本發(fā)明屬于電站冷卻系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

直接空冷技術(shù)由于具有顯著節(jié)水優(yōu)勢，近年來在我國富煤缺水北方地區(qū)燃煤電站中獲得了廣泛采用。直接空冷系統(tǒng)由數(shù)十個呈矩形陣列排列的空冷凝汽器單元構(gòu)成，翅片管束呈“^”型結(jié)構(gòu)，布置在空冷單元兩側(cè)，空冷單元底部安裝軸流風(fēng)機垂直向上鼓風(fēng)，對空冷單元翅片管束內(nèi)汽輪機排汽進行冷卻，蒸氣凝結(jié)成水后被凝結(jié)水水箱收集，翅片管束和風(fēng)機群通過支柱支撐在空冷平臺上，空冷平臺往往高達(dá)幾十米，用來提供足夠的吸風(fēng)空間(如圖1所示)。

空氣冷卻的主要缺點：

1.受環(huán)境溫度的影響大。環(huán)境溫度越高，空冷凝汽器的冷卻能力越差，目前在夏季高溫環(huán)境條件下，提高空冷系統(tǒng)冷卻能力的主要技術(shù)手段就是噴除鹽水輔助散熱，浪費大量水資源。

2.空氣熱容小，密度小，對流換熱熱阻大，因此空冷凝汽器散熱器面積大。

3.抗風(fēng)能力差。當(dāng)外界環(huán)境風(fēng)吹向空冷系統(tǒng)時，會將熱氣流下壓，使凝汽器散熱不暢，換熱效率下降，嚴(yán)重時會形成空氣倒灌現(xiàn)象，并造成熱風(fēng)回流，使整個空冷島的換熱效率下降，降低發(fā)電量，甚至影響電廠汽輪機的安全。另外外圍風(fēng)機的抽吸作用易出現(xiàn)熱風(fēng)再循環(huán)現(xiàn)象，汽輪機出力下降。在冬季時，還會由于冷空氣吹在凝汽器管束上，造成管束局部凍結(jié)損壞，造成運行事故。

4.傳統(tǒng)空冷系統(tǒng)矩形布置方式存在有利風(fēng)向和不利風(fēng)向，加之難以控制的環(huán)境風(fēng)向使得機組背壓變化幅度較大。

5.直接空冷系統(tǒng)采用軸流式變頻風(fēng)機，盡管根據(jù)機組負(fù)荷、環(huán)境溫度可實現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)，但耗電量仍然較大。

鑒于現(xiàn)有直接空冷系統(tǒng)在抵御環(huán)境變化方面的固有缺陷，提出一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)，提高直接空冷系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境的能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)，其特征在于，所述空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)，包括雙曲線空冷塔1、垂直周向布置于空冷塔進風(fēng)口的數(shù)十個空冷凝汽器單元2、軸流風(fēng)機3。空冷凝汽器分為6‐8個冷卻扇形區(qū)，垂直周向布置在塔底基臺上。每個空冷凝汽器單元2包括兩組散熱翅片管束，進風(fēng)口處裝有百葉窗；每個凝汽器單元上部連接蒸汽分配管6，下部連接凝結(jié)水箱；在蒸汽分配管的端部連接有環(huán)形蒸汽支管5，塔底基臺上安裝蒸汽進口總管4，在每個冷卻扇形區(qū)通過控制閥門與環(huán)形蒸汽支管5連通，環(huán)形蒸汽支管5連接在蒸汽分配管6的端部；蒸汽分配管與凝汽器單元的翅片管束相通；蒸汽分配管內(nèi)的蒸汽自上而下流進翅片管內(nèi)，蒸汽凝結(jié)后的凝結(jié)水匯入凝汽器單元下部連接凝結(jié)水箱，然后由凝結(jié)水泵經(jīng)凝結(jié)水管道打入回?zé)嵯到y(tǒng)。

所述每個冷卻扇形區(qū)包含相同數(shù)量的空冷單元，實現(xiàn)蒸汽流量分扇區(qū)控制；每個冷卻扇形區(qū)包括順流段和逆流段，防止冬季管束凍結(jié)。

所述軸流風(fēng)機采用變頻風(fēng)機，以適應(yīng)復(fù)雜的外部負(fù)荷變化；風(fēng)機出口安裝有漸擴風(fēng)筒；

所述軸流風(fēng)機有三種布置方式：包括鼓風(fēng)式垂直布置于散熱翅片管束進風(fēng)口、引風(fēng)式垂直布置于散熱翅片管束出風(fēng)口和引風(fēng)式水平布置在塔內(nèi)。

所述凝汽器進風(fēng)口設(shè)置百葉窗，在冬季通過調(diào)節(jié)百葉窗的開度來控制進入翅片管束的空氣量，防止管束發(fā)生凍結(jié)。

所述空氣驅(qū)動方式以空冷塔自然通風(fēng)為主，機械通風(fēng)為輔，充分降低廠用電率。

所述凝汽器單元，對于600mw及以上機組，采用上下雙層并聯(lián)布置；對于600mw以下機組，采用單層布置；每個凝汽器單元翅片管束呈“^”型布置，夾角40°‐70°。

所述空冷塔塔體部分幾何尺寸為：塔底0m直徑/空冷凝汽器單元外緣直徑＝0.75‐0.95、塔高/塔底0m直徑＝0.8‐1.1、喉部高度/塔高＝0.7‐0.8、空冷塔塔出口直徑/塔底0m直徑＝0.55‐0.7、喉部直徑/塔底0m直徑＝0.5‐0.65。

所述混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)采用一機一塔制，優(yōu)先使用空冷塔自身抽力，易于控制風(fēng)量，有效節(jié)約了廠用電率，降低噪聲污染。

本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)對風(fēng)向不敏感，提高機組運行穩(wěn)定性。采用機力通風(fēng)方式驅(qū)動空氣，又充分利用了空冷塔對空氣的抽吸作用，很大程度增加了凝汽器單元進風(fēng)量，可以大幅提高空冷凝汽器夏季冷卻能力，冷卻效果好、經(jīng)濟性高、受外界因素影響??；具有如下特點：

1.高大的空冷塔體可以有效防止夏季凝汽器單元熱風(fēng)回流、熱風(fēng)再循環(huán)，防止冬季冷風(fēng)沖刷凝汽器管束；冬季靠關(guān)閉百葉窗和風(fēng)機反轉(zhuǎn)運行，可以有效防止管束發(fā)生凍結(jié)危險。

2.在空冷塔抽力滿足要求的前提下，盡可能減小或停止軸流風(fēng)機轉(zhuǎn)速，降低噪聲污染，節(jié)約了廠用電量。

3.空冷凝汽器單元上下層并聯(lián)布置，蒸汽通過蒸汽支管調(diào)節(jié)閥分扇區(qū)控制，增強系統(tǒng)運行靈活性，對環(huán)境條件和負(fù)荷變化適應(yīng)能力強。

4.將空冷凝汽器布置在地面，減少了空冷凝汽器安裝和維護成本。

5.空冷凝汽器塔外垂直布置的空氣動力學(xué)特性優(yōu)于水平布置，且能夠有效利用部分風(fēng)能，因此提高了空冷系統(tǒng)流動換熱性能。

附圖說明

圖1為電站現(xiàn)有空冷凝汽器立面圖。

圖2為鼓風(fēng)式軸流風(fēng)機垂直布置于空冷單元進風(fēng)口的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)立面圖。

圖3為引風(fēng)式軸流風(fēng)機垂直布置于空冷單元出風(fēng)口的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)立面圖。

圖4為引風(fēng)式軸流風(fēng)機水平布置于塔內(nèi)的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)立面圖。

圖5為混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)的蒸汽流量和凝結(jié)水流量分配示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提出一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)，下面結(jié)合附圖予以說明。

圖2—圖5所示的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)包括雙曲線空冷塔1、垂直周向布置于空冷塔進風(fēng)口的數(shù)十個空冷凝汽器單元2、軸流風(fēng)機3?？绽淠鞣譃?‐8個冷卻扇形區(qū)，垂直周向布置在塔底基臺上。每個空冷凝汽器單元2包括兩組散熱翅片管束，進風(fēng)口處裝有百葉窗；每個凝汽器單元上部連接蒸汽分配管6，下部連接凝結(jié)水箱；在蒸汽分配管的端部連接有環(huán)形蒸汽支管5，塔底基臺上安裝蒸汽進口總管4，在每個冷卻扇形區(qū)通過流量控制閥與環(huán)形蒸汽支管5連通，環(huán)形蒸汽支管5連接在蒸汽分配管6的端部；蒸汽分配管與凝汽器單元的翅片管束相通；每個冷卻扇區(qū)皆設(shè)有蒸汽流量控制閥，進行分區(qū)控制(如圖5所示)。蒸汽分配管內(nèi)的蒸汽自上而下流進翅片管內(nèi)，

蒸汽凝結(jié)后的凝結(jié)水匯入凝汽器單元下部連接凝結(jié)水箱，然后由凝結(jié)水泵經(jīng)凝結(jié)水管道打入回?zé)嵯到y(tǒng)。

每個冷卻扇形區(qū)包含相同數(shù)量的空冷單元，實現(xiàn)蒸汽流量分扇區(qū)控制；每個冷卻扇形區(qū)包括順流段和逆流段，防止冬季管束凍結(jié)。

軸流風(fēng)機采用變頻風(fēng)機，以適應(yīng)復(fù)雜的外部負(fù)荷變化；風(fēng)機出口安裝有漸擴風(fēng)筒；軸流風(fēng)機布置方式包括三種，如圖2所示的軸流風(fēng)機塔外鼓風(fēng)式垂直布置于管束進風(fēng)口、圖3所示的軸流風(fēng)機塔外引風(fēng)式垂直布置于管束出風(fēng)口和圖4所示的軸流風(fēng)機引風(fēng)式水平布置在塔內(nèi)。冷卻空氣在軸流風(fēng)機3和空冷塔1共同作用下流入翅片管束進行換熱，換熱后經(jīng)空冷塔排到大氣中。

對于600mw及以上機組，空冷凝汽器單元采用兩層并聯(lián)布置，對于600mw以下機組，采用單層布置；空冷系統(tǒng)采用一機一塔制，塔底0m直徑/空冷凝汽器單元外緣直徑＝0.75‐0.95、塔高/塔底0m直徑＝0.8‐1.1、喉部高度/塔高＝0.7‐0.8、空冷塔塔出口直徑/塔底0m直徑＝0.55‐0.7、喉部直徑塔底/塔底0m直徑＝0.5‐0.65?？绽淠鲉卧怪卑惭b于鋼筋混凝土基臺上，基臺直徑根據(jù)凝汽器外緣直徑而定，高度為1‐3米。

本發(fā)明既有自然通風(fēng)空冷系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)點，又具有強制通風(fēng)空冷系統(tǒng)易于控制風(fēng)量的優(yōu)點。通過優(yōu)先使用空冷塔自身抽力的混合通風(fēng)方式，有效節(jié)約了廠用電率，降低噪聲污染。在夏季高溫天氣，混合通風(fēng)空冷凝汽器可以通過開啟冷卻風(fēng)機，以滿足管束換熱需求，而且不需要采用噴水減溫，節(jié)約大量水資源。冬季防凍模式，冷卻系統(tǒng)可以通過百葉窗的開度控制及對軸流風(fēng)機的運行控制(如葉片倒轉(zhuǎn))，以增加空氣流動阻力進而降低冷卻空氣流量，達(dá)到防凍目的。此外，空冷凝汽器塔外垂直布置混合通風(fēng)直接空冷系統(tǒng)能夠提供更高的散熱器迎面風(fēng)速，因此可以降低空冷塔和散熱器的規(guī)模以減少初投資。