CN208907746U - 一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,包括热井、凝汽器冷凝区、喉部、放水门、入口气动门、文丘里高效混合器、旁路电动门、分离器、盘管冷却器、丝网除沫器、出口气动门、循环泵、除盐水补水气动门、排液气动门、冷却水气动调节门、磁翻板液位计、真空泵组,在机组通常的背压范围内,凝汽器真空每提高1.0kPa时,汽轮机功率提高1%‑‑2%,按600MW机组测算,将降低发电煤耗约2.6g/KW.h,这在电厂可是相当可观的。而实施一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置改造,预计可提高凝汽器真空0.5‑1.0kPa,降低发电煤耗1.3‑2.6g/KW.h,节能效果非常显著,而且适用在电力、化工、冶金等多个行业,应用市场非常广泛,有显著的经济和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种系统节能改造技术领域,具体是一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置。
背景技术
火力发电机组凝汽器真空正常运行时,是靠汽轮机的排汽在凝汽器中被循环水带走热量,凝结成水,在此热交换过程中,体积骤然缩小近3万倍,因而形成高度真空;而蒸汽中不凝结的气体和真空系统不严密处漏进的空气,依靠抽气器或真空泵不断抽走以维持真空。由于凝汽器真空受凝汽器冷却面积、传热系数(传热性能、热负荷、清洁系数、空气泄漏量)、冷却水温升、冷却水进口温度等诸多因数影响。其中,有些因素是设备选型设计问题而难以改变的。但有些因数是可以通过运行优化调整、设备治理等手段来改善对真空不利影响,比如空气泄漏量影响因数,可以通过增加现有真空泵出力,尽可能将运行中凝汽器内不凝结气体抽出,以提高凝汽器传热系数,增强换热效果,从而提高凝汽器真空,进而提高机组经济性,根据现场实际测算,真空泵抽气混合物中饱和水蒸汽占比约 30%-40%,如果将抽气混合物中的水蒸汽设法去除,在现有设备基础上将有效增加真空泵抽吸不凝结气体能力,从而提高凝汽器真空。无需更换更大出力的真空泵,减少不必要的投资。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,包括热井、凝汽器冷凝区、喉部、放水门、入口气动门、逆止门、入口手动隔离门、文丘里高效混合器、旁路电动门、分离器、盘管冷却器、丝网除沫器、出口气动门、出口手动隔离门、循环泵、除盐水补水气动门、排液气动门、冷却水气动调节门、磁翻板液位计、真空泵组,所述热井为长方体结构,热井固定连接在凝汽器冷凝区的底部,用于收集汽轮机排气在凝汽器冷凝产生的凝结水,所述冷凝区为长方体结构,内部设有冷却管道,用于将汽轮机排汽冷凝成水,凝汽器冷凝区的侧壁底部设有进水口,用于回收分离器分离出的凝结水,凝汽器冷凝区的顶部固定连接有喉部,所述喉部为四面梯形锥体形状,喉部的顶部为小端,小端连接汽轮器的排汽口,汽轮机的排汽通过喉部进入凝汽器冷凝区内,喉部的侧壁设有抽气口,用于抽出排汽中不凝结的气体和真空系统不严密处漏进的空气来维持喉部内部真空,喉部侧壁的抽气口通过管道和三通连接分别连接真空泵组和文丘里高效混合器的窄段,喉部和真空泵组之间的管道上设有旁路电动门,用于装置退出和跳闸后的备用措施,喉部和文丘里高效混合器之间设有入口气动门,用于将气体导入分离器中,入口气动门和喉部之间的管道上设有三通,分叉口通过管道连接真空泵组,所述分离器为圆筒状,分离器的底部设有盘管冷却器,所述盘管冷却器的两端贯穿分离器的壳体,连接制冷机,循环冷却水,用于快速将分离器底部汇集的凝结水冷却,调节分离器水箱内凝结水的温度,盘管冷却器的入水口和制冷机之间设有冷却水气动调节门,用于调节盘管冷却器的冷却效率,分离器的侧壁外侧设有磁翻板液位计、补水口和出水口,磁翻板液位计用于检测分离器内部凝结水的容量,补水口用于连接除盐水补水气动门,用于分离器内液位过低时补充凝结水,分离器的出水口连接循环泵入水口,所述循环泵与分离器出水口之间设有Y型滤网,用于清除凝结水中的杂质,保护循环泵,循环泵的出水口管道设有三通,分岔口通过管道连接凝汽器冷凝区的侧壁底部的进水口,用于当分离器底部凝结水液位过高时排出凝结水,分离器的顶部固定连接有文丘里高效混合器,文丘里高效混合器的顶端连接循环泵的出水口,将分离器内冷却后的凝结水升压后泵入文丘里高效混合器中,将冷却的凝结水雾化与喉部进入分离器中的气体充分接触,交换热量,使得该气体中的剩余的水汽凝结并汇集到分离器的下部,分离器的内壁顶部固定连接有丝网除沫器,去除不凝结的空气中剩余的小部分水滴,分离器的顶部设有锥形顶,锥形顶的中心设有出气口,出气口通过管道连接真空泵组,分离器的顶部出气口和真空泵组之间装有出口气动门,用于抽出不凝结气体,保持喉部内部真空,所述入口气动门、旁路电动门、出口气动门、循环泵、除盐水补水气动门、排液气动门、冷却水气动调节门、磁翻板液位计和真空泵组连接PLC控制器,实现集中智能控制。
作为本实用新型进一步的方案:所述分离器箱体尺寸为1020X10mm,箱体高度2000mm,材质304不锈钢。
作为本实用新型进一步的方案:所述丝网除沫器直径为1000mm,高度200mm,材质304 不锈钢。
作为本实用新型进一步的方案:所述文丘里高效混合器型号为SN-32/200/200,材质 304不锈钢,出口水平切线布置,减温水压力0.25-0.3MPa,温度15-25°。
作为本实用新型进一步的方案:所述循环泵共有两个,一个为备用泵,循环泵为离心泵,型号是25DX-30,流量3.6m3/h,扬程30m,转速2900rpm,功率3.0KW,材质304不锈钢,变频电机。
作为本实用新型进一步的方案:所述盘管冷却器管材外径为25mm,壁厚2.0mm,材质 304不锈钢,加缠绕式翅片,翅片宽度7.0mm,厚度0.30mm;单层蚊香平面管直径300、460、620、780、940,总长约10米。
作为本实用新型再进一步的方案:所述分离器底部水箱设置人孔门,便于盘管冷却器检修及水箱清理。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:在机组通常的背压范围内,凝汽器真空每提高1.0kPa时,汽轮机功率提高1%--2%,按600MW机组测算,将降低发电煤耗约2.6g/KW.h,这在电厂可是相当可观的。而实施一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置改造,预计可提高凝汽器真空0.5-1.0kPa,降低发电煤耗1.3-2.6g/KW.h,节能效果非常显著,而且适用在电力、化工、冶金等多个行业,应用市场非常广泛,有显著的经济和社会效益,实施一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置安装,需要在机组停机检修时间实施完成,因项目投资少,工期较短(10-15天),经济收益大。
附图说明
图1为智能气液分离技术提高凝汽器真空装置的结构示意图。
图2为智能气液分离技术提高凝汽器真空装置中改造前的结构示意图。
图中:热井1、凝汽器冷凝区2、喉部3、放水门4、入口气动门5、文丘里高效混合器6、旁路电动门7、分离器8、盘管冷却器9、丝网除沫器10、出口气动门11、循环泵12、除盐水补水气动门13、排液气动门14、冷却水气动调节门14、磁翻板液位计16、真空泵组17。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1~2,本实用新型实施例中,一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,包括热井1、凝汽器冷凝区2、喉部3、放水门4、入口气动门5、文丘里高效混合器6、旁路电动门7、分离器8、盘管冷却器9、丝网除沫器10、出口气动门11、循环泵12、除盐水补水气动门13、排液气动门14、冷却水气动调节门15、磁翻板液位计16、真空泵组 17,所述热井1为长方体结构,热井1固定连接在凝汽器冷凝区2的底部,用于收集汽轮机排气在凝汽器冷凝区2冷凝产生的凝结水,所述凝汽器冷凝区2为长方体结构,内部设有冷却管道,用于将汽轮机排汽冷凝成水,凝汽器冷凝区2的侧壁底部设有进水口,用于回收分离器分离出的凝结水,凝汽器冷凝区2的顶部固定连接有喉部3,所述喉部3为四面梯形锥体状,喉部3的顶部为小端,小端连接汽轮器的排汽口,汽轮机的排汽通过喉部 3进入凝汽器冷凝区2内,喉部3的侧壁设有抽气口,用于抽出排汽中不凝结的气体和真空系统不严密处漏进的空气来维持凝汽器内部真空,喉部3侧壁的抽气口通过管道和三通连接分别连接真空泵组17和文丘里高效混合器6的窄段,喉部3和真空泵组17之间的管道上设有旁路电动门7,用于装置退出和跳闸后的备用措施,喉部3和文丘里高效混合器 6之间设有入口气动门5,用于将气体导入分离器8中,入口气动门5和喉部3之间的管道上设有三通,分叉口通过管道连接真空泵组,用于启动装置前先将凝汽器及真空系统抽真空,所述分离器8为圆筒状,分离器8的底部设有盘管冷却器9,所述盘管冷却器9的两端贯穿分离器8的壳体,连接制冷机,循环冷却水,用于快速将分离器8底部水箱汇集的凝结水冷却,调节分离器8水箱内凝结水的温度,盘管冷却器9的入水口和制冷机之间设有冷却水气动调节门15,用于调节盘管冷却器9的冷却效率,分离器8的侧壁外侧设有磁翻板液位计16、补水口和出水口,磁翻板液位计16用于检测分离器内部凝结水的容量,补水口用于连接除盐水补水气动门13,用于分离器8内液位过低时补充凝结水,分离器8 的出水口连接循环泵12入水口,所述循环泵12与分离器8出水口之间设有Y型滤网,用于清除凝结水中的杂质,保护循环泵12,循环泵12的出水口管道设有三通,分岔口通过管道连接凝汽器冷凝区2的侧壁底部的进水口,用于当分离器8底部凝结水液位过高时排出凝结水,分离器8的顶部固定连接有文丘里高效混合器6,文丘里高效混合器6的顶端连接循环泵12的出水口,将分离器8内冷却后的凝结水升压后泵入文丘里高效混合器6 中,将冷却的凝结水雾化与喉部3进入分离器8中的气体充分接触,交换热量,使得该气体中的水汽凝结并汇集到分离器8的下部,分离器8的内壁顶部固定连接有丝网除沫器10,去除不凝结的空气中剩余的小部分水滴,分离器8的顶部设有锥形顶,锥形顶的中心设有出气口,出气口通过管道连接真空泵组17,分离器8的顶部出气口和真空泵组17之间装有出口气动门11,用于抽出不凝结气体,保持凝汽器内部真空,所述入口气动门5、旁路电动门7、出口气动门11、循环泵12、除盐水补水气动门13、排液气动门14、冷却水气动调节门15、磁翻板液位计16和真空泵组17连接PLC控制器,实现集中智能控制。
优选的,所述分离器8箱体尺寸为1020X10mm,箱体高度2000mm,材质304不锈钢。
优选的,所述丝网除沫器10直径为1000mm,高度200mm,材质304不锈钢。
优选的,所述文丘里高效混合器6型号为SN-32/200/200,材质304不锈钢,出口水平切线布置,减温水压力0.25-0.3MPa,温度15-25°。
优选的,所述循环泵12共有两个,一个为备用泵,循环泵12为离心泵,型号是25DX-30,流量3.6m3/h,扬程30m,转速2900rpm,功率3.0KW,材质304不锈钢,变频电机。
优选的,所述盘管冷却器9管材外径为25mm,壁厚2.0mm,材质304不锈钢,加缠绕式翅片,翅片宽度7.0mm,厚度0.30mm;单层蚊香平面管直径300、460、620、780、940,总长约10米。
优选的,所述分离器8底部水箱设置人孔门,便于盘管冷却器检修及水箱清理。
本实用新型的工作原理是:技术解决方案就是在现有真空泵入口加装一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,该装置工作原理是分离器水箱里的工作液(凝结水)通过循环泵12升压后进入文丘里高效混合器6(雾化喷嘴),将工作液(凝结水)雾化与进入文丘里高效混合器6吸入室内的抽气混合物进行充分接触,通过热量交换,将水汽凝结成水滴并汇集到分离器8下部的水箱,成为维持装置运行的工作液。通过上述方法去除了抽气混合物中的水蒸气,而不凝结的空气携带小部分水滴通过箱体上部丝网除沫器10,去除剩余的小部分水滴,干空气进入真空泵组17,这样不但有效增加真空泵抽吸空气的分量,而且大大减少真空泵内蒸汽凝结放热量使工作液温度高造成汽蚀的问题。该装置内工作液 (凝结水)是通过循环泵12建立闭式循环工作方式(非开式循环),减少了工作液(凝结水)的补水量,从而节约了水源。分离器水箱里的工作液(凝结水)是通过盘管冷却器 9进行水温调节,控制在适当温度范围内(20±5℃),保持抽气混合物的水蒸汽的冷凝效率。另外,当下部分离器水箱水位过高时,通过排液气动门14自动将多余的凝结水排回至热井1中,起到回收工质的作用,无浪费。控制要求:
1)分离器8水箱水温自动调节,温度控制在15-25°;
2)循环泵12出口压力采用变频器控制电机转速进行压力调整;
3)当分离器8水箱液位过高时,退出装置运行;
4)当一台循环泵12故障跳闸后,联启备用循环泵12运行;
5)当两台循环泵12停运或同时故障跳闸后,退出装置运行;
6)当真空泵组17停运或故障跳闸后,退出装置运行;
7)当分离器8的水箱液体温度高于25°,退出装置运行;
8)当分离器8的水箱真空较喉部3真空下降2KPa时,装置出入口气动门自动关闭(避免由于设备本体原因造成掉真空),打开装置旁路电动门7,退出装置运行;
9)当分离器8内水箱液位过低时,除盐水补水气动门13自动补水至工作液位;
10)设置装置出入口压差保护信号,当装置压差大于5KPa时,自动退出装置运行;
11)装置启动条件必须同时满足真空泵组17已启动且喉部3真空达到正常范围、工作液温度降低到20±5℃且液位正常;
12)装置启动顺序为:开启装置入口放水4放净管内存水,启动循环泵12(出口压力正常,出口压力低时装置停运),开启装置入口气动门5,三分钟后喉部3压力无明显下降打开装置出口门,逐渐关小装置旁路电动门7直至全关;
13)当装置退出或跳闸逻辑应为:开启装置旁路电动门7,旁路电动门7全开信号到达后装置出入口气动门5联关同时自动停运循环泵12、关闭除盐水补水气动门13、关闭排液气动门14;
14)当液位高时自动开启排液气动门14,液位低时或除盐水补水气动门13持续开启超过5分钟时自动关闭,防止由于凝汽器内部真空造成装置无法维持正常液位;
15)装置旁路电动门7应设置保护,只有装置出入口气动门5开启信号同时发出时才允许关闭;
16)冷却水供回水管路安装压力表,便于监视压力变化,以便及时发现盘管冷却器9泄漏缺陷。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,包括热井、凝汽器冷凝区、喉部、放水门、入口气动门、文丘里高效混合器、旁路电动门、分离器、盘管冷却器、丝网除沫器、出口气动门、循环泵、除盐水补水气动门、排液气动门、冷却水气动调节门、磁翻板液位计、真空泵组,其特征在于,所述热井位于凝汽器冷凝区的底部,与凝汽器冷凝区固定连接,形状呈长方体结构,所述冷凝区位于凝汽器的中部,形状呈长方体结构,内部设有冷却管道,凝汽器冷凝区的侧壁底部设有进水口,凝汽器冷凝区的顶部固定连接有喉部,所述喉部为四面梯形锥体形状,喉部的顶部为小端,小端连接汽轮器的排汽口,汽轮机的排汽通过喉部进入凝汽器冷凝区内,喉部的侧壁设有抽气口,喉部侧壁的抽气口通过管道和三通连接分别连接真空泵组和文丘里高效混合器的窄段,喉部和真空泵组之间的管道上设有旁路电动门,喉部和文丘里高效混合器之间设有入口气动门、逆止门、入口手动隔离门,入口气动门和喉部之间的管道上设有三通,分叉口通过管道连接凝汽器冷凝区底部入水口,所述分离器为圆筒状,分离器的底部设有盘管冷却器,所述盘管冷却器的两端贯穿分离器的壳体,连接制冷机,盘管冷却器的入水口和制冷机之间设有冷却水气动调节门,分离器的侧壁外侧设有磁翻板液位计、补水口和出水口,补水口通过除盐水补水气动门连接补水箱,分离器的出水口连接循环泵入水口,所述循环泵与分离器出水口之间设有Y型滤网,循环泵的出水口管道设有三通,分岔口通过管道连接凝汽器冷凝区的侧壁底部的进水口,分离器的顶部固定连接有文丘里高效混合器,文丘里高效混合器的顶端连接循环泵的出水口,分离器的内壁顶部固定连接有丝网除沫器,分离器的顶部设有锥形顶,锥形顶的中心设有出气口,出气口通过管道连接真空泵组,分离器的顶部出气口和真空泵组之间装有出口气动门、出口手动隔离门,所述入口气动门、逆止门、入口手动隔离门、旁路电动门、出口气动门、出口手动隔离门、循环泵、除盐水补水气动门、排液气动门、冷却水气动调节门、磁翻板液位计和真空泵组连接PLC控制器。
2.根据权利要求1所述的智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,其特征在于,所述分离器箱体尺寸为1020X10mm,箱体高度2000mm,材质304不锈钢。
3.根据权利要求1所述的智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,其特征在于,所述丝网除沫器直径为1000mm,高度200mm,材质304不锈钢。
4.根据权利要求1所述的智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,其特征在于,所述文丘里高效混合器型号为SN-32/200/200,材质304不锈钢,出口水平切线布置,减温水压力0.25-0.3MPa,温度15-25°。
5.根据权利要求1所述的智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,其特征在于,所述循环泵共有两个,一个为备用泵,循环泵为离心泵,型号是25DX-30,流量3.6m3/h,扬程30m,转速2900rpm,功率3.0KW,材质304不锈钢,变频电机。
6.根据权利要求1所述的智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,其特征在于,所述盘管冷却器管材外径为25mm,壁厚2.0mm,材质304不锈钢,加缠绕式翅片,翅片宽度7.0mm,厚度0.30mm;单层蚊香平面管直径300、460、620、780、940,总长约10米。
7.根据权利要求1所述的智能气液分离技术提高凝汽器真空装置,其特征在于,所述分离器底部水箱设置人孔门。
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