一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统的制作方法
【专利摘要】一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，它涉及一种宽适应性空冷系统，具体涉及一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统。本发明为了解决现有空冷系统机组背压不易控制容易超限，且供热期热负荷频繁波动导致的热网热负荷与机组供热量不匹配的问题。本发明的主凝汽器通过第一管路与低压缸乏汽出口连接，主凝汽器的循环冷却水入口与空冷塔的循环冷却水出口连接，主凝汽器的循环冷却水出口通过第二管路与附加凝汽器的循环冷却水入口连接，附加凝汽器的循环冷却水出口通过循环水泵与空冷塔的循环冷却水入口连接，第一管路通过抽汽装置与附加凝汽器连接，主凝汽器和附加凝汽器分别各通过一个凝结水泵与第三管路连接，第三管路与低压加热器连接。本发明属于发电系统领域。
【专利说明】
一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种宽适应性空冷系统，具体涉及一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，属于发电系统领域。
【背景技术】
[0002]空冷技术是一种以节水为目的的火电厂冷却技术，是一种以空气取代水为冷却介质的冷却方式，它直接或间接的用空气来冷却汽轮机排除的乏汽。我国地域辽阔，水、煤炭等资源分布极不均衡，在我国华北、西北等富煤缺水地区，发电厂的空冷技术作为一种最有效的节水型火力发电技术，得到了极为广泛的应用。据统计，采用空冷技术后，火电厂可以节约用水75%?80%，600丽机组的耗水量可以降低到360m3/h左右。空冷技术的开发研究被国家发展和改革委员会列为重点科技攻关项目，国家电网公司在《活力发电厂“十一五”节水计划》明确提出，要积极研究空冷技术，在缺水地区推广应用。
[0003]截止目前，应用于发电厂的空冷系统主要有3种，即直接空冷系统、带表面式凝汽器的间接空冷系统又简称为哈蒙系统和带混合式凝汽器的间接空冷系统又简称为海勒系统。直接空冷系统是汽轮机乏汽与环境空气直接进行热交换；间接空冷系统是汽轮机乏汽通过循环冷却水与环境空气进行间接热交换。直接空冷系统都采用机械式通风方式，而两种间接空冷系统主要利用自然通风方式。间接空冷系统是利用双曲线冷却塔的抽吸力作用进行自然通风，将汽轮机乏汽通过循环冷却水与环境空气进行间接热交换。凝汽器中的背压相对稳定，冷却效果较好。对于同一型式汽轮机，其夏季运行的安全性相对较高。我国间接空冷技术成熟较早，只是和湿冷系统相比煤耗较高，且存在占地面积大、初投资高等问题。
[0004]国内经过多年的理论和实践研究，在主要的领域和国际上火电机组改造技术水平是基本相当的，由于我国以火电为主，从某些系统的应用广度和成熟度甚至超过国外相关系统。但是，无论是国外还是国内，空冷系统大范围运行的制约条件依然存在，即如何实现空冷机组宽范围的调控，在节水的同时保证经济性，这是目前国内外关于空冷系统研究的重点问题。
[0005]无论是传统的空冷系统还是新型空冷系统都存在经济性低的问题，为了提高机组运行的经济性，一个重要的手段就是减少冷源损失。一种方案是将循环水的余热利用热栗进行蓄能，然后将热栗储存的热能加热热网循环水，从而达到减少冷源损失的目的。但是这种方案存在一系列的问题，首先，改造成本高，热栗系统占地面积大，需要匹配独立的厂房或车间，此外，多台热栗联网运行会对机组产生影响，一台设备发生问题，会牵连到其他设备甚至影响主机的运行。由于空冷机组背压高，利用空冷机组进行高背压供热是也是余热利用的重要手段。然而，由于冬季供热期背压相对于纯凝工况高，纯凝工况下运行的叶片强度无法达到高背压工况需求，且高背压末级叶片工作在湿蒸汽区域，对末级叶片损伤极大，因此进行高背压供热必须对设备进行改造。目前可行的高背压供热改造方案有:双轴汽轮机在冬季甩掉低压缸进行直接供热;或者采用冬季、夏季两套转子方案，间接空冷机组夏季采用湿冷叶片转子正常运行，冬季换用高背压叶片转子进行供热。这几种改造方案虽然能够满足不同工况条件下设备的安全稳定运行，但需要两套转子，进行冬夏季轮换，投资和维护成本巨大，也会对设备的检修和维护带来极大的不便。之所以采用双转子等变结构的方案进行空冷机组高背压供热，归根结底在于现有空冷机组的调控手段缺乏，导致空冷机组在较大经济性下投运的适应范围很小。如果能够实现对空冷机组背压、温度的调控，即可实现在不同工况下都能够保证空冷机组的经济运行。
【发明内容】
[0006]本发明为解决现有空冷系统机组背压不易控制容易超限，且供热期热负荷频繁波动导致的热网热负荷与机组供热量不匹配的问题，进而提出一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统。
[0007]本发明为解决上述问题采取的技术方案是:本发明包括第一管路、抽汽装置、主凝汽器、第二管路、附加凝汽器、循环水栗、空冷塔、第三管路和两个凝结水栗，主凝汽器通过第一管路与低压缸乏汽出口连接，主凝汽器的循环冷却水入口与空冷塔的循环冷却水出口连接，主凝汽器的循环冷却水出口通过第二管路与附加凝汽器的循环冷却水入口连接，附加凝汽器的循环冷却水出口通过循环水栗与空冷塔的循环冷却水入口连接，第一管路通过抽汽装置与附加凝汽器连接，主凝汽器和附加凝汽器分别各通过一个凝结水栗与第三管路连接，第三管路与低压加热器连接。
[0008]本发明包括第一管路、抽汽装置、主凝汽器、第二管路、附加凝汽器、循环水栗、空冷塔、第三管路、凝结水栗和调压水轮机，主凝汽器通过第一管路与低压缸乏汽出口连接，第一管路通过抽汽装置与附加凝汽器连接，主凝汽器通过第三管路与低压加热器连接，凝结水栗安装在第三管路上，附加凝汽器通过第二管路与第三管路连接，第三管路通过循环水栗与空冷塔的循环冷却水入口连接，空冷塔的循环冷却水出口通过调压水轮机与附加凝汽器和主凝汽器连接。
[0009]进一步的，抽汽装置包括蒸汽压气机、与蒸汽压气机配套的小型汽轮机、第四管路、第五管路和小型汽轮机调节阀门，第一管路通过蒸汽压气机与附加凝汽器连接，蒸汽压气机与小型汽轮机连接，小型汽轮机通过第四管路与机组第四抽汽点连接，小型汽轮机通过第五管路与主凝汽器连接，小型汽轮机调节阀门安装在第四管路上。
[0010]进一步的，抽汽装置可以更换为蒸汽引射器，第一管路通过所述蒸汽引射器与附加凝汽器连接，蒸汽引射器的工作流体入口与机组第四抽汽点连接，蒸汽引射器的引射流体入口与第一管路连接，蒸汽引射器的工作流体入口与机组第四抽汽点连接的管路上设有蒸汽引射器调节阀门。
[0011]进一步的，本发明还包括第六管路、热网循环水栗、第七管路、热网加热器、空冷塔循环水出口阀门、热网循环水出口阀门、空冷塔循环水入口阀门、热网循环水入口阀门和热网换热器，主凝汽器的循环冷却水入口与空冷塔循环冷却水出口之间的管路通过第六管路与热网循环水栗连接，主凝汽器的循环冷却水入口与热网换热器机侧入口之间通过第六管路连接，热网循环水栗和热网循环水出口阀门依次安装在第六管路上，主凝汽器循环水出口与附加凝汽器循环水入口通过第二管路连接，附加凝汽器的循环水出口与空冷塔循环水入口之间连接的管路上依次设有空冷塔循环水入口阀门和循环水栗，附加凝汽器的循环水出口与热网换热器机侧入口通过第七管路连接，热网循环水入口阀门和热网加热器依次安装在第七管路上，热网换热器与热网用户通过管路连接。
[0012]本发明的有益效果是:1、在正常工况时，本发明可以利用抽汽装置对排汽分流量进行调节，实现了对机组背压的控制，解决了空冷机组背压难以控制的问题，并且通过背压的调控，实现了对机组经济性的提升；
[0013]2、在夏季环境温度较高的情况下，本发明可以通过调整抽汽装置的抽汽量调整机组乏汽的分流量，使部分乏汽的凝结热在附加凝汽器内释放，实现了对机组背压的控制，保证在极端工况下背压不超限，极大提高了空冷机组的适用范围；
[0014]3、在冬季空冷机组利用高背压技术进行供热时，机组可以根据热网热负荷的变化，利用抽汽装置对机组的供热能力进行调整，使其可以适应初冬季节与寒冬季节热负荷的较大差异，匹配不同大小的热网，极大提高了空冷机组的适用范围。
【附图说明】
[0015]图1是基于排汽分流的宽适应性哈蒙式间冷机组结构示意图，图2是基于排汽分流的宽适应性海勒式间冷机组结构示意图，图3是利用蒸汽压气机进行抽气分流的哈蒙式间冷机组结构示意图，图4是利用蒸汽压气机进行抽气分流的宽适应性海勒式间冷机组结构示意图，图5是利用蒸汽引射器进行抽汽分流的哈蒙式间冷机组示意图，图6是利用蒸汽引射器进行抽汽分流的海勒式间冷机组示意图；图7是添加附加冷凝器的哈蒙式间冷机组利用高背压供热技术实现供热功能示意图。
【具体实施方式】
[0016]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统包括第一管路1、抽汽装置2、主凝汽器3、第二管路5、附加凝汽器6、循环水栗7、空冷塔8、第三管路9和两个凝结水栗10，主凝汽器3通过第一管路I与低压缸乏汽出口连接，主凝汽器3的循环冷却水入口与空冷塔8的循环冷却水出口连接，主凝汽器3的循环冷却水出口通过第二管路5与附加凝汽器6的循环冷却水入口连接，附加凝汽器6的循环冷却水出口通过循环水栗7与空冷塔8的循环冷却水入口连接，第一管路I通过抽汽装置2与附加凝汽器6连接，主凝汽器3和附加凝汽器6分别各通过一个凝结水栗10与第三管路9连接，第三管路9与低压加热器连接。
[0017]正常工况下，抽汽装置2处于不工作状态，机组低压缸乏汽全部通过第一管路I进入主凝汽器3进行凝结冷却;在外部环境温度升高、机组背压随之升高时，抽汽装置2处于工作状态，通过将部分机组低压缸乏汽抽至附加凝汽器6进行冷却，实现降低主凝汽器3内的压力(即机组背压)，保证机组的背压不超过极限值;针对不同工况，可以通过调整抽汽装置2的工作状态调整抽汽流量。
[0018]【具体实施方式】二:结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统包括第一管路1、抽汽装置2、主凝汽器3、第二管路5、附加凝汽器6、循环水栗7、空冷塔8、第三管路9、凝结水栗10和调压水轮机11，主凝汽器3通过第一管路I与低压缸乏汽出口连接，第一管路I通过抽汽装置2与附加凝汽器6连接，主凝汽器3通过第三管路9与低压加热器连接，凝结水栗10安装在第三管路9上，附加凝汽器6通过第二管路5与第三管路9连接，第三管路9通过循环水栗7与空冷塔8的循环冷却水入口连接，空冷塔8的循环冷却水出口通过调压水轮机11与附加凝汽器6和主凝汽器3连接。本实施方式中主凝汽器3上还设有补水管22。
[0019]正常工况下，抽汽装置2处于不工作状态，机组低压缸乏汽全部通过第一管路I进入主凝汽器3进行凝结冷却;在外部环境温度升高、机组背压随之升高时，抽汽装置2处于工作状态，通过将部分机组低压缸乏汽抽至附加凝汽器6进行冷却，实现降低主凝汽器3内的压力(即机组背压)，保证机组的背压不超过极限值;针对不同工况，可以通过调整抽汽装置2的工作状态调整抽汽流量。
[0020]【具体实施方式】三:结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统的抽汽装置2包括蒸汽压气机2-1、与蒸汽压气机配套的小型汽轮机2-2、第四管路2-3、第五管路2-4和小型汽轮机调节阀门2-5，第一管路I通过蒸汽压气机2-1与附加凝汽器6连接，蒸汽压气机2-1与小型汽轮机2-2连接，小型汽轮机2-2通过第四管路2-3与机组第四抽汽点连接，小型汽轮机2-2通过第五管路2-4与主凝汽器3连接，小型汽轮机调节阀门2-5安装在第四管路2-3上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0021 ]正常工况下，蒸汽压气机2-1、小型汽轮机2-2处于不工作状态，机组低压缸乏汽全部通过第一管路I进入主凝汽器3进行凝结冷却;在外部环境温度升高、机组背压随之升高时，通过打开小型汽轮机调节阀门2-5使机组第四抽汽点抽汽进入小型汽轮机2-2做功，同时带动蒸汽压气机2-1工作，蒸汽压气机2-1工作时可将第一管路I内的机组低压缸乏汽抽入至附加凝汽器6中进行冷却，实现降低主凝汽器3内的压力(即机组背压)，保证机组的背压不超过极限值;对不同的工况可以通过改变小型汽轮机调节阀门2-5的开度调整小型汽轮机2-2做功，从而调整蒸汽压气机2-1的工作状态，实现对排汽分流量的控制。
[0022]【具体实施方式】四:结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统的抽汽装置2可以更换为蒸汽引射器4，第一管路I通过所述蒸汽引射器4与附加凝汽器6连接，蒸汽引射器4的工作流体入口与机组第四抽汽点连接，蒸汽引射器的引射流体入口与第一管路I连接，蒸汽引射器4的工作流体入口与机组第四抽汽点连接的管路上设有蒸汽引射器调节阀门4-1。本实施方式中主凝汽器3上还设有补水管22。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0023]正常工况下，蒸汽引射器4处于不工作状态，机组低压缸乏汽全部通过第一管路I进入主凝汽器3进行凝结冷却；在外部环境温度升高、机组背压随之升高时，通过打开蒸汽引射器调节阀门4-1使机组第四抽汽点抽汽进入蒸汽引射器4，将第一管路I内的机组低压缸乏汽引射至附加凝汽器6中进行冷却，实现降低主凝汽器3内的压力(即机组背压)，保证机组的背压不超过极限值;针对不同工况可以通过调整蒸汽引射器调节阀门4-1的开度调整进入蒸汽引射器4的机组第四抽汽点抽汽量，实现对排气分流量的控制。
[0024]【具体实施方式】五:结合图7说明本实施方式，本实施方式所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统还包括第六管路12、热网循环水栗13、第七管路14、热网加热器15、空冷塔循环水出口阀门16、热网循环水出口阀门17、空冷塔循环水入口阀门18、热网循环水入口阀门19和热网换热器20，主凝汽器3的循环冷却水入口与空冷塔8循环冷却水出口之间的管路通过第六管路12与热网循环水栗13连接，主凝汽器3的循环冷却水入口与热网换热器20机侧入口之间通过第六管路12连接，热网循环水栗13和热网循环水出口阀门17依次安装在第六管路12上，主凝汽器3循环水出口与附加凝汽器6循环水入口通过第二管路5连接，附加凝汽器6的循环水出口与空冷塔8循环水入口之间连接的管路上依次设有空冷塔循环水入口阀门18和循环水栗7，附加凝汽器6的循环水出口与热网换热器20机侧入口通过第七管路14连接，热网循环水入口阀门19和热网加热器15依次安装在第七管路14上，热网换热器20与热网用户21通过管路连接。其它组成及连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0025]机组采用高背压供热技术对外供热时，当热网回水的温度较高时，可能会导致主凝汽器3的压力升高，即机组背压升高，此时通过调整小型汽轮机调节阀门2-5调整小型汽轮机2-2与蒸汽压汽机2-1的工作状态，实现对排汽分流量的调整，控制主凝汽器3内的压力不超限;在供热期内热网用户热需求量波动较大，此时通过调整小型汽轮机调节阀门2-5调整小型汽轮机2-2与蒸汽压汽机2-1的工作状态，实现对排汽分流量的调整，使机组的低压缸乏汽在主凝汽器3与附加凝汽器6中的放热量与热网热需求量匹配。
[0026]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，其特征在于:所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统包括第一管路(1)、抽汽装置(2)、主凝汽器(3)、第二管路(5)、附加凝汽器(6)、循环水栗(7)、空冷塔(8)、第三管路(9)和两个凝结水栗(10)，主凝汽器(3)通过第一管路(I)与低压缸乏汽出口连接，主凝汽器(3)的循环冷却水入口与空冷塔(8)的循环冷却水出口连接，主凝汽器(3)的循环冷却水出口通过第二管路(5)与附加凝汽器(6)的循环冷却水入口连接，附加凝汽器(6)的循环冷却水出口通过循环水栗(7)与空冷塔(8)的循环冷却水入口连接，第一管路(I)通过抽汽装置(2)与附加凝汽器(6)连接，主凝汽器(3)和附加凝汽器(6)分别各通过一个凝结水栗(10)与第三管路(9)连接，第三管路(9)与低压加热器连接。2.—种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，其特征在于:所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统包括第一管路(1)、抽汽装置(2)、主凝汽器(3)、第二管路(5)、附加凝汽器(6)、循环水栗(7)、空冷塔(8)、第三管路(9)、凝结水栗(10)和调压水轮机(11)，主凝汽器(3)通过第一管路(I)与低压缸乏汽出口连接，第一管路(I)通过抽汽装置(2)与附加凝汽器(6)连接，主凝汽器(3)通过第三管路(9)与低压加热器连接，凝结水栗(10)安装在第三管路(9)上，附加凝汽器(6)通过第二管路(5)与第三管路(9)连接，第三管路(9)通过循环水栗(7)与空冷塔(8)的循环冷却水入口连接，空冷塔(8)的循环冷却水出口通过调压水轮机(11)与附加凝汽器(6)和主凝汽器(3)连接。3.根据权利要求1或2所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，其特征在于:抽汽装置(2)包括蒸汽压气机(2-1)、与蒸汽压气机配套的小型汽轮机(2-2)、第四管路(2-3)、第五管路(2-4)和小型汽轮机调节阀门(2-5)，第一管路(I)通过蒸汽压气机(2-1)与附加凝汽器(6)连接，蒸汽压气机(2-1)与小型汽轮机(2-2)连接，小型汽轮机(2-2)通过第四管路(2-3)与机组第四抽汽点连接，小型汽轮机(2-2)通过第五管路(2-4)与主凝汽器(3)连接，小型汽轮机调节阀门(2-5)安装在第四管路(2-3)上。4.根据权利要求1或2所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，其特征在于:抽汽装置(2)可以更换为蒸汽引射器(4)，第一管路(I)通过所述蒸汽引射器(4)与附加凝汽器(6)连接，蒸汽引射器(4)的工作流体入口与机组第四抽汽点连接，蒸汽引射器的引射流体入口与第一管路(I)连接，蒸汽引射器(4)的工作流体入口与机组第四抽汽点连接的管路上设有蒸汽引射器调节阀门(4-1)。5.根据权利要求3所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统，其特征在于:所述一种基于排汽分流的宽适应性空冷系统还包括第六管路(12)、热网循环水栗(13)、第七管路(14)、热网加热器(15)、空冷塔循环水出口阀门(16)、热网循环水出口阀门(17)、空冷塔循环水入口阀门(18)、热网循环水入口阀门(19)和热网换热器(20)，主凝汽器(3)的循环冷却水入口与空冷塔(8)循环冷却水出口之间的管路通过第六管路(12)与热网循环水栗(13)连接，主凝汽器(3)的循环冷却水入口与热网换热器(20)机侧入口之间通过第六管路(12)连接，热网循环水栗(13)和热网循环水出口阀门(17)依次安装在第六管路(12)上，主凝汽器(3)循环水出口与附加凝汽器(6)循环水入口通过第二管路(5)连接，附加凝汽器(6)的循环水出口与空冷塔(8)循环水入口之间连接的管路上依次设有空冷塔循环水入口阀门(18)和循环水栗(7)，附加凝汽器(6)的循环水出口与热网换热器(20)机侧入口通过第七管路(14)连接，热网循环水入口阀门(19)和热网加热器(15)依次安装在第七管路(14)上，热网换热 器(20)与热网用户(21)通过管路连接。
【文档编号】F28B7/00GK105840251SQ201610265040
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】于达仁, 刘金福, 万杰, 李兴朔, 程江南, 李飞
【申请人】哈尔滨工业大学