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.