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        電廠蒸汽動(dòng)力裝置系統(tǒng)中如何減少管道散熱

        2019-07-01 06:31:30郭效軍薛帥程君史家桐
        都市生活 2019年2期
        關(guān)鍵詞:節(jié)能減排

        郭效軍 薛帥 程君 史家桐

        摘 要:一種降低發(fā)電廠空冷機(jī)組排汽壓力的節(jié)能冷卻方法及系統(tǒng),用于解決管道過多散熱問題。該方法通過設(shè)置制冷設(shè)備,同時(shí)采用三種措施降低空冷機(jī)組排汽壓力:a.水環(huán)式真空泵的工作液經(jīng)過冷卻器被制冷循環(huán)設(shè)備制取的冷凍水冷卻,溫度降低到設(shè)計(jì)值;b.工業(yè)除鹽水經(jīng)過冷卻器被制冷循環(huán)設(shè)備制取的冷凍水冷卻,一部分通過噴嘴對(duì)空冷機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)的出口空氣進(jìn)行蒸發(fā)冷卻;另一部分進(jìn)入汽輪機(jī)排汽管道;c.凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水泵分成兩部分,一部分進(jìn)入汽輪機(jī)回?zé)崞魉屯仩t,另一部分經(jīng)過冷卻器被制冷循環(huán)設(shè)備制取的冷凍水冷卻,進(jìn)入汽輪機(jī)排汽管道與排汽混合,吸收汽化潛熱。上述改進(jìn)可有效降低發(fā)電廠空冷機(jī)組排汽壓力,保證機(jī)組夏季安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

        關(guān)鍵詞:蒸汽管道應(yīng)力分析 節(jié)能減排 控制污染

        (一)技術(shù)領(lǐng)域

        本發(fā)明涉及一種發(fā)電節(jié)能技術(shù),尤其是能夠在蒸汽動(dòng)力裝置系統(tǒng)提高空冷機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性、降低發(fā)電廠空冷機(jī)組排汽壓力的節(jié)能冷卻方法及系統(tǒng)。

        (二)背景技術(shù)

        其中直接空冷機(jī)組以空氣為冷卻介質(zhì)通過翅片管束直接冷卻汽輪機(jī)的乏汽,由于具有節(jié)水性好、對(duì)環(huán)境污染小、運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定、初投資少以及可適用于大中小型機(jī)組等優(yōu)點(diǎn),所以得到了重點(diǎn)推廣,在目前已建成的空冷機(jī)組中,采用直冷系統(tǒng)的比例已超過了 50%。但是,直接空冷機(jī)組在夏季高溫季節(jié)普遍存在出力受阻、不能滿發(fā)、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差、受風(fēng)向風(fēng)力影響出力波動(dòng)明顯等一系列問題。由于直接空冷機(jī)組的冷卻能力取決于進(jìn)入空冷器空氣的干球溫度,因而受環(huán)境氣溫的影響較大。另外,夏季處于用電負(fù)荷需求高峰期,需要機(jī)組維持較高負(fù)荷運(yùn)行,因而形成了夏季機(jī)組出力受阻與發(fā)電負(fù)荷需求高的尖銳矛盾。以某電廠200 MW直接空冷機(jī)組為例,每年夏季由于氣溫高,使機(jī)組背壓升高超限,導(dǎo)致機(jī)組不能帶滿負(fù)荷運(yùn)行,夏季高溫時(shí)段的機(jī)組負(fù)荷常被限制在180 MW以下。直接空冷機(jī)組空冷凝汽器空間巨大,處于負(fù)壓狀態(tài),因此空氣進(jìn)入汽輪機(jī)排汽空間的幾率大大增加,形成氣阻,大大降低了換熱效果,進(jìn)一步推高了排汽壓力。而抽吸不凝性氣體的水環(huán)真空泵由于工作液的溫度過高,超過飽和而汽化,嚴(yán)重影響了真空泵的抽真空能力,致使空冷器內(nèi)不凝結(jié)氣體不能及時(shí)被抽走,如果長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在汽化工況下,不但空冷散熱器換熱惡化,真空變差,還會(huì)引起真空泵葉輪氣蝕,影響設(shè)備安全運(yùn)行。為了提高直接空冷機(jī)組夏季的出力,有些電廠采用提高空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法來改善換熱效果,但由于在夏季空冷風(fēng)機(jī)基本上已處于全速運(yùn)行,提速空間不大,即使能夠有所提高也增加了電耗,但效果卻不明顯;也有電廠采用直接向翅片管束散熱器噴淋大量除鹽水的方式來強(qiáng)化換熱效果。這種方式雖然可以提高機(jī)組的真空,但由于水溫仍然較高,因此需要噴入較多的化學(xué)水,由于制水成本高,浪費(fèi)嚴(yán)重;發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明用于克服已有技術(shù)的缺陷而提供一種解決空冷機(jī)組夏季出力受阻的降低發(fā)電廠空冷機(jī)組排汽壓力的節(jié)能冷卻方法及系統(tǒng)。

        本發(fā)明所稱問題是由以下技術(shù)方案解決的:

        a.將空冷機(jī)組的水環(huán)式真空泵的工作液經(jīng)過冷卻器被制冷循環(huán)設(shè)備制取的冷凍水冷卻,溫度降低到設(shè)計(jì)值,提高真空泵的出力;

        b.將空冷機(jī)組所用的工業(yè)除鹽水經(jīng)過冷卻器被制冷循環(huán)設(shè)備制取的冷凍水冷卻,經(jīng)水泵加壓,一部分通過噴嘴對(duì)空冷機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)的出口空氣進(jìn)行蒸發(fā)冷卻,以降低空冷散熱器的入口空氣溫度,從而降低排汽壓力;另一部分進(jìn)入汽輪機(jī)排氣管道與排汽混合,吸收汽化潛熱,維持空冷器真空;

        降低發(fā)電廠空冷機(jī)組排汽壓力的節(jié)能冷卻方法及系統(tǒng),所述排汽管道凝結(jié)水冷卻裝置包括空冷機(jī)組的凝結(jié)水箱及排汽凝結(jié)水管路、凝結(jié)水泵、排汽凝結(jié)水冷卻支路、凝結(jié)水霧化噴嘴,排汽凝結(jié)水管路連接凝結(jié)水箱,凝結(jié)水泵位于排汽凝結(jié)水管路上,排汽凝結(jié)水冷卻支路連通排汽凝結(jié)水管路,排氣凝結(jié)水冷卻支路經(jīng)凝結(jié)水冷卻器連通凝結(jié)水霧化噴嘴,凝結(jié)水霧化噴嘴位于空冷機(jī)組的排汽管道處。

        同時(shí)采用三種措施降低空冷機(jī)組排汽壓力,解決空冷機(jī)組夏季出力不足、負(fù)荷不穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性差等問題,在現(xiàn)有空冷機(jī)組設(shè)備的基礎(chǔ)上增設(shè)制冷設(shè)備和相應(yīng)的冷卻器、冷卻循環(huán)管路。其改進(jìn)要點(diǎn)如下:1.水環(huán)真空泵工作液冷卻裝置將水環(huán)式真空泵工作液由制冷循環(huán)設(shè)備冷凍水冷卻,工作液的溫度接近設(shè)計(jì)值,提高真空泵的出力;2.工業(yè)除鹽水冷卻裝置將工業(yè)除鹽水由制冷循環(huán)設(shè)備冷凍水冷卻,一部分對(duì)空冷散熱器入口空氣進(jìn)行霧化加濕,可以降低入口空氣溫度,降低空冷機(jī)組排汽壓力;另一部分進(jìn)入汽輪機(jī)排汽管道,與排汽混合,吸收汽化潛熱;3.排汽管道凝結(jié)水冷卻裝置將排汽管道凝結(jié)水由制冷循環(huán)設(shè)備制取的冷凍水冷卻,與排汽混合吸收汽化潛熱,更好的維持空冷器的真空。上述三種冷卻裝置共同作用,有效降低發(fā)電廠空冷機(jī)組的排汽壓力,保證機(jī)組的夏季安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

        (三)具體實(shí)施方式本發(fā)明的方法

        在空冷機(jī)組中設(shè)置制冷設(shè)備,將制冷設(shè)備制取的冷凍水分為三路對(duì)空冷機(jī)組的相關(guān)部分進(jìn)行冷卻。其一:水環(huán)式真空泵的工作液經(jīng)過冷卻器被冷凍水冷卻,溫度降低到設(shè)計(jì)值,能夠提高真空泵的出力;其二:工業(yè)除鹽水經(jīng)過冷卻器被冷凍水冷卻,通過水泵加壓,一部分通過噴嘴對(duì)空冷機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)的出口空氣進(jìn)行蒸發(fā)冷卻,降低空冷散熱器的入口空氣溫度,從而降低排汽壓力;另一部分進(jìn)入汽輪機(jī)排汽管道,與排汽直接混合,吸收汽化潛熱;其三:凝結(jié)水經(jīng)過凝結(jié)水泵分成兩部分,一部分凝結(jié)水進(jìn)入汽輪機(jī)回?zé)崞魉屯仩t,另一部分經(jīng)過冷卻器被冷凍水冷卻,進(jìn)入汽輪機(jī)排汽管道與排汽混合,吸收汽化潛熱,維持空冷器真空。

        結(jié) 論

        1.一種降低發(fā)電廠空冷機(jī)組排汽壓力的節(jié)能冷卻系統(tǒng),其特征在于,它包括制冷設(shè)備、冷凍水循環(huán)泵、水環(huán)真空泵工作液冷卻裝置、工業(yè)除鹽水冷卻裝置、排汽管道凝結(jié)水冷卻裝置,其中,水環(huán)真空泵工作液冷卻裝置中設(shè)置真空泵冷卻器,工業(yè)除鹽水冷卻裝置中設(shè)置除鹽水冷卻器,排汽管道凝結(jié)水冷卻裝置中設(shè)置凝結(jié)水冷卻器,所述冷凍水循環(huán)泵位于連通制冷設(shè)備的冷凍水管路)上,冷凍水管路并聯(lián)真空泵冷卻器、除鹽水冷卻器和排汽管道凝結(jié)水冷卻器并形成循環(huán)回路; 所述水環(huán)真空泵工作液冷卻裝置包括水環(huán)式真空泵和汽水分離器,由水環(huán)式真空泵、汽水分離器、真空泵冷卻器和管路、閥門構(gòu)成水環(huán)真空泵工作液冷卻回路; 所述工業(yè)除鹽水冷卻裝置包括由管路連接的除鹽水箱、除鹽水加壓泵、除鹽水冷卻器、除鹽水霧化加濕噴嘴、除鹽水霧化冷卻噴嘴,除鹽水霧化加濕噴嘴位于空冷機(jī)組的軸流風(fēng)機(jī)空氣出口處,除鹽水霧化冷卻噴嘴位于空冷機(jī)組的排氣管道處; 所述排汽管道凝結(jié)水冷卻裝置包括空冷機(jī)組的凝結(jié)水箱及排氣凝結(jié)水管路、凝結(jié)水泵、排氣凝結(jié)水冷卻支路、凝結(jié)水霧化噴嘴,排氣凝結(jié)水管路連接凝結(jié)水箱,凝結(jié)水泵位于排氣凝結(jié)水管路上,排氣凝結(jié)水冷卻支路連通排氣凝結(jié)水管路,排氣凝結(jié)水冷卻支路經(jīng)凝結(jié)水冷卻器連通凝結(jié)水霧化噴嘴,凝結(jié)水霧化噴嘴位于空冷機(jī)組的排氣管道處。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì).ASME核電規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)[S].美國: 美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)出版社,2004.

        [2] 美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì).ASME 壓力管道規(guī)范B31,動(dòng)力管道[S].美國:美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)出版社,2004.

        [3] 宋岢岢.工業(yè)管道應(yīng)力分析與工程應(yīng)用[M].北 京:中國石化出版社,2011.

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