷凝汽器的每个冷却单元均包含用于导向凝结水的顺流单元和用于与抽真空系统配合将不凝结气体抽走的逆流单元，抽真空管道与每个冷却单元上的逆流单元的顶部相连通，并设有抽真空阀门。

作为优化，所述直接空冷凝汽器上设置有电动、可调整开度的百叶窗。

作为优化，锅炉排烟管道由烟道支架支撑固定；锅炉排烟管道进入冷却塔内部；所述钢制烟囱，布置在脱硫吸收塔的顶部。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及显著效果：

1)本实用新型与传统的空冷机组(无论是直接空冷机组还是间接空冷机组)不同的是，既无一定数量的变频式轴流风机，亦无数台循环水泵；冷端系统无耗电设备，因此有效节省厂用电；直接空冷凝汽器属于一次换热，换热系数较高。

2)利用冷却塔的巨大热量和热空气量对脱硫后的湿蒸汽进行抬升，其汇合气体的抬升高度远高于烟囱的抬升高度，有利于烟气中污染物的稀释和扩散，有利于环境质量。

3)取消了原烟囱的设计，不仅缓解了城市建设用地紧张和建筑物限高等问题，而且显著改善了城市周边电厂建设规划的适应性和灵活度，有利于缩小热源、电源与负荷中心的距离，提高电厂的经济性。

4)电厂的整个结构更加简单，占地面积减少，初期投资降低。

5)减少了脱硫系统的占地，实现集中布置，便于运行管理。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型的系统示意图。

图2为本实用新型蒸汽分配系统的示意图

图中：1-汽轮机；2-锅炉；3-冷却塔；4-直接空冷凝汽器；5-排气管道；6-凝结水回水环形母管；7-凝结水箱；8-凝结水泵；9-轴封加热器；10-引风机；11-排烟管道；12-脱硫吸收塔；13-钢制烟囱；14-蒸汽分配管道；15-蒸汽进气阀；16-凝结水回水管道；17-凝结水回水阀门；18-抽真空管道；19-抽真空阀门；20-水环真空泵。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的三塔合一直接空冷系统实施方式、结构步骤特征及其功效详细说明如下。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,应当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细的说明：

参见图1和图2，本实用新型的三塔合一直接空冷系统，包括汽轮机1、锅炉2和冷却塔3，所述汽轮机1和锅炉2分别连接冷却塔3，冷却塔3的下部外围垂直布置有直接空冷凝汽器4，汽轮机排汽经排汽管道5引入直接空冷凝汽器4中与冷却空气进行直接换热；蒸汽经直接空冷凝汽器4冷却后经凝结水回水环形母管6进入凝结水箱7中，凝结水箱7的底部处设置有凝结水泵8，凝结水经凝结水泵8升压后送入轴封加热器9后进入回热系统。锅炉2的烟气经引风机10后进入排烟管道11引至冷却塔3的内部，在排烟管道11的末端设置连接一个脱硫吸收塔12，在脱硫吸收塔12的顶部设置有一个钢制烟囱13。锅炉排烟管道11由烟道支架支撑固定，并在烟道支架座进一步限定。锅炉排烟管道11进入冷却塔内部3，引至脱硫吸收塔12，借助于冷却塔换热产生的热空气抬升作用而排放脱硫吸收塔处理后的烟气。

锅炉烟囱为钢制烟囱13，布置在脱硫吸收塔12的顶部，其高度15米左右，内部进行防腐处理。冷却塔内部及外部排风口附近进行防腐处理，防止烟气对冷却塔造成腐蚀。

本系统中的冷却塔3为自然通风冷却塔，设置于厂房外部，其冷却空气由自然通风冷却塔自然抽吸力产生。直接空冷凝汽器4中的冷却管束为钢管铝翅片，热镀锌。

如图2所示，直接空冷凝汽器4为沿冷却塔3圆周方向均匀布置的若干个冷却单元，且这些冷却单元的凝结水回水管道16均通过凝结水回水环形母管6与凝结水箱7相连通。每个冷却单元的凝结水回水管与凝结水回水环形母管6之间设置有凝结水回水阀门17。在汽轮机排汽管道5的末端设置有若干个与直接空冷凝汽器进汽口相连通的蒸汽分配管道14，将排汽管道5中的汽轮机排汽分配至各个直接空冷凝汽器4，并由流经直接空冷凝汽器4的冷却空气冷却。每个蒸汽分配管道上均装设有蒸汽进气阀15。直接空冷凝汽器4上还设置有用于抽出空冷凝汽器中不凝结气体的抽真空系统。抽真空系统包括抽真空管道18、抽真空阀门19和水环真空泵20，抽真空管道18的一端与直接空冷凝汽器4相连通，另一端连接到水环真空泵20上。直接空冷凝汽器4的每个冷却单元均包含用于导向凝结水的顺流单元和用于与抽真空系统配合将不凝结气体抽走的逆流单元，抽真空管道18与每个冷却单元上的逆流单元的顶部相连通，并设有抽真空阀门19。直接空冷凝汽器4的迎风面设置有电动、可调整开度的百叶窗。

本实用新型汽轮机排汽经排汽管道和蒸汽分配管道引入设置在自然通风冷却塔下部外围的直接空冷凝汽器中，汽轮机排汽与冷却空气进行直接换热，冷凝后的凝结水经凝结水回水下联箱收集到凝结水箱中，之后经由凝结水泵升压后进入回热系统。冷却塔为自然通风冷却塔，自然通风冷却塔设置在厂房外部一定位置，冷却空气由冷却塔自然抽吸力产生，直接空冷凝汽器垂直布置在冷却塔下部外围。空冷凝汽器沿着冷却塔圆周方向均匀分为若干个冷却单元。汽轮机排汽由蒸汽分配管分配导入冷却单元，由流经空冷凝汽器的冷却空气冷却，冷凝后的凝结水汇入下水联箱。空冷凝汽器每个冷却单元设置有顺流单元和逆流单元。本实用新型设置抽真空系统，以抽取空冷凝汽器中的不凝结气体。另外，本实用新型凝结水箱设置在冷却塔空冷凝汽器下部，凝结水泵布置在凝结水箱附近的下部，凝结水升压后经过凝结水管道进入厂房的回热系统。机组在运行过程中，可通过调整百叶窗开度及直接空冷凝汽器单元投运数量来控制机组背压及凝结水温度。

锅炉产生的烟气经锅炉尾部受热装置后进入脱硝装置，脱硝后烟气进入空气预热器，经引风机后，进入布置于自然通风冷却塔内的脱硫吸收塔，脱硫净化后的烟气经布置在脱硫吸收塔出口约15米的钢制烟囱排放至自然通风冷却塔内，借助直接空冷自然通风冷却塔换热所产生的热空气抬升作用而排放，使得本实例中冷却塔既有散热的功能，又有替代锅炉房的烟囱排放脱硫后的洁净烟气的作用。

应用效果：

这一技术的最大特点是既省去了直接空冷系统的空冷风机，又免去了表凝式间冷系统的循环水泵，节约厂用电，厂用电下降约1％，以600MW空冷机组为例，供电煤耗率下降约4g/(kW·h)，经济性明显。此外，煤耗率下降，意味着同样负荷下氮氧化物等污染物排放量的下降。

电厂的整个结构更加简单，占地面积减少，初期投资降低约1000万左右。

利用冷却塔的巨大热量和热空气量对脱硫后的湿蒸汽进行抬升，其汇合气体的抬升高度最高可达650米，远高于烟囱400米的抬升高度，有利于烟气中污染物的稀释和扩散，有利于环境质量。

将脱硫系统布置在自然通风冷却塔内，可节约大量土地资源。

本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种三塔合一直接空冷系统，其特征在于，包括汽轮机(1)、锅炉(2)和冷却塔(3)，所述汽轮机(1)和锅炉(2)连接至冷却塔(3)，冷却塔(3)的下部外围垂直布置有直接空冷凝汽器(4)；所述汽轮机(1)经排汽管道(5)与直接空冷凝汽器(4)连接，并经直接空冷凝汽器(4)凝结水回水环形母管(6)至凝结水箱(7)，凝结水箱(7)通过凝结水泵(8)与轴封加热器(9)相连并至回热系统；

所述锅炉(2)通过引风机(10)连通排烟管道(11)至冷却塔(3)中的脱硫吸收塔(12)，并通过脱硫吸收塔(12)的顶部钢制烟囱(13)引出烟气。

2.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述冷却塔(3)为自然通风冷却塔，设置于厂房外部。

3.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：直接空冷凝汽器(4)中的冷却管束为钢管铝翅片结构。

4.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述直接空冷凝汽器(4)为沿冷却塔(3)圆周方向均匀布置的若干个冷却单元，且所述冷却单元中设有通过凝结水回水环形母管(6)与凝结水箱(7)相连通的凝结水回水管道(16)；每个冷却单元的凝结水回水管道(16)与凝结水回水环形母管(6)之间设置有凝结水回水阀门(17)。

5.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述排汽管道(5)的末端设置有若干个与直接空冷凝汽器(4)进汽口相连通的蒸汽分配管道(14)，每个蒸汽分配管道(14)上均装设有蒸汽进气阀(15)。

6.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述直接空冷凝汽器(4)上还设置有用于抽出空冷凝汽器中不凝结气体的抽真空系统。

7.根据权利要求6所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述抽真空系统包括抽真空管道(18)、抽真空阀门(19)和水环真空泵(20)，抽真空管道(18)的一端与直接空冷凝汽器(4)相连通，另一端连接到水环真空泵(20)上。

8.根据权利要求7所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述直接空冷凝汽器(4)的每个冷却单元均包含用于导向凝结水的顺流单元和用于与抽真空系统配合将不凝结气体抽走的逆流单元，抽真空管道(18)与每个冷却单元上的逆流单元的顶部相连通，并设有抽真空阀门(19)。

9.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：所述直接空冷凝汽器(4)上设置有电动、可调整开度的百叶窗。

10.根据权利要求1所述的三塔合一直接空冷系统，其特征在于：锅炉排烟管道(11)由烟道支架支撑固定；锅炉排烟管道(11)进入冷却塔内部(3)；所述钢制烟囱(13)，布置在脱硫吸收塔(12)的顶部。