一种直接空冷机组夏季降背压装置的制作方法

本实用新型属于火电厂冷却系统技术领域，尤其是涉及一种直接空冷机组夏季降背压装置。

背景技术：

直接空冷系统由于具有节水量大的优势，在我国西北以及缺水富煤地区得到了广泛的应用，但是在节水的同时，由于空气换热系数低，导致直接空冷机组在夏季背压偏高，最高时能达到50kPa，甚至设计时专门设计有夏季带不满负荷情况。很多北方地区由于夏季温度偏高，高于设计值，使得在夏季要求满发的时候因为背压过高导致机组不能满发，造成了经济性的损失，为了消除空冷机组这个缺点，很多厂对此进行了大量的改造，然而收效甚微，效果最为明显是尖峰冷却装置。尖峰冷却装置的布置受到许多方面的制约，导致很多厂无法进行改造，一是尖峰冷却需要在夏季耗水，违背了空冷岛设计的本意，二是尖峰冷却装置需要加装单独的机力通风塔，占地面积大，很多厂不具备这样的条件。

直接空冷系统夏季高负荷带不满，许多人进行了研究，包括流场的均匀性等，夏季背压高的原因是由于夏季环境温度高，导致顺流区蒸汽被冷凝为水的蒸汽量减少，这就导致进入逆流区蒸汽量远大于设计值，逆流区由于设计散热面积有限，导致不能冷却这么多的热负荷，夏季工况下，蒸汽温度能够达到70-80度，由于逆流区大量未凝结的蒸汽从水环真空泵抽气口进入，一方面冷凝放热导致泵内水环工作液温度升高，另一方面使得叶片与蒸汽摩擦生热产生大量的热量，同时导致工作液内的矿物质由于升温而析出，影响真空泵性能。水环真空泵的出力效率与所输送气体的状态、密封水温度和性质有关，可得到的最大真空度就取决于密封水温度所对应的汽化压力，随着吸气温度越高，导致水环工作液温度越高则会导致水环真空泵的抽气能力降低，不凝结气体不断聚集，因此在夏季会发生机组背压降不下去的现象。

最新的环保要求，发电企业要对烟囱进行“消白烟”，由于国内湿法脱硫装置的大量应用，导致了在脱硫装置后烟气温度较低，约40度左右，低温的烟气一方面会对设备造成腐蚀，另一方面会造成感官上的不环保，为此国内都在积极探索如何对烟囱进行“消白烟”。烟囱“消白烟”，最为直接的方法就是将脱硫装置后的烟气温度加热到80度，这时就完全可以达到消除白烟的目的。发电厂有很多废热由于温度相对较低，直接排放，导致很多余热被浪费，对这些余热进行回收利用，能够提高机组的经济性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出一种直接空冷机组夏季降背压装置，能够有效降低直接空冷机组夏季背压，同时延长水环真空泵的使用寿命，提高真空泵的运行效率，在冬季能够减少逆流区的冻结情况；且利用余热辅助“消白烟”，提高环保效率和经济性。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。

一种直接空冷机组夏季降背压装置，包括蒸汽分配管、顺流区散热器、逆流区管式换热器、凝结水联箱和蒸汽联箱，所述蒸汽分配管与所述凝结水联箱上下并列设置，所述蒸汽分配管和所述凝结水联箱之间通过顺流区散热器连通；所述逆流区管式换热器的管程内为蒸汽，壳程内为冷却水，所述逆流区管式换热器的蒸汽入口与所述凝结水联箱连通，所述逆流区管式换热器的蒸汽出口与所述蒸汽联箱连通，所述蒸汽联箱通过抽真空管道连接有水环真空泵。

另外，本实用新型提供的直接空冷机组夏季降背压装置还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述抽真空管道上设置有第一换热器。

优选的，所述凝结水联箱通过供水管与所述逆流区管式换热器的冷却水入口连通。

优选的，还包括脱硫塔、第二换热器和烟囱，所述脱硫塔通过净烟管道与所述烟囱连通，所述第二换热器设置于净烟管道上，所述第二换热器的冷却水入口与所述凝结水联箱连通，所述第二换热器的冷却水出口与所述逆流区管式换热器的冷却水入口连通。

优选的，所述供水管设置有低品位热源入口。

优选的，所述第二换热器与所述烟囱之间设置有第三换热器，第三换热器的换热管内为高品位热源。

与现有技术对比，本实用新型的有益效果如下：

(1)不同于常见的利用均匀流场等方式降低直接空冷机组夏季背压的方式，本实用新型充分分析了直接空冷机组夏季背压偏高，机组负荷带不满的根本原因，从提高水环式真空泵运行效率的角度进行考虑，提出在逆流区利用管式换热器来对未凝结蒸汽进行冷凝，使进入水环真空泵的蒸汽温度降低，使水环真空泵工作液温度维持较低水平，进而提高水环真空泵运行效率，解决直接空冷机组夏季背压降不下去的问题。

(2)该装置通过水和蒸汽换热，夏季引入冷却水能够有效降低直接空冷机组夏季背压，延长水环真空泵的使用寿命，提高真空泵的运行效率；冬季通过引入厂内含余热的水能够防止逆流区由于蒸汽流量少而导致的管道冻结问题。

(3)充分利用厂内废热和逆流区冷端余热，对湿法脱硫后的烟气进行加热，达到“消白烟”的目的，在夏季降低机组背压，提高机组出力的同时达到了环保的目的，利用了废热，一举多得，环保性和经济性都得到了保证。

(4)该装置改造可行性较高，不同于尖峰冷却装置，该装置能够利用市面上常见的换热器和管道构成，占地面积完全可以忽略，对电厂包容性强，不需要电厂有额外的空余场地，投资很少。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1是本实用新型的直接空冷机组夏季降背压装置的一种实施例的结构示意图。

以上图中：1、蒸汽分配管；2、顺流区散热器；3、逆流区管式换热器；4、凝结水联箱；401、供水管；402、低品位热源入口；5、蒸汽联箱；6、水环真空泵；601、抽真空管道；602、第一换热器；7、脱硫塔；8、净烟管道；801、第二换热器；802、第三换热器；9、烟囱。

具体实施方式

参考图1，本实用新型的直接空冷机组夏季降背压装置，包括：蒸汽分配管1、顺流区散热器2、逆流区管式换热器3、凝结水联箱4和蒸汽联箱5，蒸汽分配管1与凝结水联箱4上下并列设置，蒸汽分配管1和凝结水联箱4之间通过顺流区散热器2连通；逆流区管式换热器3的管程内为蒸汽，壳程内为冷却水，逆流区管式换热器3的蒸汽入口与凝结水联箱4连通，逆流区管式换热器3的蒸汽出口与蒸汽联箱连通，蒸汽联箱通过抽真空管道601连接有水环真空泵6。

在以上实施例中，蒸汽分配管1内的蒸汽经过顺流区散热器2与外界空气换热后冷凝的水进入凝结水联箱4内，未凝结的蒸汽通过水环真空泵6的抽吸作用进入逆流区。由于夏季环境温度较高，顺流区换热效率低，导致顺流区蒸汽被冷凝为水的蒸汽量减少，这就导致进入逆流区蒸汽量远大于设计值，逆流区由于设计散热面积有限，导致不能冷却这么多的热负荷，蒸汽温度达到70-80℃，本实用新型通过将空冷岛内逆流区的翅片管束换成逆流区管式换热器3，逆流区管式换热器3接触面积较大，不受环境温度、风温、风速和风向的影响，因此对逆流区未凝结蒸汽的凝结效果好，提高逆流区换热效率；逆流区管式换热器3壳程内为冷却水，水的比热容大，换热效果好；通过管式换热器和冷却水换热介质两方面来提高换热效率，降低进入水环真空泵6的蒸汽温度，进而提高水环真空泵6的出力，提高机组真空度，降低机组夏季背压，提高机组在夏季的带负荷能力。在冬季环境温度较低时，逆流区未凝结的蒸汽流量很小，低于最低流量限制，普通的逆流区设计极容易导致冬季逆流区管束的冻结，本实用新型可将逆流区管式换热器3与其他余热换热器串联，在冬季利用其他较高温度的余热来加热循环水，进而加热逆流管束，防止冬季管束冻结的作用。

本实用新型的直接空冷机组夏季降背压装置，还具有以下附加实施例：

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，抽真空管道601上竖直设置有第一换热器602。

在以上实施例中，抽真空管道601上设置有第一换热器602，第一换热器602的换热管内为冷却水，换热管外为未凝结蒸汽，未凝结蒸汽与冷却水换热后，降温后的未凝结蒸汽进入水环真空泵6，从而提高水环真空泵6的出力，降低众多直接空冷机组夏季背压，提高机组在夏季的带负荷能力；换热后冷凝的凝结水落入蒸汽联箱5，并通过逆流区管式换热器3的换热管落入凝结水联箱4，随凝结水联箱4内的冷凝水一起再利用，节省水资源。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，凝结水联箱4通过供水管401与逆流区管式换热器3的冷却水入口连通。

在以上实施例中，凝结水联箱4通过供水管401与逆流区管式换热器3的冷却水入口连通，使凝结水联箱4中的凝结水能够用于逆流区管式换热器3中蒸汽的降温冷凝，实现水资源再利用。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，还包括脱硫塔7、第二换热器801和烟囱9，脱硫塔7通过净烟管道8与烟囱9连通，第二换热器801设置于净烟管道8上，第二换热器801的冷却水入口与凝结水联箱4连通，第二换热器801的冷却水出口与逆流区管式换热器3的冷却水入口连通。

在以上实施例中，在夏季环境温度较高时，凝结水联箱4内凝结水为50-60℃左右，该部分余热用于加热脱硫塔7排出的40℃左右的净烟气，使净烟气温度升高，达到一定的辅助消白烟作用；而凝结水与净烟气换热后温度降低从逆流区管式换热器3的冷却水入口进入逆流区管式换热器3，继续对逆流区的蒸汽进行降温，实现了凝结水联箱4内凝结水的循环利用和余热利用，且起到辅助消白烟的作用。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，供水管401设置有低品位热源入口402。

在以上实施例中，供水管401设置有低品位热源入口402，将除氧器连续排汽等余热热源与水换热后，加热后的水作为低品位热源从低品位热源入口402汇入供水管401内，使低品位热源的余热与凝结水联箱4内的凝结水余热在供水管401内混合叠加后用于加热净烟气，增加对净烟气的消白烟作用。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，第二换热器801与烟囱9之间设置有第三换热器802，第三换热器802的换热管内为高品位热源。

在以上实施例中，第二换热器801与烟囱9之间设置有第三换热器802，第三换热器802内为高品位热源如锅炉定排或连排的排水，第三换热器802换热管内为锅炉定排或连排的排水(温度在200℃左右)，第三换热器802换热管外为锅炉净烟(温度40℃左右)，通过锅炉定排或连排的排水对脱硫净烟气进行进一步加热，使净烟气温度达到80℃以上，达到彻底消白烟的作用。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些改动和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。