CN209083347U - 一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，包括汽轮发电机组、间接空冷单元、贯流式尖峰冷却单元,一端为取水口，另一端为排水口；尖峰冷却单元包括给水泵、尖峰冷却水‑水板式换热器，通过冷却水管道连接；尖峰冷却水‑水板式换热器的循环水进水口与汽轮机凝汽器的循环水出水口通过循环水管道连接，尖峰冷却水‑水板式换热器的循环水出水口与汽轮机凝汽器的循环水入水口通过循环水管道连接，尖峰冷却水‑水板式换热器与间接空冷塔并联共同为凝汽器循环冷却水提供冷却换热。在温度高的环境里，在不增加耗水的情况下，利用江河湖泊海洋等自然水体，降低空冷汽轮机的排汽背压，提高空冷汽轮机的热效率并保证空冷汽轮机安全运行。

Description

一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种冷却系统，特别是用于间接空冷式冷却汽轮机排汽的冷却系统。

背景技术

通常，汽轮发电机组采用蒸汽和水用作工质，水在锅炉内被加热成高温过热蒸汽，过热蒸汽从锅炉出来后，进入汽轮机，在汽轮机内过热蒸汽推动汽轮机叶片做功，蒸汽携带的热能转化成机械能和电能，高温过热蒸汽失去热能后变成低温乏汽，从汽轮机排出的低温乏汽经过冷凝后变成水，冷凝水又被送回锅炉加热，如此循环往复，组成汽轮机发电的热力循环，汽轮机排出的乏汽被冷凝成水的方式有两种，一种是湿式循环水冷却系统，这种冷却系统主要由凝汽器、凉水塔和开式循环水系统组成，在凝汽器中循环水吸收汽轮机排出的乏汽余热，然后循环水被泵送到凉水塔里面蒸发冷却，部分循环水蒸发到空气中，水蒸发从循环水吸热并将热量以水蒸汽形式排入大气中，这个过程会消耗大量的循环水，在干旱缺水的地区，从自然界取水用于补充大量循环水给汽轮机发电厂，会加剧水资源缺乏的问题，破坏自然环境，甚至威胁人类和动植物生存，为了节约水资源，另一种将乏汽冷凝成水的方式，即干式冷却系统，也被称作空冷系统的冷却方式，广泛应用于缺水地区的汽轮机发电厂，空冷方式又可以分为两种方式，一种是直接空冷方式，这种方式是在汽轮机的排汽口直接安装一个空冷凝汽器，一般是用汽-气换热器充当凝汽器，汽轮机排出的乏汽废热通过空冷凝汽器直接散热到空气中。另一种是间接空冷方式，这种方式是在汽轮机的排汽口安装一套由闭式循环水、凝汽器和间接空冷散热塔组成的间接空冷系统，凝汽器一般采用汽-水换热器，汽轮机排出的乏汽废热通过闭式循环水为中介，闭式循环水在凝汽器和间接空冷散热塔之间循环，将乏汽废热通过间接空冷塔散热到空气中。两种空冷方式都可以达到冷却过程基本不耗水的节水效果，但是，空冷方式也存在明显的缺点，即在夏季高温环境下，空冷方式将乏汽冷凝成水的温度也高，而乏汽冷凝温度越高，汽轮机的热效率就越低，汽轮机热效率越低，对应的就是汽轮发电机组的能耗越高，因此，常规的空冷方式汽轮机发电节水不节能，并且当环境温度过高时，空冷方式难以保证汽轮机安全运行，为了提高空冷方式汽轮机发电的效率并且提高汽轮机运行安全性，有人发明了用于空冷汽轮机的循环水湿式尖峰凉水塔冷却系统，为空冷汽轮机在高温季节提供辅助水冷却，尖峰冷却系统是在火力发电机组标准配置的汽轮机乏汽冷却系统之外，额外增加的一套冷却系统，用于在环境温度高的时段为发电机组的汽轮机乏汽冷却提供额外的冷却能力。但是，这种湿式尖峰冷却系统，在运行时不可避免地要消耗大量的循环冷却水，这不仅在缺水的地区实际上不可行，而且与中国现行的禁止火电厂在缺水地区采用湿式循环水冷却的政策相违背。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述现有技术的状况，提供一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，在温度高的环境里，可以在不增加循环水蒸发损耗的情况下，利用水冷方式的优点，为空冷式冷却汽轮机排汽的冷却系统提供尖峰辅助冷却。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，利用江河湖泊海洋水体对汽轮发电机组进行尖峰冷却，其特征在于，包括与所述汽轮发电机组的间接空冷单元连接的贯流式尖峰冷却单元，所述尖峰冷却单元包括给水泵(6)、水-水板式换热器、冷却水管道；所述给水泵的进水口通过冷却水管道连接取水口，所述给水泵的出水口与所述水-水板式换热器的进水口连接，所述水-水板式换热器的出水口通过所述冷却水管道连接排水口；所述水-水板式换热器的循环水进水口与所述间接空冷单元的凝汽器的循环水出水口，通过循环水支管四连接，水-水板式换热器循环出水口与所述凝汽器的循环水管道通过循环水支管二连接。

进一步，所述的给水泵通过冷却水管道从江河湖泊海洋水体中吸水。

进一步，所述水-水板式换热器通过冷却水管道将贯流式冷却水排入江河湖泊海洋水体。

进一步，所述取水口水位高于或等于排水口水位。

进一步，所述排水口位于远离取水口的地点或者位于取水口(9) 下游。

进一步，所述间接空冷单元包括通过间接空冷循环水管道连接的间接空冷凝汽器、间接空冷循环水水泵和间接空冷塔；所述水-水板式换热器与间接空冷塔为并联结构，用于共同为凝汽器的循环水提供冷却换热。

本实用新型的有益效果是：在温度高的环境里，在不增加耗水的情况下，利用江河湖泊海洋等自然水体的水一次通过尖峰冷却水-水板式换热器辅助冷却空冷汽轮机凝汽器的循环冷却水，循环冷却水在汽轮机凝汽器中冷却汽轮机排汽，使空冷汽轮机的排汽凝结温度下降到更低的温度，降低空冷汽轮机的排汽背压，提高空冷汽轮机的热效率并保证空冷汽轮机安全运行。

附图说明

图1为本实用新型一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统结构示意图。

附图标记说明：蒸汽1，汽轮发电机组2，汽轮机排汽管道3，间接空冷凝汽器4-1，间接空冷循环水泵4-2，间接空冷和尖峰冷却循环水管道4-3(其中包括包括间冷塔循环水出口到循环水泵入口的循环水支管一4-3-1，尖峰冷却水-水板式换热器循环水出口到循环水泵入口的循环水支管二4-3-2，凝汽器循环水出口到间冷塔循环水入口的支管三4-5-1，凝汽器循环水出口到尖峰冷却水-水板式换热器循环水入口的循环水支管四4-5-2，等等)，间接空冷塔4-4，尖峰水-水板式换热器5，尖峰冷却给水泵6，尖峰冷却水管道7，取水水面8，取水口9，排水水面10，排水口11，凝结水12。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统做进一步描述：该实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，包括汽轮发电机组2、间接空冷单元，所述间接空冷单元与汽轮发电机组2 通过汽轮机排汽管道3连接，还包括尖峰冷却单元，所述尖峰冷却单元为贯流式结构；所述尖峰冷却单元通过循环水管道支管与凝汽器循环水管道4-3连接；所述贯流式尖峰冷却系统与间接空冷系统并联，共同为汽轮机凝汽器循环水提供冷却换热。

所述尖峰冷却单元一端为取水口9，另一端为排水口11；所述尖峰冷却单元包括贯流式尖峰冷却给水泵6、尖峰冷却水-水板式换热5、冷却水管道7；所述给水泵6、尖峰冷却水-水板式换热器5的贯流式冷却水进水口和出水口，分别与冷却水管道7连接；所述尖峰冷却水 -水板式换热器5的循环水进水口与凝汽器4-1的循环水出水口通过循环水支管四连接，尖峰冷却水-水板式换热器5的循环水出水口与凝汽器4-1的循环水泵4-2通过循环水支管二连接。采用贯流式冷却水，吸收间接空冷系统的循环冷却水所含的热量、将循环冷却水的水温降下来，然后循环冷却水回到凝汽器吸收汽轮机排出的乏汽余热，乏汽余热被循环水带走后，乏汽冷凝成凝结水，循环水在凝汽器里吸收乏汽余热后温度升高，然后从凝汽器出来，经循环水支管四到达尖冷冷却水-水板式换热器，在尖峰冷却水-水板式换热器里，循环水所含的热量传递给贯流式冷却水。

所述水-水板式换热器的基本结构是由许多冲压有波纹薄板按一定间隔，四周通过垫片密封，并用框架和压紧螺旋重叠压紧而成，板片和垫片的四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，同时又合理地将冷热流体分开，使其分别在每块板片两侧的流道中流动，冷水和热水通过板片进行热交换，波纹薄板可拆卸清洗，清洗干净后重新组装。

所述的给水泵6通过冷却水管道7从江河湖泊海洋水体中吸水。

所述的尖峰冷却水-水换热器5通过冷却水管道7将贯流式冷却水排入江河湖泊海洋水体。

所述给水泵6从江河湖泊海洋等巨大水体中吸水，并将贯流式冷却水送到尖峰冷却水-水板式换热器5，贯流式冷却水一次通过的尖峰冷却水-水板式换热器5后，不再回到尖峰冷却水-水板式换热器5，在离取水口9很远的地方或者下游，直接排入江河湖泊海洋等巨大水体中，冷却水是一次通过尖峰冷却水-水板式换热器5的直流冷却水，是贯流式，而不是循环冷却水，因此，冷却过程中没有循环冷却水蒸发损失。水-水板式换热器5将使用后的冷却水再排入江河湖泊海洋，这样设计只是利用一下自然界的水，并不对其进行分流，对水资源不造成影响，可以克服水的限制。

当靠近山区、水系存在高度差时，所述取水口9水位高于排水口 11水位，具有产生虹吸效应的条件；所述排水口11位于远离取水口 9的地点或者位于取水口9下游，取水口9的水温不受排水口11的水温影响。当同一片江河湖泊没有高度差时，取水口水位等于排水口水位，只要排水口位于远离取水口的水系下游即可。

所述间接空冷单元为闭式循环结构，包括通过间接空冷循环水管道4-3连接的间接空冷凝汽器4-1、间接空冷循环水水泵4-2和间接空冷塔4-4。

汽轮发电机组2的排汽口与间接空冷凝汽器4-1相连接，排汽在凝汽器中冷却后，冷凝成凝结水12；汽轮机排出的乏汽废热由凝汽器循环水携带进入间接空冷单元，闭式循环水在间接空冷凝汽器4-1 和间接空冷塔4-4之间循环，将乏汽废热通过间接空冷塔4-4散热到空气中；贯流式的冷却水管7将取水口9、给水泵6、尖峰冷却水- 水板式换热器5、和排水口11联通，由给水泵6经取水口9从江河湖泊海洋等巨大水体中吸水，并将水经冷却水管7送入尖峰冷却水- 水板式换热器5中，贯流式冷却水在尖峰冷却水-水板式换热器5中吸收凝汽器循环水的余热，将循环水冷却后，经贯冷却水管7流经排水口11排入江河湖泊海洋等巨大自然水体中、与自然水体混合冷却。

贯流式的冷却水一次性通过尖峰水-水板式换热器5吸收凝汽器循环水的余热，不会循环反复通过尖峰冷却水-水板式换热器5，取水水面8的水位，高于排水水面10的水位，两个水位相差H米，H ≥0，取水口9位于取水水面8以下，排水口11位于排水水面10以下，对于从湖泊海洋取水，然后排水入湖泊海洋的情形，排水口11 远离取水口9，直到取水口9的水温几乎不受排水温度的影响，对于从江河取水，然后排水入江河的情形，取水口9位于排水口11的上游。

在温度高的环境里，在不增加耗水的情况下，利用江河湖泊海洋等自然水体的水一次通过尖峰凝汽器辅助冷却空冷汽轮机的排汽，使空冷汽轮机的排汽凝结温度下降到更低的温度，降低空冷汽轮机的排汽背压，提高空冷汽轮机的热效率并保证空冷汽轮机安全运行。

Claims (6)

1.一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，利用江河湖泊海洋水体对汽轮发电机组进行尖峰冷却，其特征在于，包括与所述汽轮发电机组的间接空冷单元(4)连接的贯流式尖峰冷却单元，所述尖峰冷却单元包括给水泵(6)、水-水板式换热器(5)、冷却水管道(7)；所述给水泵(6)的进水口通过冷却水管道(7)连接取水口(9)，所述给水泵(6)的出水口与所述水-水板式换热器(5)的进水口连接，所述水-水板式换热器(5)的出水口通过所述冷却水管道(7)连接排水口(11)；所述水-水板式换热器(5)的循环水进水口与所述间接空冷单元(4)的凝汽器(4-1)的循环水出水口，通过循环水支管四(4-5-2)连接，水-水板式换热器(5)循环出水口与所述凝汽器的循环水管道(4-3)通过循环水支管二(4-3-2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，其特征在于，所述的给水泵(6)通过冷却水管道(7)从江河湖泊海洋水体中吸水。

3.根据权利要求1所述的一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，其特征在于，所述水-水板式换热器(5)通过冷却水管道(7)将贯流式冷却水排入江河湖泊海洋水体。

4.根据权利要求1所述的一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，其特征在于，所述取水口(9)水位高于或等于排水口(10)水位。

5.根据权利要求1或4所述的一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，其特征在于，所述排水口(11)位于远离取水口(9)的地点或者位于取水口(9)下游。

6.根据权利要求1所述的一种间接空冷式汽轮发电机组的冷却系统，其特征在于，所述间接空冷单元包括通过间接空冷循环水管道(4-3)连接的间接空冷凝汽器(4-1)、间接空冷循环水水泵(4-2)和间接空冷塔(4-4)；所述水-水板式换热器(5)与间接空冷塔(4-4)为并联结构，用于共同为凝汽器(4-1)的循环水提供冷却换热。