CN219474051U - 一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，具有分别连接低位辅机和高位辅机的第一支路和第二支路，第一支路前侧设置有第一闭式水阀和定压水箱，第二支路上设置有第二闭式水阀，各支路上设置有相应的流量调节阀，以及在高位辅机的出水处设置高位排水控压水箱，在控压水箱和换热装置的进水口之间设置压力匹配阀。本方案具有定压水箱和两级闭式水泵，通过控制两级闭式水泵的启闭，满足低位辅机和高位辅机的用水要求，高位回水通过压力阀调控回水压力，保证高位系统的工作压力和回水的压力相匹配，保证系统的安全稳定运行。

Description

一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统

技术领域

本实用新型属于闭冷水系统设计方法技术领域，具体地涉及一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统。

背景技术

对于火力发电机组，采用全高位或高低位布置可以减少高温管材的用量，提高机组进汽参数，达到节能减排的目的，助力国家双碳目标的实现。对于湿冷或是间接空冷机组宜采用高低位的双轴布置方式。而对于北方采用直接空冷系统(ACC)的机组，由于空冷平台高位布置，推荐采用汽轮发电机组整体同轴全高位布置方式，低压缸排汽管道从高位接入空冷平台配分配管。不设排汽装置，缩短汽轮机排汽垂直方向的直管段长度，可以达到降低排汽背压，提高机组效率，同时节省投资的目的。

无论是分轴的高低位布置机组，还是同轴的全高位布置机组，由于采用了机组高位布置方式，必然会有部分辅机设备高位布置，布置汽轮发电机组的运转层标高将高于常规机组运转层约50～65m。

辅机冷却水系统按照采用闭式冷却水系统的冷却设备范围分为开闭式结合的冷却水系统、大闭式冷却水系统以及全闭式冷却水系统，其闭式冷却水系统的功能是为机组辅助设备提供冷却水源，以保证辅助设备及系统的正常运行。目前一般设计为采用一套主厂房闭式冷却水系统，为所有闭式水冷却的辅机提供冷却水，通过换热设备将热量传递给开式水系统或辅机冷却塔，最终释放到环境中。闭式冷却水系统通常配置两台100％容量的闭式冷却水泵、换热设备(两台65％～100％的水水换热器或一套干冷塔、湿冷塔及干湿联合冷却塔)、一台20m³闭式循环冷却水膨胀水箱和管道阀门等组成，系统设计压力0.6～1.0MPa.g。

对于采用高位布置的机组，若满足高层布置的辅机冷却水的压力需求，会导致整个辅机冷却水系统的压力升高，带来辅机换热器承压安全性和设备投资以及厂用耗电量的增加。

目前针对高位机组有两种方案：

一、采用高、低两套辅机冷却水系统。对于高位机组采用高压的辅机冷却水系统，低压采用低压的辅机冷却水系统。如现有一种高低位布置的辅机冷却水系统的制作方法，属于采用高、低压两套辅机冷却水系统方案，与常规设置一套辅机冷却水系统方案，采用冷却水泵入口定压不同，高、低压两套辅机冷却水系统均采用冷却水泵出口定压或是理解为对应的冷却塔入口定压。

二、采用一套全闭式冷却水系统，泵出口定压。

该方案结合冷却水系统设置，为了避免冷却水系统由于按常规的冷却水泵入口定压导致的整个冷却水系统的设计压力(泵入口压力与泵的关闭扬程之和)提高，采用了冷却水泵出口定压，使整个系统的压力维持在系统的定压值附近。如现有一种高位布置的辅机冷却水系统的制作方法，属于采用一套辅机冷却水系统方案，与常规设置的辅机冷却水系统方案采用的冷却水泵入口定压不同，高位布置的辅机冷却水系统采用冷却水泵出口定压或是理解为冷却塔入口定压。该系统采用高位水箱和高位冷却水塔，冷却水泵出口定压，由两台100％容量的辅机循环冷却水泵、一台20m³闭式循环冷却水膨胀水箱及向各冷却设备提供冷却水的供水管道、关断阀、控制阀等组成。

对于目前现有的高位布置机组的两种闭式冷却水系统，有以下缺陷：

①对于采用高、低两套辅机冷却水系统方案，系统运行控制复杂，系统设设备投资升高。高位辅机冷却水系统的冷却设备承压能力升高，使得冷却设备的安全裕量减小，特别是对相应专利中适用的干冷塔的换热翅片管的安全和投资影响较大。随着高位机组汽机房运转层进一步提高的超大容量机组，该方案的适用性需要进一步论证。

②对于采用一套高位冷却水塔的辅机冷却水系统，并由冷却水泵出口定压的方案，虽然高位冷却水塔可以降低冷冷却塔换热管的设计压力，但冷却水塔高位布置会增加整个水塔的土建费用。同时由于汽轮发电机组及很多辅机设备为高位布置，使得高位水箱的布置位置较高，约为65m以上，整个闭式水系统相对于常规低位厂房设计的辅机冷却水系统的设计压力还是提高了～20mH₂O左右，使得低位冷却设备的安全裕量减小，投资增加。系统采用的是全容量闭式冷却水泵，且机组正常运行时闭式循环水泵的轴功率加大。随着高位机组汽机房运转层进一步提高的超大容量机组，该方案的适用性需要进一步论证。

③上述两个方案均采用冷却水泵出口定压的方式会影响冷却水回水压力，带来远端设备的冷却水回水不畅，影响换热效果。另外，由于高位定压水箱的布置位置较高，冷却水泵出口定压会导致泵出口关断阀和泵本体的设计压力高于常规低位厂房的冷却水泵的设计压力。

因此需要设计一种适用于全高位或高低位结合布置机组的闭冷水系统方案，以满足高位布置机组的用水。

实用新型内容

本实用新型提供一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，具有定压水箱和两级闭式水泵，通过控制两级闭式水泵的启闭，满足低位辅机和高位辅机的用水要求，以及高位回水还通过压力阀调控回水压力，保证高位系统的工作压力和回水的压力相匹配，保证系统的安全稳定运行。

本实用新型所采用的技术手段如下所述：

一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，具有高位辅机、低位辅机和换热装置，换热装置的出水总管分为第一支路和第二支路，第一支路与低位辅机相连，第二支路与高位辅机相连；以及具有定压膨胀水箱，定压膨胀水箱的第一出水管连接至第一支路与第二支路分叉口和换热装置之间的出水总管上，以及在定压膨胀水箱的第一出水管和第一支路与第二支路分叉口之间的出水总管上设置有第一闭式水泵，在第二支路上还设置有第二闭式水泵。

作为优选，该第一闭式水泵具有第一扬程，该第一扬程和定压膨胀水箱的设计高度满足低位辅机上水和克服低位辅机系统阻力需求。

作为优选，该低位辅机的第二出水管与换热装置的进水口相连，且在该第二出水管上设置有逆止阀。

作为优选，在第一支路上设置有流量调节阀。

作为优选，该第二闭式水泵具有第二扬程，第一扬程、第二扬程和定压膨胀水箱的高度之和大于高位辅机的高度。

作为优选，还具有控压水箱，高位辅机的第三出水管连接至该控压水箱，该控压水箱的第四出水管连接至逆止阀和换热装置进水口之间的第二出水管上。

作为优选，该控压水箱的第四出水管上还设置有压力匹配阀，以及该控压水箱内的上部还设置有溢流出水口，且该控压水箱内的水位高度略高于高位布置机组最高用水点的高度。

作为优选，该换热装置为水水换热器或冷却塔。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果如下：

本方案采用分级升压，回水定压方案，具备了传统闭式水系统的优点，保证冷水设备的承压能力不提升，控制系统成熟可考虑，满足低位系统的低压力设计运行要求，同时保证高压系统的压力要求。本方案降低一级闭式水主泵的扬程，减少功率损耗，具有节能减排的功效。二级串联升压保证高位或远端用户的压力需求，同时配置了高位排水控制装置，保证相关设备用水压力需求和与低位回水压力匹配需求，保证系统的安全稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型闭冷水系统一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型闭冷水系统另一实施例的结构示意图。

其中：

1高位辅机，2低位辅机，3水水换热器，4冷却塔，5出水总管，6第一支路，7第二支路，8定压膨胀水箱，9第一出水管，10第一闭式水泵，11第二闭式水泵，12第二出水管，13进水口，14逆止阀，15流量调节阀，16控压水箱，17第三出水管，18第四出水管19压力匹配阀，20溢流出水口。

具体实施方式

本实用新型提供一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，如图1及图2所示，具有高位辅机1、低位辅机2和换热装置，在换热装置的出水总管5分为第一支路6和第二支路7，第一支路6与低位辅机2相连，第二支路7与高位辅机1相连；以及具有定压膨胀水箱8，定压膨胀水箱8的第一出水管9连接至第一支路6与第二支路7分叉口和换热装置之间的出水总管5上，以及在定压膨胀水箱8的第一出水管9和第一支路6与第二支路7分叉口之间的出水总管5上设置有第一闭式水泵10，在第二支路7上还设置有第二闭式水泵11。

其中，该第一闭式水泵10具有第一扬程，该第一扬程和定压膨胀水箱8的设计高度满足低位辅机2高度和克服低位辅机系统阻力需求。这样定压膨胀水箱8提供的水经第一闭式水泵10，可以满足所有低位辅机2和辅机冷却塔4的上水需求。

优选的，该低位辅机2的第二出水管12与换热装置的进水口13相连，其中该第二出水管12是指所有低位辅机2的出水管路汇集而成的一第二出水管12，且在该第二出水管12上设置有逆止阀14，控制低位冷却设备的冷却水回水流入冷却塔4入口。

其中，在第一支路6上设置有流量调节阀15，用于调控流量来匹配低位辅机2设备需要的冷却水流量。

以及，该第二闭式水泵11具有第二扬程，第一扬程、第二扬程和定压膨胀水箱8的高度之和大于高位辅机1的高度，这样定压膨胀水箱8提供的水经第一闭式水泵10和第二闭式水泵11，可以满足高位工业水用户的用水需求，其第一闭式水泵10和第二闭式水泵11的数量和扬程可根据实际工程需要进行设定。

在另一实施例中，该第二支路7上也可设置有调节阀，用于调控流量来匹配高位辅机1设备需要的冷却水流量，也即通过各调节阀的调控，以实现适用于全高位或高低位布置机组。

以及如图1所示，还具有控压水箱16，高位辅机1的第三出水管17连接至该控压水箱16，其中该第三出水管17是指所有高位辅机1的出水管路汇集而成的一第三出水管17，该控压水箱16的第四出水管18连接至逆止阀14和换热装置进水口13之间的第二出水管12上。

优选的，该控压水箱16的第四出水管18上还设置有压力匹配阀19，用于控制高位水的排水压力，保证高位系统的工作压力和回水的压力相匹配，以及该控压水箱16内的上部还设置有溢流出水口20，控制控压水箱16内的排水液面高度，且该控压水箱16内的水位高度略高于高位布置机组最高用水点的高度。

该换热装置为如图1所示的水水换热器3或如图2所示的冷却塔4，即该系统可适用于高位机组、由空冷塔冷却的辅机全闭式冷却水系统，也可适用于高位机组、辅机冷却采用开闭式结合的闭式冷却水系统。

根据上述，提供以下一具体实施例：

一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其按照高位厂房冷却设备的布置位置将冷却水用户分为两类：高位冷却水用户、低位冷却水用户，高位冷却水用户的最高点用户为发电机的氢气冷却器，通常高于汽轮发电机组运转层4～5m。下面暂按汽轮发电机组运转层标高65.0m，进行相关系统设备选型描述，本领域技术人员可使用根据具体工程实际对本实用新型做出适应性修改，以适应各种具体的实际情况，这些修改也划入本实用新型的保护范围。

其中，闭式水定压膨胀水箱8布置高度在32.0m，当然其可以根据工程具体情况确定，应满足所有低位辅机2和辅机冷却冷却塔4的上水需求，定压点设置在第一闭式水泵10前，第一水泵扬程～30mH₂O，其可根据工程实际水量和管道布置调整，第二闭式水泵11扬程设计在18mH₂O，高位水用户设置高位排水控压水箱16，控制控压水箱16内液面高度70.0m，高于最高用水点0.5～1m。根据工程经验，第一闭式水泵10选用30mH₂O扬程可以满足低位闭式水用户冷却水循环要求。考虑到闭式(定压)膨胀水箱的布置高度，可以通过闭式水箱给系统上水和补水。低位系统上满水后，开启串联第二闭式水泵11向高位工业水用户注水。机组正常运行时，可通过控制高、低位冷却水流量调节阀15来匹配高、低位辅机2设备需要的冷却水流量；高位冷却设备的冷却水回水接入高位排水控压水箱16，通过高位排水控压水箱16流入冷却塔4入口，在高位排水控压水箱16出口第四出水管18上设置压力匹配阀19或减压调节阀，控制高位水的排水压力，保证高位系统的工作压力和回水的压力匹配。闭式水定压膨胀水箱8的水位32.0m，两级串联的水泵扬程之和为48m，供水压力相对于地面高度为80.0m，与高位冷却水排水装置高差10m，满足高位冷却水用户的水循环需要，且同时保证氢气冷却器能全充满水。

Claims (8)

1.一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，具有高位辅机(1)、低位辅机(2)和换热装置，其特征在于，换热装置的出水总管(5)分为第一支路(6)和第二支路(7)，第一支路(6)与低位辅机(2)相连，第二支路(7)与高位辅机(1)相连；以及具有定压膨胀水箱(8)，定压膨胀水箱(8)的第一出水管(9)连接至第一支路(6)与第二支路(7)分叉口和换热装置之间的出水总管(5)上，以及在定压膨胀水箱(8)的第一出水管(9)和第一支路(6)与第二支路(7)分叉口之间的出水总管(5)上设置有第一闭式水泵(10)，在第二支路(7)上还设置有第二闭式水泵(11)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，该第一闭式水泵(10)具有第一扬程，该第一扬程和定压膨胀水箱(8)的设计高度满足低位辅机(2)上水和克服低位辅机(2)系统阻力需求。

3.根据权利要求2所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，该低位辅机(2)的第二出水管(12)与换热装置的进水口(13)相连，且在该第二出水管(12)上设置有逆止阀(14)。

4.根据权利要求3所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，在第一支路(6)上设置有流量调节阀(15)。

5.根据权利要求4所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，该第二闭式水泵(11)具有第二扬程，第一扬程、第二扬程和定压膨胀水箱(8)的高度之和大于高位辅机(1)的高度。

6.根据权利要求5所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，还具有控压水箱(16)，高位辅机(1)的第三出水管(17)连接至该控压水箱(16)，该控压水箱(16)的第四出水管(18)连接至逆止阀(14)和换热装置进水口(13)之间的第二出水管(12)上。

7.根据权利要求6所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，该控压水箱(16)的第四出水管(18)上还设置有压力匹配阀(19)，以及该控压水箱(16)内的上部还设置有溢流出水口(20)，且该控压水箱(16)内的水位高度高于高位布置机组最高用水点的高度。

8.根据权利要求1所述的一种适用于全高位、高低位布置机组的闭冷水系统，其特征在于，该换热装置为水水换热器(3)或冷却塔(4)。