一种吸风式直接蒸汽冷却系统的制作方法

本发明涉及电厂蒸汽冷却凝结技术领域，特别是一种吸风式直接蒸汽冷却系统。

背景技术：

蒸汽冷凝过程是电厂基本循环中的一部分，将锅炉燃烧后产生的蒸汽以冷凝水的形式进行回收，然后通过加压水泵加压，冷凝水重新进入锅炉，完成循环过程。目前，实现蒸汽冷凝的方法主要有水冷和空冷两种，空冷又分为直接空冷和间接空冷两种，其中直接空冷依靠风机提供的冷空气完成热交换，使蒸汽降温凝结，实现冷凝水回收循环。直接空冷系统因其设备简单，运行成本低廉，节约水资源等优点而被广泛应用于火电厂蒸汽冷凝回收。

传统的直接空冷蒸汽冷凝系统都采用鼓风式轴流风机提供冷空气，将鼓风式轴流风机设置在换热管下方，冷空气在鼓风式轴流风机的带动下，自下而上穿过换热管，完成热交换。这种布置方式存在以下缺陷：首先，鼓风式轴流风机设于换热管下方，风机风阻较大，需要提高风机功率，进而增加了系统的运行成本；其次，换热效率较低，需要增加换热管的数量来维持电厂的正常运转，设备占地面积大；第三，由于鼓风式轴流风机设置在换热管下方，为保证冷空气进风流畅，需要将支撑平台设置在高位，初期建设成本高，需要大量钢材，进一步的，支撑平台高位布置，受到的横切风较大，横切风会干扰冷空气流动，影响换热效果，且不利于冬季防冻，因此，亟需对直接空冷蒸汽冷凝系统的结构进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种吸风式直接蒸汽冷却系统，能够提高蒸汽冷却系统的换热效率，降低运行成本和初期建设费用，减少设备占地面积，并可以在一定程度上减小横切风对蒸汽冷却系统的影响，提高系统的稳定性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种吸风式直接蒸汽冷却系统包括吸风式轴流风机、若干组换热管束、蒸汽分配管道、冷凝水收集管道、支撑平台和支撑柱。所述换热管束设于支撑平台上，换热管束由若干换热管组成，换热管的一端连接在蒸汽分配管道上，锅炉蒸汽经由蒸汽分配管道进入换热管进行冷凝，换热管的另一端连接在冷凝水收集管道上，遇冷凝结的蒸汽流入冷凝水收集管道，统一进行收集。所述吸风式轴流风机设于换热管束上方，引导冷空气由下至上穿过换热管束，冷空气与换热管中的蒸汽进行热交换，实现蒸汽的冷凝，然后从上方排出，支撑柱设于支撑平台下方，起支撑作用。

在前述的吸风式直接蒸汽冷却系统中，换热管束是重要的组成部件，换热管束的数量根据电厂规模和锅炉机组进行选择。每组换热管束中的换热管平行排列，中间留有空隙，便于通风，同一换热管束中换热管之间的距离。换热管倾斜设置在支持平台上，两端一高一低，换热管较高的一端与蒸汽分配管道连接，换热管较低的一端与冷凝水收集管道连接，便于冷凝水流出，避免冷凝水在换热管中滞留结冰堵塞等，影响蒸汽正常换热。相邻两组换热管束中的换热管分别向两侧倾斜，成v字形布置，即两组相邻的换热管束中换热管较高的一端均向外侧倾斜，换热管与水平方向组成的锐角范围为54°-72°之间，吸风式轴流风机设置在v字形的上方，即相邻两组换热管束之间的上方，且这两组相邻的换热管束中的换热管均为顶端向外倾斜，吸风式轴流风机同时为两组换热管束提供冷空气。高位布置的吸风式轴流风机改善了冷空气的分布，能够使冷空气更均匀地穿过换热管束，提高了换热效率，减少换热管束的散热面积，既能够降低设备建设投资，也可以减少蒸汽冷却系统的占地面积。

本发明为进一步降低能耗，还设置了动能回收式导风筒，动能回收式导风筒与吸风式轴流风机的顶端连接，穿过换热管束和吸风式轴流风机的冷空气通过动能回收式导风筒排出。动能回收式导风筒是一种能够回收动能的导风装置，内部光滑，出口气流均匀流畅，能够进一步降低风机能耗。

本发明还对支撑平台进行了改进设计，支撑平台包括承重架、换热管束支架和风机支架，所述承重架为桁架结构，设于支撑柱上，换热管束支架和风机支架设于承重架上，换热管束支架用于固定换热管束，风机支架用于支撑设置在换热管束上方的吸风式轴流风机。

本发明中支撑柱的高度根据建设地的环境和机组容量调整，如前所述，本发明采用吸风式轴流风机，且风机设置在高位，冷空气进气流畅，采用较低的高度即可满足蒸汽冷却系统的进气要求，本发明降低支撑柱的高度，可以减少初期建设成本，并降低横切风对本系统的不利影响，取消传统蒸汽冷却系统中的挡风板，能够进一步降低建设成本。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：提供了一种吸风式直接蒸汽冷却系统，采用高位设置吸风式轴流风机的方法，改善冷空气的分布情况，提高换热效率，设置动能回收式导风筒，降低蒸汽冷却系统的运行成本，减小建设蒸汽冷却系统的占地面积，同时，降低支撑柱的高度，大幅节省蒸汽冷却系统初期建设的成本，并且较低的支撑柱还能够降低横切风对蒸汽冷却系统的干扰影响，提高蒸汽冷却系统的稳定性。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明中支撑平台的主视图；

图4是传统蒸汽冷却系统的主视图；

图5是传统蒸汽冷却系统的俯视图；

图6是一台吸风式轴流风机和两组换热管束的俯视图。

附图标记的含义：1-吸风式轴流风机，2-换热管束，3-蒸汽分配管道，4-冷凝水收集管道，5-支撑平台，6-支撑柱，7-换热管，8-动能回收式导风筒，9-承重架，10-换热管束支架，11-风机支架。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：如图1所示，一种吸风式直接蒸汽冷却系统包括吸风式轴流风机1、十八组换热管束2、蒸汽分配管道3、冷凝水收集管道4、支撑平台5和支撑柱6。如图6所示，换热管束2设于支撑平台5上，每组换热管束2由六个换热管7平行排列组成，换热管7中间留有空隙，便于冷空气穿过，同一组换热管束2中换热管7之间的距离为0.2mm。换热管7的一端连接在蒸汽分配管道3上，锅炉燃烧产生的蒸汽沿蒸汽分配管道3进入换热管7，换热管7的另一端连接在冷凝水收集管道4上，蒸汽在换热管7中完成热交换，凝结成水，冷凝水流入冷凝水收集管道4中统一收集。所述吸风式轴流风机1设于换热管束2上方，支撑柱6设于支撑平台5下方，支撑柱6的高度为8m。

如图1和图2所示，本实施例中共有9个吸风式轴流风机1，正方形排列，每个吸风式轴流风机1为两组换热管束2提供冷空气，共有18组换热管束2。换热管束2中的换热管7倾斜设置在支撑平台上，换热管7与水平方向组成锐角，换热管7较高的一端连接在蒸汽分配管道3上，换热器7较低的一端连接在冷凝水收集管道4上。相邻的两组换热管束2中的换热管7分别向两侧倾斜，换热管束2成v字形布置，吸风式轴流风机1设置相邻两组换热管7之间的上方，且这两组相邻的换热管束2中换热管7较高的一端均向外侧倾斜，吸风式轴流风机1向为这两组换热管束2提供冷空气。

本发明的实施例2：如图1所示，一种吸风式直接蒸汽冷却系统包括吸风式轴流风机1、换热管束2、蒸汽分配管道3、冷凝水收集管道4、支撑平台5、支撑柱6和动能回收式导风筒8。如图6所示，换热管束2固定设置在支撑平台5上，换热管束2由六个换热管7平行排列组成，换热管7中间留有空隙，便于冷空气穿过，同一组换热管束2中换热管7之间的距离为0.5mm。换热管7倾斜设置，较高的一端连接在蒸汽分配管道3上，锅炉燃烧产生的蒸汽沿蒸汽分配管道3进入换热管7，换热管7较低的一端连接在冷凝水收集管道4上，蒸汽在换热管7中完成热交换，凝结成水，冷凝水流入冷凝水收集管道4中统一收集。所述吸风式轴流风机1设于换热管束2上方，支撑柱6设于支撑平台5下方，支撑柱6的高度为9m。动能回收式导风筒8设置在吸风式轴流风机2的出风口，将完成热交换的空气排出，动能回收式导风筒8能够防止完成换热，温度升高的空气再次从下方进入蒸汽冷却系统，降低热交换效果，还能够回收动能，降低系统能耗。

如图1和图2所示，本实施例中共有9个吸风式轴流风机1，正方形排列，每个吸风式轴流风机1为两组换热管束2提供冷空气，共有18组换热管束2。换热管束2中的换热管7倾斜设置在支撑平台上，换热管7与水平方向组成锐角，换热管7较高的一端连接在蒸汽分配管道3上，换热器7较低的一端连接在冷凝水收集管道4上。相邻的两组换热管束2中的换热管7分别向两侧倾斜，换热管束2成v字形布置，吸风式轴流风机1设置相邻两组换热管7之间的上方，且这两组相邻的换热管束2中换热管7较高的一端均向外侧倾斜，吸风式轴流风机1向为这两组换热管束2提供冷空气。

本发明的实施例3：如图1所示，一种吸风式直接蒸汽冷却系统包括吸风式轴流风机1、换热管束2、蒸汽分配管道3、冷凝水收集管道4、支撑平台5、支撑柱6和动能回收式导风筒8。如图6所示，换热管束2固定设置在支撑平台5上，每组换热管束2由六个换热管7平行排列组成，换热管7中间留有空隙，便于冷空气穿过，同一组换热管束2中换热管7之间的距离为1mm。换热管7倾斜设置，较高的一端连接在蒸汽分配管道3上，锅炉燃烧产生的蒸汽沿蒸汽分配管道3进入换热管7，换热管7较低的一端连接在冷凝水收集管道4上，蒸汽在换热管7中完成热交换，凝结成水，冷凝水流入冷凝水收集管道4中统一收集。所述吸风式轴流风机1设于换热管束2上方，支撑柱6设于支撑平台5下方，支撑柱6的高度为10m。动能回收式导风筒8设置在吸风式轴流风机2的出风口，将完成热交换的空气排出，动能回收式导风筒8能够防止完成换热，温度升高的空气再次从下方进入蒸汽冷却系统，降低热交换效果，还能够回收动能，降低系统能耗。

如图1和图2所示，本实施例中共有9个吸风式轴流风机1，正方形排列，每个吸风式轴流风机1为两组换热管束2提供冷空气，共有18组换热管束2。换热管束2中的换热管7倾斜设置在支撑平台上，换热管7与水平方向组成的锐角为60°，换热管7较高的一端连接在蒸汽分配管道3上，换热器7较低的一端连接在冷凝水收集管道4上。相邻的两组换热管束2中的换热管7分别向两侧倾斜，换热管束2成v字形布置，吸风式轴流风机1设置相邻两组换热管7之间的上方，且这两组相邻的换热管束2中换热管7较高的一端均向外侧倾斜，吸风式轴流风机1向为这两组换热管束2提供冷空气。

如图3所示，本实施例中的支撑平台5包括承重架9、换热管束支架10和风机支架11，所述承重架9为桁架结构，设于支撑柱6上，换热管束支架10和风机支架11设于承重架9上，换热管束支架10用于支撑固定换热管束2，风机支架11用于支撑吸风式轴流风机1。承重架9、换热管束支架10和风机支架11经螺栓连接固定，装卸方便。前述的一台吸风式轴流风机1和两组换热管束2与对应的承重架9、换热管束支架10、风机支架11形成一个换热单元，如图2所示，多个换热单元组合成蒸汽冷却系统，安装方便，能够大幅缩短蒸汽冷却系统的建设工期。

本发明的工作原理：如图4和图5所示，传统的蒸汽冷却系统采用低位布置鼓风式轴流风机的方法向换热管束2提供冷空气，这种布置方式会导致冷空气在换热管束2之间分布不均匀，尤其是靠近换热管7底部的位置，几乎接触不到冷空气，换热效果较差，需要提高风机功率，并增加换热管束2来满足电厂的需求。另外，由于鼓风式轴流风机布置在换热管束2下方，为了保证进气畅通，支撑柱6需要设置的较高，一般在15m以上，导致了支撑平台5过高，横切风对蒸汽冷却系统的干扰影响变大，进一步降低换热效率。本发明将鼓风式轴流风机改为吸风式轴流风机1，并设置在换热管束2上方，既能够改善冷空气在换热管束2中的分布情况，提高换热效率，而且吸风式轴流风机高位设置，进气流畅，可以降低支撑柱6的高度，能够大幅节省蒸汽冷却系统的初期建设费用。

以实施例3和某一传统的蒸汽冷却系统为例，进行对比，如下表所示：

由上表可知，同样的设计条件，且在风机电耗相同的条件下，引风式的布置方案可以实现节省换热面积约1万平米，是原来的2.42％，节约钢结构约100吨，是原来的约11.45％，空冷平台高度降低了5米，横切风对本发明的影响也更小。