一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統，該系統包括整體封閉式的空冷中心島，其進口與若干個冷風入口通道連通，出口與若干個熱風出口通道連通，若干個熱風出口通道上均設有切換閥，切換閥包括兩個閥位，其一連通至余熱利用用戶，其二連通至熱風臨時放散通道；其中，至少一個切換閥還包括第三個閥位，其經過暖風器連通至熱風再循環管道母管，熱風再循環管道母管上設有若干個熱風再循環管道支管，一一對應匯入冷風入口通道，并連通至空冷中心島。本實用新型徹底解決熱風回流問題，且可以實現對不同的余熱利用負荷按需配風。在各通道的入口風道處實現外部的熱風再循環，可以使空冷設備內部溫度場均勻，有利于汽機背壓穩定。
【專利說明】—種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種空冷系統，具體涉及一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統。屬于空冷換熱設備及余熱利用【技術領域】。
【背景技術】
[0002]空冷系統的關鍵問題之一是背壓高，蒸汽動力循環效率相對于水冷系統較低，電力部標準(DL/T5054-1996火力發電廠汽水管道設計技術規定條文說明，284頁)指出海勒式間接空冷系統最高循環水溫可達60-70°C ;關鍵問題之二是熱風回流現象導致汽機背壓不穩定；關鍵問題之三是夏季要保證安全度夏和保證汽機滿發；關鍵問題之四是冬季要有防凍措施。
[0003]空冷系統有直接空冷和間接空冷兩大類。直接空冷機組的突出缺點是受季節、晝夜、氣候影響大，汽機背壓不穩定。
[0004]蒸汽動力裝置的循環熱效率很少超過40%，燃料發出的熱量中有60%左右散發到環境中，其中絕大部分是乏汽在凝汽器中排出，由冷卻水或風排入環境。這些廢熱的排放一方面造成了能源浪費，另一方面也加劇了城市的“熱島效應”。傳統熱電聯合循環主要采用蒸汽或熱水供暖方式利用汽機冷端熱量。
[0005]在汽輪機乏汽余熱利用方面，傳統熱電聯合循環主要采用蒸汽或熱水供暖方式利用汽輪機冷端熱量。而空氣具有熱容小、導熱系數低等缺點，因此空冷機組的廢熱一度被認為不易回收，實則不然。空冷器出口的熱空氣介質因為無污染、可采用就地吸風等措施控制溫度等獨特的優點，而在解凍、供暖、干燥、燃燒用風等領域可以將其熱能再利用。在上述領域中，目前采用的供能方式如下:
[0006]目前冬季為防止鍋爐空預器低溫腐蝕和堵灰，寒冷地區多采用暖風器加熱燃燒用風(包括一二次風等)或采用熱風再循環；目前供暖介質包括蒸汽、水和熱風等，其中中央空調供暖多為熱風供暖；目前生物質或垃圾燃料干燥多采用煙氣加熱、空預器出口熱風加熱或爐膛內加熱等措施；目前煤解凍的方法是采用紅外線、蒸汽加熱或熱風再循環技術；目前木材干燥、保溫材料干燥、種子干燥等多為獨立的工廠生產，需要配備獨立的熱風爐。
[0007]蒸汽動力循環發電的原理，是工質(一般是水)吸收燃料釋放的熱量變成蒸氣，蒸汽膨脹推動汽輪機做功發電，而蒸汽最后釋放汽化潛熱凝結成液態后參與新一輪的蒸汽動力循環。蒸汽動力裝置的循環熱效率很少超過40%，燃料發出的熱量中有60%左右散發到環境中，其中絕大部分通過乏汽在凝汽器中排出，最終由冷卻水或風排入環境。這些廢熱的排放造成了低品位能源的浪費。
[0008]在我國北方缺水地區，直接空氣冷卻汽輪機乏汽方式已普遍被各電站采用。這就需要根據發電機組容量規模建設若干列空冷島系統，每列空冷島系統通常都采用蒸汽排管式散熱器。目前直接空冷島系統的工作原理是，汽輪機排出的乏汽，經過排汽母管后被分配到各列空冷島系統的蒸汽分配管裝置，被后者分流進入空冷島系統蒸汽排管式散熱器中；外界空氣自動或經風機加壓后流經空冷島系統散熱器，將乏汽熱量帶走，使乏汽凝結成水，而熱空氣排向大氣環境，具體可以參考專利(CN201210074658.8)。
[0009]直接空冷機組以環境空氣作為汽輪機排汽的冷卻介質，因此環境氣象條件，尤其是環境風場，如風速、風向、風頻、風溫等將會顯著影響空冷系統內冷卻空氣的流動傳熱特性，進而影響機組運行的安全性和經濟性，具體見專利(CN200910079716.4)。典型現象如熱風回流，是指已經被加熱過的空氣在特定條件下，又被風機重新吸入后再次用于冷卻空冷凝汽器的現象，熱風回流提高了直接空冷凝汽器入口的空氣溫度；導致了空冷凝汽器冷卻能力的下降，其危害主要表現在夏季高溫、熱回流嚴重的情況下，易造成汽輪機背壓急劇升高，甚至可能造成停機事故，影響機組的安全運行。總之，直接空冷機組受季節、晝夜、氣候影響大，汽機背壓不穩定。目前空冷機組的技術缺點之一是背壓高，蒸汽動力循環效率相對于水冷系統較低；技術缺點之二是環境風的風向及風速等氣象因素對換熱效果的影響大，特別是熱風回流現象導致汽機背壓不穩定；技術缺點之三是夏季要保證安全度夏和保證汽機滿發；技術缺點之四是在嚴寒地區，冬季要有防凍措施。
[0010]文章“直接空冷散熱器出口熱空氣利用的可行性研究”(李坤，熊揚恒，熱力發電，2007(1):8-11)提出了一種能源回收型直接空冷系統改進方案，將空冷風機布置在直冷散熱器上方將排出的風送往鍋爐送風機，改善空預器冬季低溫腐蝕問題，減少空預器面積。文章“火電廠直接空冷凝汽器出口熱空氣作為鍋爐燃燒用風的綜合分析”(魏高升，劉立祥，楊立軍，杜小澤，楊勇平，現代電力，2008，25 (2): 57-60)指出對于600MW直冷機組來講，按照空冷島內空氣升溫36°C計算，鍋爐燃燒用風僅占空冷凝汽器出口熱空氣量的2.6%，回收量非常有限，且對解決熱風回流作用不大。兩者均未徹底解決熱風的回流問題。
[0011]對于防凍，文章“三排管直接空冷凝汽器凍結原因”(徐傳海，劉剛，李晉鵬，電力設備，2006，7 (9): 51-54)介紹了一種可以倒轉的風機，將風機旋轉方向由正轉切換到倒轉，抽吸空冷凝汽器上方熱空氣，實現內部的熱風再循環來加熱逆流凝汽器管束，但是不能實現外部的熱風再循環。
【發明內容】
[0012]本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統。
[0013]為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0014]一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統，它包括整體封閉式的空冷中心島，其進口與若干個冷風入口通道連通，出口與若干個熱風出口通道連通，所述的若干個熱風出口通道上均設有切換閥，所述切換閥包括兩個閥位，其一連通至余熱利用用戶，其二連通至熱風臨時放散通道；其中，至少一個切換閥還包括第三個閥位，其經過暖風器連通至熱風再循環管道母管，所述熱風再循環管道母管上設有若干個熱風再循環管道支管，一一對應匯入冷風入口通道，并連通至空冷中心島。
[0015]所述熱風再循環管道支管匯入冷風入口通道的上游位置設有冷風入口風門。
[0016]所述空冷中心島為多通道分室型，其包括直接空冷中心島或間接空冷中心島兩種形式，所述直接空冷中心島的進口與乏汽管道連通，出口與凝結水管道連通，其中，乏汽管道以室為單位連通至直接空冷中心島的進口 ；所述間接空冷中心島的進口與熱循環水管道連通，出口與冷循環水管道連通，其中，熱循環水管道以室為單位連通至直接空冷中心島的進口。
[0017]所述暖風器的熱源取自蒸汽、熱水或煙氣。
[0018]所述空冷中心島內設有風機以及換熱元件。
[0019]所述換熱元件的翅片管采用外翅片管，所述外翅片管采用水平式、斜頂式或立式管束布置，以及絲堵式、可卸蓋板式、集合管式或分解式管箱布置。
[0020]上述空冷系統的工作方法，具體步驟如下:
[0021]I)采用機力強制通風冷卻方式，乏汽或熱循環水以室為單位通入空冷中心島，并且，從空冷中心島的進口通入冷風，那么，出口排出凝結水回收或冷循環水以及熱風；
[0022]2)從至少一個熱風出口通道上引出一條熱風再循環管道，設置暖風器調溫，根據實際溫度變化情況決定是否投用，其支管直接匯入各個冷風入口通道，當汽機降負荷等原因造成蒸汽量減少，采用熱風再循環不能滿足防凍要求時，進行步驟3);母管上設有旁路閥，不需要熱風再循環防凍時，進行步驟4)；
[0023]3)關閉至少一個冷風入口風門，實現防凍目的；
[0024]4)熱風通過熱風出口通道接至各個余熱利用用戶，多余的余熱通過熱風臨時放散通道及時放散，不因余熱利用的負荷變化而影響到汽輪機背壓。
[0025]本實用新型的工作原理:
[0026]I)空冷中心島為整體封閉式，和目前空冷多采用自然通風或機力輔助自然通風不同，本實用新型采用機力強制通風冷卻，入口設冷風入口通道，出口為熱風出口通道。根據傳熱學原理，
[0027]Q=hA Δ t
[0028]其中，Q為換熱量，h為換熱系數(換熱系數與換熱元件型式、流速等諸多因素有關)，A為換熱面積，At為換熱溫差。根據傳熱學原理，一般情況下，采用強制通風時，換熱系數遠高于自然通風時的換熱系數。
[0029]當Q和At—定時，流速越高，則換熱系數越大，相應的換熱面積、設備體積和土建工程量減少，初投資降低；同時，流速越高，又會造成阻力增加，風機功率增大，運行費用增大。設計時針對換熱元件型式、換熱溫差、余熱利用熱負荷等條件，通過選取合適的流速，可以使初投資和運行費用之和降到最合適的水平。
[0030]2)空冷中心島為多通道分室型，乏汽或熱循環水以室為單位通入空冷中心島；并且各熱風出口通道設旁路閥，對于利用不了的余熱可以及時放散，不因余熱利用的負荷變化而影響到汽輪機背壓。
[0031]3)空冷中心島取至少一個熱風出口通道作為熱風再循環管道，熱風再循環管道設置旁路閥，不需要熱風再循環防凍時，該通道可以用作其他余熱利用用途。熱風再循環母管上再設置暖風器(熱源可取自蒸汽、熱水、煙氣等)調溫，根據實際溫度變化情況決定是否投用。
[0032]4)空冷中心島各入口通道設有風門，當汽機降負荷等原因造成蒸汽量減少時，采用熱風再循環若不能滿足防凍要求時，也可以關閉一至多個通道的入口風門，實現防凍目的。
[0033]5)空冷中心島的換熱元件組件的結構及原理與現有技術基本相同，例如換熱元件的翅片管可采用水平式、斜頂式、立式等常規的管束布置，以及絲堵式、可卸蓋板式、集合管式、分解式等常規的管箱布置。
[0034]6)機力通風會增加一部分廠用電，但本實用新型通過特殊設計的空冷設備，熱交換后的熱風可以再利用，從而通過穩定背壓、熱量回收兩種方式在運行中提高機組經濟性。
[0035]本實用新型的有益效果是，本實用新型全新設計了空冷中心島，采用整體封閉式和多通道分室強制通風冷卻設計，徹底解決熱風回流問題，且可以實現對不同的余熱利用負荷按需配風。并且，在各通道的入口風道處實現外部的熱風再循環，可以使空冷設備內部溫度場均勻，有利于汽機背壓穩定。
[0036]本實用新型的優點具體如下:
[0037]I)背壓較低，且夏季、冬季安全運行；
[0038]2)徹底解決熱風回流問題，背壓穩定；
[0039]3)蒸汽動力循環的大量余熱可被回收利用；
[0040]4) 土建工程量減少，設備體積減少，工程費用降低，熱能利用率提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0041]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0042]圖2為直接空冷系統的主視圖；
[0043]圖3為圖2的側視圖；
[0044]圖4為圖2中A-A剖面圖；
[0045]圖5為熱風再循環母管及支管與熱風出口通道、冷風入口通道連接的示意圖；
[0046]圖6為間接空冷系統的主視圖；
[0047]圖7為圖6的側視圖；
[0048]圖8為圖6中B-B剖面圖；
[0049]圖9為熱風再循環母管及支管與熱風出口通道、冷風入口通道連接的示意圖；
[0050]其中1.空冷中心島，2.乏汽或熱循環水管道，21.乏汽管道，22.熱循環水管道，
3.凝結水或冷循環水管道，31.凝結水管道，32.冷循環水管道，4.冷風入口通道(包括
4-1?4-N)，5.熱風出口通道(包括5-1?5-N)，6.熱風臨時放散通道(包括6_1?6-N)，
7.切換閥，8.暖風器，9.熱風再循環管道母管，10.熱風再循環管道支管，11.冷風入口風門，12.風機，13.換熱元件。
【具體實施方式】
[0051]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行進一步的闡述，應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本實用新型，并不對其內容進行限定。
[0052]如圖1?9所示，本實用新型為一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統，它包括整體封閉式的空冷中心島I，其進口與若干個冷風入口通道4 (包括4-1?4-N)連通，出口與若干個熱風出口通道5 (包括5-1?5-N)連通，所述的若干個熱風出口通道5 (包括
5-1?5-N)上均設有切換閥7，所述切換閥7包括兩個閥位，其一連通至余熱利用用戶，其二連通至熱風臨時放散通道6 (包括6-1?6-N);其中，至少一個切換閥7還包括第三個閥位，其經過暖風器8連通至熱風再循環管道母管9，所述熱風再循環管道母管9上設有若干個熱風再循環管道支管10，一一對應匯入冷風入口通道4(包括4-1?4-N)，并連通至空冷中心島I。
[0053]所述熱風再循環管道支管10匯入冷風入口通道4 (包括4-1?4-N)的上游位置設有冷風入口風門11。
[0054]所述空冷中心島I為多通道分室型，其包括直接空冷中心島或間接空冷中心島兩種形式，所述直接空冷中心島的進口與乏汽管道21連通，出口與凝結水管道31連通，其中，乏汽管道21以室為單位連通至直接空冷中心島的進口 ；所述間接空冷中心島的進口與熱循環水管道22連通，出口與冷循環水管道32連通，其中，熱循環水管道22以室為單位連通至直接空冷中心島的進口。
[0055]所述暖風器8的熱源取自蒸汽、熱水或煙氣。
[0056]所述空冷中心島I內設有風機12以及換熱元件13。
[0057]所述換熱元件13的翅片管采用外翅片管，外翅片管采用水平式、斜頂式或立式管束布置，以及絲堵式、可卸蓋板式、集合管式或分解式管箱布置。
[0058]上述空冷系統的工作方法，具體步驟如下:
[0059]I)采用機力強制通風冷卻方式，乏汽或熱循環水以室為單位通入空冷中心島1，并且，從空冷中心島I的進口通入冷風，那么，出口排出凝結水回收或冷循環水以及熱風；
[0060]2)從至少一個熱風出口通道5 (包括5-1?5-N)上引出一條熱風再循環管道，設置暖風器8調溫，根據實際溫度變化情況決定是否投用，熱風再循環管道支管10直接匯入各個冷風入口通道4 (包括4-1?4-N)，當汽機降負荷等原因造成蒸汽量減少，采用熱風再循環不能滿足防凍要求時，進行步驟3);熱風再循環管道母管9上設有旁路閥，不需要熱風再循環防凍時，進行步驟4);
[0061]3)關閉至少一個冷風入口風門11，實現防凍目的；
[0062]4)熱風通過熱風出口通道5 (包括5-1?5-N)接至各個余熱利用用戶，多余的余熱通過熱風臨時放散通道6 (包括6-1?6-N)及時放散，不因余熱利用的負荷變化而影響到汽輪機背壓。
[0063]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種封閉式多通道強制通風冷卻的空冷系統，其特征在于，它包括整體封閉式的空冷中心島，其進口與若干個冷風入口通道連通，出口與若干個熱風出口通道連通，所述的若干個熱風出口通道上均設有切換閥，所述切換閥包括兩個閥位，其一連通至余熱利用用戶，其二連通至熱風臨時放散通道；其中，至少一個切換閥還包括第三個閥位，其經過暖風器連通至熱風再循環管道母管，所述熱風再循環管道母管上設有若干個熱風再循環管道支管，一一對應匯入冷風入口通道，并連通至空冷中心島。
2.根據權利要求1所述的空冷系統，其特征在于，所述熱風再循環管道支管匯入冷風入口通道的上游位置設有冷風入口風門。
3.根據權利要求1所述的空冷系統，其特征在于，所述空冷中心島為多通道分室型，其包括直接空冷中心島或間接空冷中心島兩種形式，所述直接空冷中心島的進口與乏汽管道連通，出口與凝結水管道連通，其中，乏汽管道以室為單位連通至直接空冷中心島的進口 ；所述間接空冷中心島的進口與熱循環水管道連通，出口與冷循環水管道連通，其中，熱循環水管道以室為單位連通至直接空冷中心島的進口。
4.根據權利要求1所述的空冷系統，其特征在于，所述空冷中心島內設有風機以及換熱元件。
5.根據權利要求4所述的空冷系統，其特征在于，所述換熱元件的翅片管采用外翅片管，所述外翅片管采用水平式、斜頂式或立式管束布置，以及絲堵式、可卸蓋板式、集合管式或分解式管箱布置。
【文檔編號】F28B9/00GK203432385SQ201320377780
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】劉義達, 祁金勝, 高永芬, 張樂川, 李官鵬, 李洪超 申請人:山東電力工程咨詢院有限公司