[发明专利]一种用于直接空冷系统的节能冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能冷却装置，特别涉及一种用于直接空冷系统的节能冷却装置。

背景技术

随着全球水资源危机的日益加剧，空冷发电技术应运而生，并在近年来得到迅速发展。火电厂是水资源消耗大户，其耗水量占工业总耗水量的20％左右。我国华北、西北、东北地区是煤炭主产地，但是水资源严重短缺，成为电力发展、经济建设的制约因素。

与常规的湿式冷却技术相比，空冷技术最大的优点是节水，采用空冷机组可使发电厂用水减少80％，甚至高达85％。

直接空冷是以空气代替水作为冷却介质对汽轮机排气进行冷却，用空冷凝汽器代替传统的水冷凝汽器。由于直接空冷系统是直接利用干空气进行冷却，因此，直接空冷机组的冷却能力取决于进入空冷器的空气温度，在夏季，空气温度较高，这将导致空冷器冷却能力下降，造成机组的真空度降低，背压升高，机组的实际出力低于设计出力，降低了机组的经济性和安全性。因此，直接空冷机组在夏季高温时段出力下降，不能满负荷运行是我国空冷机组的一个普遍问题。

目前解决直接空冷系统夏季负荷受限问题的技术有两类：一类是不对原有的空冷系统进行改造，新增一套尖峰冷却装置分担空冷负荷；另一类是通过加装冷却装置提高空冷系统在高温环境下的换热性能。

通过另建一套尖峰冷却装置分担空冷负荷的方法，是将机组排汽系统中抽取部分比例的蒸汽排入增设的尖峰冷却系统中。该系统在夏季高温时段的投入使用，可以有效补偿空冷系统冷却能力的不足，解决负荷受限的问题。新增的冷却系统通常采用湿冷装置，从而形成干湿联合冷却的方式。这种方法目前应用极少，主要原因是成本太高，不仅需要高昂的初始投资成本，而且运行成本也非常高。

通过加装冷却装置提高空冷系统在高温环境下换热特性的方法，目前有蒸发冷却和喷雾冷却两种方法。蒸发冷却的原理是将雾化的除盐水直接喷在换热器表面，利用水气化吸热降低换热器表面温度，从而增强换热器的换热效果；喷雾冷却的原理是将雾化的除盐水喷在冷却风机的出口或入口，利用水气化吸热降低换热器周围空气的温度，没有气化的水滴依靠空气流动携带进入空冷器表面吸热，从而提高空冷器换热性能，达到降低机组背压的目的。这两种冷却方法的最大区别是除盐水的用量，喷雾冷却除盐水的耗用量一般是蒸发冷却的好几倍。但是这两种方法均存在下述缺点：1)浪费除盐水，冷却水喷淋到大气中，不能回收，使得机组耗水量增大，增加运行成本；2)喷水后冷却空气湿度加大，散热器翅片管表面湿度加大，空气中的灰尘更容易粘附在散热器翅片管上，造成翅片管容易脏污，降低换热效率；3)在实际应用中，如果喷雾器安装位置或喷淋系统设计不合理而达不到喷淋效果，将导致喷淋系统耗水量过大，甚至比同等条件下湿冷机组的耗水量还多，并在空冷岛下方形成“雨区”。

为了克服上述缺点，中国专利文献CN102564157B公开了一种直接空冷系统节能冷却装置，其特点是喷淋冷却过程是在蒸汽管道内进行，而不是传统的在空冷凝汽器上或者周围空气中进行。其技术方案详见图1。

CN102564157B公开的直接空冷系统节能冷却装置，在汽轮机低压缸(10)的排汽管上升管道(12)即空冷凝汽器进汽管道上加装有与除盐水箱(17)的除盐水相连通的喷水装置。该发明的空冷系统在环境温度较高、机组高背压条件下运行时，直接对空冷凝汽器的进汽进行冷却，可以降低机组背压，达到节能降耗、提高机组出力的目的。该技术是通过在汽轮机排汽管上升管道内加装雾化喷水装置，将除盐水雾化引入空冷凝汽器的进汽中，从而降低空冷凝汽器的热负荷，提高机组运行的真空度。

CN102564157B公开的直接空冷系统节能冷却装置由于采用在排汽管内喷淋，就克服了现有的通过加装冷却装置提高空冷系统在高温环境下换热特性的方法所存在的缺点。

发明内容

但是，本发明人在实践中发现，该技术存在一个明显的缺点，因为该装置是在汽轮机排汽上升管道内进行喷雾冷却，而上升管道是汽轮机的主排汽管道，这将增大主排汽管道内的蒸汽量和乏汽的流动阻力，从而增加汽轮机的排气阻力，导致汽轮机效率降低。

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于直接空冷系统的节能冷却装置，其其特征在于，其包括：

主排汽管，汽轮机排出的蒸汽流入主排汽管；

上升管，上升管与主排汽管连通，竖直向上，蒸汽由主排汽管进入上升管向上流动；

水平分配管，水平分配管一端与上升管连通，蒸汽由上升管进入水平分配管，水平分配管另一端下部与空冷器管束连通；

空冷器管束，空冷器管束上端与水平分配管连通；以及