[發明專利]一種用于直接空冷系統的節能冷卻裝置

有效

• 申請號: 201410387714.2
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104197737A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 崔增光;李寧;李林鳳;劉勇;張信榮
• 申請（專利權）人: 北京大學工學院包頭研究院
• 主分類號: F28B1/06
• 分類號: F28B1/06;F28C3/02;F28F25/06;F28F27/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種節能冷卻裝置，特別涉及一種用于直接空冷系統的節能冷卻裝置。

背景技術

隨著全球水資源危機的日益加劇，空冷發電技術應運而生，并在近年來得到迅速發展。火電廠是水資源消耗大戶，其耗水量占工業總耗水量的20％左右。我國華北、西北、東北地區是煤炭主產地，但是水資源嚴重短缺，成為電力發展、經濟建設的制約因素。

與常規的濕式冷卻技術相比，空冷技術最大的優點是節水，采用空冷機組可使發電廠用水減少80％，甚至高達85％。

直接空冷是以空氣代替水作為冷卻介質對汽輪機排氣進行冷卻，用空冷凝汽器代替傳統的水冷凝汽器。由于直接空冷系統是直接利用干空氣進行冷卻，因此，直接空冷機組的冷卻能力取決于進入空冷器的空氣溫度，在夏季，空氣溫度較高，這將導致空冷器冷卻能力下降，造成機組的真空度降低，背壓升高，機組的實際出力低于設計出力，降低了機組的經濟性和安全性。因此，直接空冷機組在夏季高溫時段出力下降，不能滿負荷運行是我國空冷機組的一個普遍問題。

目前解決直接空冷系統夏季負荷受限問題的技術有兩類：一類是不對原有的空冷系統進行改造，新增一套尖峰冷卻裝置分擔空冷負荷；另一類是通過加裝冷卻裝置提高空冷系統在高溫環境下的換熱性能。

通過另建一套尖峰冷卻裝置分擔空冷負荷的方法，是將機組排汽系統中抽取部分比例的蒸汽排入增設的尖峰冷卻系統中。該系統在夏季高溫時段的投入使用，可以有效補償空冷系統冷卻能力的不足，解決負荷受限的問題。新增的冷卻系統通常采用濕冷裝置，從而形成干濕聯合冷卻的方式。這種方法目前應用極少，主要原因是成本太高，不僅需要高昂的初始投資成本，而且運行成本也非常高。

通過加裝冷卻裝置提高空冷系統在高溫環境下換熱特性的方法，目前有蒸發冷卻和噴霧冷卻兩種方法。蒸發冷卻的原理是將霧化的除鹽水直接噴在換熱器表面，利用水氣化吸熱降低換熱器表面溫度，從而增強換熱器的換熱效果；噴霧冷卻的原理是將霧化的除鹽水噴在冷卻風機的出口或入口，利用水氣化吸熱降低換熱器周圍空氣的溫度，沒有氣化的水滴依靠空氣流動攜帶進入空冷器表面吸熱，從而提高空冷器換熱性能，達到降低機組背壓的目的。這兩種冷卻方法的最大區別是除鹽水的用量，噴霧冷卻除鹽水的耗用量一般是蒸發冷卻的好幾倍。但是這兩種方法均存在下述缺點：1)浪費除鹽水，冷卻水噴淋到大氣中，不能回收，使得機組耗水量增大，增加運行成本；2)噴水后冷卻空氣濕度加大，散熱器翅片管表面濕度加大，空氣中的灰塵更容易粘附在散熱器翅片管上，造成翅片管容易臟污，降低換熱效率；3)在實際應用中，如果噴霧器安裝位置或噴淋系統設計不合理而達不到噴淋效果，將導致噴淋系統耗水量過大，甚至比同等條件下濕冷機組的耗水量還多，并在空冷島下方形成“雨區”。

為了克服上述缺點，中國專利文獻CN102564157B公開了一種直接空冷系統節能冷卻裝置，其特點是噴淋冷卻過程是在蒸汽管道內進行，而不是傳統的在空冷凝汽器上或者周圍空氣中進行。其技術方案詳見圖1。

CN102564157B公開的直接空冷系統節能冷卻裝置，在汽輪機低壓缸(10)的排汽管上升管道(12)即空冷凝汽器進汽管道上加裝有與除鹽水箱(17)的除鹽水相連通的噴水裝置。該發明的空冷系統在環境溫度較高、機組高背壓條件下運行時，直接對空冷凝汽器的進汽進行冷卻，可以降低機組背壓，達到節能降耗、提高機組出力的目的。該技術是通過在汽輪機排汽管上升管道內加裝霧化噴水裝置，將除鹽水霧化引入空冷凝汽器的進汽中，從而降低空冷凝汽器的熱負荷，提高機組運行的真空度。

CN102564157B公開的直接空冷系統節能冷卻裝置由于采用在排汽管內噴淋，就克服了現有的通過加裝冷卻裝置提高空冷系統在高溫環境下換熱特性的方法所存在的缺點。

發明內容

但是，本發明人在實踐中發現，該技術存在一個明顯的缺點，因為該裝置是在汽輪機排汽上升管道內進行噴霧冷卻，而上升管道是汽輪機的主排汽管道，這將增大主排汽管道內的蒸汽量和乏汽的流動阻力，從而增加汽輪機的排氣阻力，導致汽輪機效率降低。

為了克服現有技術中存在的問題，本發明提供了一種用于直接空冷系統的節能冷卻裝置，其其特征在于，其包括：

主排汽管，汽輪機排出的蒸汽流入主排汽管；

上升管，上升管與主排汽管連通，豎直向上，蒸汽由主排汽管進入上升管向上流動；

水平分配管，水平分配管一端與上升管連通，蒸汽由上升管進入水平分配管，水平分配管另一端下部與空冷器管束連通；

空冷器管束，空冷器管束上端與水平分配管連通；以及