CN210741153U - 一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置 - Google Patents

Abstract

一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，包括一级真空压缩机、二级真空压缩机和三级真空压缩机，一级真空压缩机上方设有乏蒸汽进气管，一级真空压缩机下方连接有一级冷凝换热器，一级冷凝换热器的出气端连接一级真空分离器，一级真空分离器与二级真空压缩机相连接；二级真空压缩机通过二级冷凝换热器连接二级真空分离器，三级真空压缩机通过三级冷凝换热器连接三级真空分离器。本实用新型克服了现有技术的不足，采用四个真空压缩机逐级对分流的乏蒸汽进行压缩冷凝；饱和蒸气压升高通过冷凝换热器利用凝汽器的凝结水进行换热冷凝，最终得到凝结水返回到凝结水系统中，不凝性气体返回到原有大液环泵系统；从而有效的提高现有的空冷岛的冷凝效率。

Description

一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置

技术领域

本实用新型涉及火力发电厂燃煤、燃气锅炉采用空气间接冷却的凝汽器的辅助节能装置技术领域，具体涉及一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置。

背景技术

火力发电厂燃煤、燃气锅炉采用空气风冷的凝汽器一般称作是空冷岛，虽然解决了传统的水冷塔的蒸发降温中会损耗大量的冷却水，但该空冷岛凝汽器系统在夏季时由于空冷换热自身的局限性，实际运行中其缺点也同样突出，比如夏季环境温度超过25°时，空冷凝汽器运行能力开始偏离设计值，原因之一在于空冷式换热器自身的换热机理限制，严重制约机组经济运行及满发，在7月夏季气温较高日，无论是额定的主汽流量还是偏离额定额定工况，发电机出力限制在80%～90%之间，低压缸平均排汽背压在33kPa左右，最高达36.99kPa；并且根据西安热工院及相关电厂提供资料，空冷岛凝汽器的发电机组在额定运行工况时，背压每升高1kPa，供电煤耗增加2.35g/kWh；

根据饱和水蒸气的数据来看：空冷岛的排气背压和排气温度是一一对应的。按照空冷岛的设计，背压在10-15kpa是空冷机组效率最高。当背压在16kpa-25kpa时属于空冷机组偏离区域。当背压在26kpa-36kpa时属于空冷机组严重效率下降的区域。因此空冷机组夏季高背压运行已严重影响电厂经济效益，背压升高，使机组煤耗增加，本着节能降耗的原则，对空冷系统进行改造，以期降低机组的夏季运行背压，提高满发率，减少发电煤耗，降低机组的运行成本，保证机组安全运行的可靠性。

目前，国内外在夏季高温时采用降低空冷机组的背压的系统主要有，空冷凝汽器喷淋降温系统，是将雾化的除盐水直接喷在换热器表面或风机出口，利用水汽化吸热来降低换热器表面的温度或空气温度，从而降低凝结水温度、降低机组背压。其虽然设备投资成本低，安装简易、快捷，运行维护简单。但是喷淋系统热经济性效率不明显，采用除盐水，运行成本较高，达不到节能目标；喷淋水易造成轴流风机损坏，空冷岛下部空间污染较严重，对空冷岛下部主变等设施造成污闪等安全问题；

或者通过调整风机叶片角度或提高转速可以增加风机风量，提高转速,至少增加30%以上的风机功率，导致运行费用增加；但是调整风机叶片角度易受机械振动的影响，当叶片角度接近临界角度时，振动频率剧增而导致叶片产生裂纹，同时对空冷岛整体结构稳定性构成威胁；

或者是从原空冷岛主排汽管道上分流部分乏汽送入表面式凝汽器进行冷凝，凝结水自流至空冷岛排汽装置的凝结水箱。温度升高的循环冷却水送入机械通风冷却塔进行冷却，进行二次循环，但是循环水管道与原地下管网相互影响，系统复杂，改造施工困难。具有耗水量大、耗电量高的问题，并且对循环水质有一定的要求，如果水质不好，会造成凝汽器管束内结垢堵塞，换热效率降低；

还有通过在直接空冷系统的基础上从原空冷岛主排汽管道上分流部分乏汽送至蒸发式凝汽器，冷却水喷淋在蒸发式换热管束表面，将乏汽凝结成水，凝结水自流至空冷岛排汽装置的凝结水箱，蒸发式凝汽器中不凝结气体由抽真空系统排出，温度升高的冷却水在下降过程中与冷空气进行热交换，降温后的冷却水汇至蒸发式凝汽器下部的水池，通过循环水泵进行二次循环。但通过蒸发式冷凝，耗水量大。需要的循环水，配备循环水泵，投资很大。

从上都可以看出，现有的装置要么是节能效果不明显，要么就是需要耗用大量的工艺水，采用蒸发来降温，造成大量水资源浪费。由于在北方空冷机，本身就是通过空冷技术来实现节水，而利用蒸发耗水降温，违背了空冷机组的设计初衷。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，克服了现有技术的不足，设计合理，采用四个真空压缩机逐级对分流的乏蒸汽进行压缩，冷凝；当乏蒸汽压缩后，饱和蒸气压升高通过冷凝换热器利用凝汽器的凝结水进行换热冷凝，最终得到凝结水返回到凝结水系统中，不凝性气体返回到原有大液环泵系统；从而有效的提高现有的空冷岛的冷凝效率。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，包括一级真空压缩机、二级真空压缩机和三级真空压缩机，所述一级真空压缩机上方固定连通有乏蒸汽进气管，所述一级真空压缩机下方的出气口连接有一级冷凝换热器的进气端，所述一级冷凝换热器的出气端连接在一级真空分离器的进口端，所述一级真空分离器的出口端通过第一连接管与二级真空压缩机的进气口相连接；所述二级真空压缩机的出气口连接有二级冷凝换热器的进气端，所述二级冷凝换热器的出气端连接在二级真空分离器的进口端，所述二级真空分离器的出口端通过第二连接管与三级真空压缩机的进气口相连接，所述三级真空压缩机的出气口连接有三级冷凝换热器的进气端，所述三级冷凝换热器的出气端连接在三级真空分离器的进口端；所述一级冷凝换热器、二级冷凝换热器和三级冷凝换热器的出水端均通过真空泵与凝集水回水系统相连通。

优选地，还包括四级真空压缩机，所述四级真空压缩机的进气口与三级真空分离器的出口端通过第三连接管相连通，所述四级真空压缩机的出气口连接有四级冷凝换热器的进气端，所述四级冷凝换热器的出气端连接在四级真空分离器的进口端，所述四级真空分离器的出口端与液环泵相连接，所述四级冷凝换热器的出水端与凝集水回水系统相连通。

优选地，所述乏蒸汽进气管设置为三通结构，所述三通的三个端口分别与一级真空压缩机的进气口、乏蒸汽的进气端和乏蒸汽旁路调节入口端相通。

优选地，所述乏蒸汽的进气端设置有气动关断阀。

优选地，所述一级冷凝换热器、二级冷凝换热器、三级冷凝换热器和四级冷凝换热器均设置为列管式换热器。

本实用新型提供了一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置。具备以下有益效果：采用一级真空压缩机、二级真空压缩机、三级真空压缩机和四级真空压缩机逐级对分流的乏蒸汽进行压缩，冷凝；当乏蒸汽压缩后，饱和蒸气压升高通过冷凝换热器利用凝汽器的凝结水进行换热冷凝，最终得到凝结水返回到凝结水系统中，不凝性气体返回到原有大液环泵系统；从而有效的提高现有的空冷岛的冷凝效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1 本实用新型的结构示意图；

图2 本实用新型的俯视图的结构示意图；

图3 本实用新型的结构原理图；

图中标号说明：

1、一级真空压缩机；2、二级真空压缩机；3、三级真空压缩机；4、乏蒸汽进气管；5、一级冷凝换热器；6、一级真空分离器；7、第一连接管；8、二级冷凝换热器；9、二级真空分离器；10、第二连接管；11、三级冷凝换热器；12、三级真空分离器；13、真空泵；14、四级真空压缩机；15、第三连接管；16、四级冷凝换热器；17、四级真空分离器；18、气动关断阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图2所示，一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，包括一级真空压缩机1、二级真空压缩机2和三级真空压缩机3，一级真空压缩机1上方固定连通有乏蒸汽进气管4，一级真空压缩机1下方的出气口连接有一级冷凝换热器5的进气端，一级冷凝换热器5的出气端连接在一级真空分离器6的进口端，一级真空分离器6的出口端通过第一连接管7与二级真空压缩机2的进气口相连接；二级真空压缩机2的出气口连接有二级冷凝换热器8的进气端，二级冷凝换热器8的出气端连接在二级真空分离器9的进口端，二级真空分离器9的出口端通过第二连接管10与三级真空压缩机3的进气口相连接，三级真空压缩机3的出气口连接有三级冷凝换热器11的进气端，三级冷凝换热器11的出气端连接在三级真空分离器12的进口端；一级冷凝换热器5、二级冷凝换热器8和三级冷凝换热器11的出水端均通过真空泵13与凝集水回水系统相连通，在本实施例中的一级冷凝换热器5、二级冷凝换热器8、三级冷凝换热器11和四级冷凝换热器16均设置为列管式换热器。

在工作时，从凝汽器入口的真空主管道分流出一部分的乏蒸汽通过乏蒸汽进气管4被抽吸到一级真空压缩机1中，由于进入空冷凝汽器的乏蒸汽减少，其换热器的热负荷降低，原有的空冷岛的散热能力不变，因此空冷凝汽器出口凝结水的温度降低，从而排气口的背压也相应的降低；而通过一级真空压缩机1的主动抽吸能力，使凝汽器的进气口的乏蒸汽的体积流量降低，从而直接降低凝汽器入口的真空度；

进入一级真空压缩机1的乏蒸汽被压缩后，其压力升高，饱和水蒸汽的沸点温度也会上升。在本实施例中可根据设计要求，使通过一级真空压缩机1的乏蒸汽其排气口压力相比凝汽器的背压是高于14kpa，由于真空度越高，14kpa的增压沸点温度上升会更大，因此相应的饱和水蒸气的沸点会平均上升，然后通过在一级真空压缩机1排气口后连接一级冷凝换热器5，采用空冷岛的凝结水（此时空冷岛的凝结水的温度是要比压缩后乏蒸汽的温度要低的，从而形成了热交换量）进行冷凝乏蒸汽，在本实施例中降低乏蒸汽温度大约在5-6°，之后再通过一级真空分离器6分离乏蒸汽和冷凝液后，冷凝液进入冷凝液汇集罐，乏蒸汽进入二级真空压缩机2；

同样的通过二级真空压缩机2将乏蒸汽压缩后，按照本实施例的设计要求，通过二级真空压缩机2的乏蒸汽其排气口压力相比凝汽器的背压是高于12kpa，并通过在二级真空压缩机2排气口后连接二级冷凝换热器8，采用空冷岛的凝结水，设计降低乏蒸汽温度保持与一级冷凝换热器5后乏蒸汽温度相同；再经过三级真空分离器12分离乏蒸汽和冷凝液后，冷凝液进入冷凝液汇集罐，乏蒸汽进入三级真空压缩机3，再由三级真空压缩机3再次对乏蒸汽进行压缩，并通过三级冷凝换热器11采用空冷岛的凝结水进行冷凝，最终通过空冷岛出来的凝结水充分冷凝分流过来的乏蒸汽，获得价高温度的凝结水，再返回到客户的凝结水回水系统中。

在本实用新型的一个实施例中，还包括四级真空压缩机14，四级真空压缩机14的进气口与三级真空分离器12的出口端通过第三连接管15相连通，四级真空压缩机14的出气口连接有四级冷凝换热器16的进气端，四级冷凝换热器16的出气端连接在四级真空分离器17的进口端，四级真空分离器17的出口端与液环泵相连接，四级冷凝换热器16的出水端与凝集水回水系统相连通。采用4个级别的真空压缩机逐级对分流的乏蒸汽进行压缩，冷凝；当乏蒸汽压缩后，饱和蒸气压升高（沸点升高），再通过冷凝换热器利用凝汽器的凝结水进行换热冷凝，最终得到凝结水返回到凝结水系统中，不凝性气体返回到原有大液环泵系统；从而提高了现有的空冷岛的冷凝效率。

在本实用新型的一个实施例中，乏蒸汽进气管4可设置为三通结构，三通的三个端口分别与一级真空压缩机1的进气口、乏蒸汽的进气端和乏蒸汽旁路调节入口端相通；乏蒸汽的进气端设置有气动关断阀18。从而通过乏蒸汽旁路调节入口端来调节乏蒸汽的进气端的压力值和温度值，通过设置气动关断阀18对乏蒸汽的进入量能够起到控制作用。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，包括一级真空压缩机（1）、二级真空压缩机（2）和三级真空压缩机（3），其特征在于：所述一级真空压缩机（1）上方固定连通有乏蒸汽进气管（4），所述一级真空压缩机（1）下方的出气口连接有一级冷凝换热器（5）的进气端，所述一级冷凝换热器（5）的出气端连接在一级真空分离器（6）的进口端，所述一级真空分离器（6）的出口端通过第一连接管（7）与二级真空压缩机（2）的进气口相连接；

所述二级真空压缩机（2）的出气口连接有二级冷凝换热器（8）的进气端，所述二级冷凝换热器（8）的出气端连接在二级真空分离器（9）的进口端，所述二级真空分离器（9）的出口端通过第二连接管（10）与三级真空压缩机（3）的进气口相连接，所述三级真空压缩机（3）的出气口连接有三级冷凝换热器（11）的进气端，所述三级冷凝换热器（11）的出气端连接在三级真空分离器（12）的进口端；

所述一级冷凝换热器（5）、二级冷凝换热器（8）和三级冷凝换热器（11）的出水端均通过真空泵（13）与凝集水回水系统相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，其特征在于：还包括四级真空压缩机（14），所述四级真空压缩机（14）的进气口与三级真空分离器（12）的出口端通过第三连接管（15）相连通，所述四级真空压缩机（14）的出气口连接有四级冷凝换热器（16）的进气端，所述四级冷凝换热器（16）的出气端连接在四级真空分离器（17）的进口端，所述四级真空分离器（17）的出口端与液环泵相连接，所述四级冷凝换热器（16）的出水端与凝集水回水系统相连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，其特征在于：所述乏蒸汽进气管（4）设置为三通结构，所述三通的三个端口分别与一级真空压缩机（1）的进气口、乏蒸汽的进气端和乏蒸汽旁路调节入口端相通。

4.根据权利要求3所述的一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，其特征在于：所述乏蒸汽的进气端设置有气动关断阀（18）。

5.根据权利要求2所述的一种用于空冷岛辅助凝汽器的节能装置，其特征在于：所述一级冷凝换热器（5）、二级冷凝换热器（8）、三级冷凝换热器（11）和四级冷凝换热器（16）均设置为列管式换热器。

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