[发明专利]一种封闭式多通道强制通风冷却的空冷系统及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空冷系统，具体涉及一种封闭式多通道强制通风冷却的空冷系统及工作方法。属于空冷换热设备及余热利用技术领域。

背景技术

空冷系统的关键问题之一是背压高，蒸汽动力循环效率相对于水冷系统较低，电力部标准（DL/T5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定条文说明，284页）指出海勒式间接空冷系统最高循环水温可达60-70℃；关键问题之二是热风回流现象导致汽机背压不稳定；关键问题之三是夏季要保证安全度夏和保证汽机满发；关键问题之四是冬季要有防冻措施。

空冷系统有直接空冷和间接空冷两大类。直接空冷机组的突出缺点是受季节、昼夜、气候影响大，汽机背压不稳定。

蒸汽动力装置的循环热效率很少超过40%，燃料发出的热量中有60%左右散发到环境中，其中绝大部分是乏汽在凝汽器中排出，由冷却水或风排入环境。这些废热的排放一方面造成了能源浪费，另一方面也加剧了城市的“热岛效应”。传统热电联合循环主要采用蒸汽或热水供暖方式利用汽机冷端热量。

在汽轮机乏汽余热利用方面，传统热电联合循环主要采用蒸汽或热水供暖方式利用汽轮机冷端热量。而空气具有热容小、导热系数低等缺点，因此空冷机组的废热一度被认为不易回收，实则不然。空冷器出口的热空气介质因为无污染、可采用就地吸风等措施控制温度等独特的优点，而在解冻、供暖、干燥、燃烧用风等领域可以将其热能再利用。在上述领域中，目前采用的供能方式如下：

目前冬季为防止锅炉空预器低温腐蚀和堵灰，寒冷地区多采用暖风器加热燃烧用风（包括一二次风等）或采用热风再循环；目前供暖介质包括蒸汽、水和热风等，其中中央空调供暖多为热风供暖；目前生物质或垃圾燃料干燥多采用烟气加热、空预器出口热风加热或炉膛内加热等措施；目前煤解冻的方法是采用红外线、蒸汽加热或热风再循环技术；目前木材干燥、保温材料干燥、种子干燥等多为独立的工厂生产，需要配备独立的热风炉。

蒸汽动力循环发电的原理，是工质（一般是水）吸收燃料释放的热量变成蒸气，蒸汽膨胀推动汽轮机做功发电，而蒸汽最后释放汽化潜热凝结成液态后参与新一轮的蒸汽动力循环。蒸汽动力装置的循环热效率很少超过40%，燃料发出的热量中有60%左右散发到环境中，其中绝大部分通过乏汽在凝汽器中排出，最终由冷却水或风排入环境。这些废热的排放造成了低品位能源的浪费。

在我国北方缺水地区，直接空气冷却汽轮机乏汽方式已普遍被各电站采用。这就需要根据发电机组容量规模建设若干列空冷岛系统，每列空冷岛系统通常都采用蒸汽排管式散热器。目前直接空冷岛系统的工作原理是，汽轮机排出的乏汽，经过排汽母管后被分配到各列空冷岛系统的蒸汽分配管装置，被后者分流进入空冷岛系统蒸汽排管式散热器中；外界空气自动或经风机加压后流经空冷岛系统散热器，将乏汽热量带走，使乏汽凝结成水，而热空气排向大气环境，具体可以参考专利（CN201210074658.8）。

直接空冷机组以环境空气作为汽轮机排汽的冷却介质，因此环境气象条件，尤其是环境风场，如风速、风向、风频、风温等将会显著影响空冷系统内冷却空气的流动传热特性，进而影响机组运行的安全性和经济性,具体见专利(CN200910079716.4)。典型现象如热风回流，是指已经被加热过的空气在特定条件下，又被风机重新吸入后再次用于冷却空冷凝汽器的现象，热风回流提高了直接空冷凝汽器入口的空气温度；导致了空冷凝汽器冷却能力的下降，其危害主要表现在夏季高温、热回流严重的情况下，易造成汽轮机背压急剧升高,甚至可能造成停机事故,影响机组的安全运行。总之，直接空冷机组受季节、昼夜、气候影响大，汽机背压不稳定。目前空冷机组的技术缺点之一是背压高，蒸汽动力循环效率相对于水冷系统较低；技术缺点之二是环境风的风向及风速等气象因素对换热效果的影响大，特别是热风回流现象导致汽机背压不稳定；技术缺点之三是夏季要保证安全度夏和保证汽机满发；技术缺点之四是在严寒地区，冬季要有防冻措施。

文章“直接空冷散热器出口热空气利用的可行性研究”（李坤，熊扬恒，热力发电，2007(1):8-11）提出了一种能源回收型直接空冷系统改进方案，将空冷风机布置在直冷散热器上方将排出的风送往锅炉送风机，改善空预器冬季低温腐蚀问题，减少空预器面积。文章“火电厂直接空冷凝汽器出口热空气作为锅炉燃烧用风的综合分析”（魏高升，刘立祥，杨立军，杜小泽，杨勇平，现代电力，2008,25(2):57-60）指出对于600MW直冷机组来讲，按照空冷岛内空气升温36℃计算，锅炉燃烧用风仅占空冷凝汽器出口热空气量的2.6%，回收量非常有限，且对解决热风回流作用不大。两者均未彻底解决热风的回流问题。