[發明專利]一種間接蒸發冷卻式蒸汽輪機乏汽冷卻的系統及方法

在審

• 申請號: 201410806502.3
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104613787A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 謝曉云;江億;馮瀟瀟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F28B1/02
• 分類號: F28B1/02;F28B9/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于蒸發冷卻技術領域，特別涉及一種間接蒸發冷卻式蒸汽輪機乏汽冷卻的系統及方法。

背景技術

蒸汽輪機由水泵、鍋爐、汽輪機和冷凝器等幾大主要部分組成。由蒸汽動力循環可知，提高汽輪機入口蒸汽的溫度或者壓力，可以提高發電效率，但是較高的初參數對設備的耐高溫耐高壓的能力也有較高的要求；降低乏汽壓力也可以提高發電效率，終壓力取決于作為冷凝器冷源的溫度，因此有效降低冷凝器冷源的溫度，對提高發電效率有重要的意義。

目前冷卻蒸汽輪機乏汽的系統包括水冷卻系統(濕冷系統)和空氣冷卻系統(空冷系統)兩大類。

空冷系統是指用空氣冷卻汽輪機排氣的冷卻系統，可以大致分為兩類：直接空冷系統和間接空冷系統。其中間接空冷系統包括混合式凝汽器的間接空冷系統和表面式凝汽器間接空冷系統。

直接空冷系統是利用空氣直接冷卻汽輪機排汽的冷卻系統，比如：(1)專利CN101430168A“提高電站直接空冷系統的冷卻能力的方法及冷卻系統”，將冷卻塔風機電機的變壓器接入電網電壓，提高電機的輸出扭矩，增大風機的調節范圍。(2)專利CN202216572“帶有尖峰冷卻裝置的直接空冷系統”，通過增設尖峰凝汽器達到降低直接空冷機組夏季滿發背壓的目的。總體來說直接空冷系統具有設備少、系統簡單的優點，但是這種系統維持真空困難，受環境影響大。

混合式凝汽器的間接空冷系統中，汽輪機排汽與凝集器與空冷塔之間的循環水混合，小部分重新進入汽輪機組的回熱系統，大部分流入空冷塔被空氣冷卻。表面式凝汽器的間接空冷系統包括循環水和凝結水兩個系統。汽輪機乏汽在表面式凝汽器上被循環水冷卻，循環水在空冷塔中被空氣冷卻。比如：(3)專利CN101063595A“SCAL間接空冷系統”，換熱形式與表面式凝汽器的間接空冷系統相同，兼具混合式凝汽器的間接空冷系統空冷塔體型小、占地省和基建投資少的優點。(4)專利CN102914180A“間接空冷系統及其防凍預暖方法”，在空冷塔周圍設置散熱器，在啟動鍋爐中設有空氣預熱器，以達到空冷系統防凍的目的。

整體來說，直接空冷系統的冷卻效果受環境影響大，間接空冷系統冷卻效果相比直接空冷系統受環境的影響小，但是存在設備多、系統復雜等問題。

水冷系統與具有表面式凝汽器的間接空冷系統相似，不同之處在于它的循環水與空氣直接接觸換熱，而不是在空冷塔中間接換熱。水冷系統是目前火電廠廣泛采用的冷卻系統，它的冷卻效果優于空冷系統，受環境影響小。但是由于它的工作原理是通過直接蒸發冷卻的方式降溫，其冷卻的極限溫度是環境的濕球溫度，冷卻能力有限。因此希望存在一種冷卻方法，在繼承水冷系統優勢的前提下進一步降低冷卻的溫度，提高蒸汽輪機的循環熱效率。

發明內容

本發明提出了一種間接蒸發冷卻式蒸汽輪機乏汽冷卻的系統及方法，進一步降低了冷卻的溫度，提高了蒸汽輪機的發電效率。

本發明所述的系統采用的技術方案為：

該系統由間接蒸發冷水機組和蒸汽動力循環系統組成；所述間接蒸發冷水機組由空氣-水表面式冷卻器、冷水循環泵、填料塔和排風機組成；填料塔從上到下依設置排風機、噴淋系統、填料區、儲液區，在填料塔的儲液區外壁上設置空氣-水表面式冷卻器；儲液區通過系統循環泵及管道與蒸汽動力循環系統中的冷凝器連接，儲液區的冷水將蒸汽動力循環系統中的汽輪機的乏汽冷卻成飽和水，然后返回填料塔的噴淋系統。

第一種連接方式為：所述填料塔的儲液區通過冷水循環泵和管道與空氣-水表面式冷卻器連接，再接入噴淋系統；冷凝器的出水口直接與填料塔的噴淋系統連接。

第二種連接方式為：所述冷凝器的出水口與填料塔的空氣-水表面式冷卻器連接，再接入噴淋系統。

針對上面所述的第一種連接方式，乏汽冷卻方法為：在間接蒸發冷水機組中，進風通過空氣-水表面式冷卻器等濕冷卻后，進入填料塔，與塔頂向下噴淋的冷水進行蒸發冷卻過程，最終作為排風排出；塔頂噴淋的水在填料塔中經過蒸發冷卻被降溫后，落入填料塔的儲液區；儲液區出水的一部分在系統循環泵的作用下，進入蒸汽動力循環系統的冷凝器中冷卻汽輪機的乏汽，另一部分在冷水循環泵的作用下進入空氣-水表面式冷卻器，冷卻進風；之后這兩部分水返回填料塔頂，進行噴淋，完成冷水的循環；

蒸汽動力循環系統中汽輪機的乏汽，在冷凝器中被冷卻水冷卻為飽和水后，繼續壓縮升壓，接著進入鍋爐中被加熱，之后高溫高壓的水蒸氣進入汽輪機中膨脹做功。