一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統的制作方法

本發明屬于電站冷卻系統領域，特別涉及一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統。

背景技術：

直接空冷技術由于具有顯著節水優勢，近年來在我國富煤缺水北方地區燃煤電站中獲得了廣泛采用。直接空冷系統由數十個呈矩形陣列排列的空冷凝汽器單元構成，翅片管束呈“^”型結構，布置在空冷單元兩側，空冷單元底部安裝軸流風機垂直向上鼓風，對空冷單元翅片管束內汽輪機排汽進行冷卻，蒸氣凝結成水后被凝結水水箱收集，翅片管束和風機群通過支柱支撐在空冷平臺上，空冷平臺往往高達幾十米，用來提供足夠的吸風空間(如圖1所示)。

空氣冷卻的主要缺點：

1.受環境溫度的影響大。環境溫度越高，空冷凝汽器的冷卻能力越差，目前在夏季高溫環境條件下，提高空冷系統冷卻能力的主要技術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.抗風能力差。當外界環境風吹向空冷系統時，會將熱氣流下壓，使凝汽器散熱不暢，換熱效率下降，嚴重時會形成空氣倒灌現象，并造成熱風回流，使整個空冷島的換熱效率下降，降低發電量，甚至影響電廠汽輪機的安全。另外外圍風機的抽吸作用易出現熱風再循環現象，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，造成管束局部凍結損壞，造成運行事故。

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

5.直接空冷系統采用軸流式變頻風機，盡管根據機組負荷、環境溫度可實現變頻調節，但耗電量仍然較大。

鑒于現有直接空冷系統在抵御環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直接空冷系統，提高直接空冷系統適應環境的能力。

技術實現要素：

本發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直接空冷系統，其特征在于，所述空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統，包括雙曲線空冷塔1、垂直周向布置于空冷塔進風口的數十個空冷凝汽器單元2、軸流風機3。空冷凝汽器分為6‐8個冷卻扇形區，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，下部連接凝結水箱；在蒸汽分配管的端部連接有環形蒸汽支管5，塔底基臺上安裝蒸汽進口總管4，在每個冷卻扇形區通過控制閥門與環形蒸汽支管5連通，環形蒸汽支管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；蒸汽分配管內的蒸汽自上而下流進翅片管內，蒸汽凝結后的凝結水匯入凝汽器單元下部連接凝結水箱，然后由凝結水泵經凝結水管道打入回熱系統。

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

所述軸流風機采用變頻風機，以適應復雜的外部負荷變化；風機出口安裝有漸擴風筒；

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

所述凝汽器進風口設置百葉窗，在冬季通過調節百葉窗的開度來控制進入翅片管束的空氣量，防止管束發生凍結。

所述空氣驅動方式以空冷塔自然通風為主，機械通風為輔，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。

所述混合通風直接空冷系統采用一機一塔制，優先使用空冷塔自身抽力，易于控制風量，有效節約了廠用電率，降低噪聲污染。

本發明的有益效果是本發明提出的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統對風向不敏感，提高機組運行穩定性。采用機力通風方式驅動空氣，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量，可以大幅提高空冷凝汽器夏季冷卻能力，冷卻效果好、經濟性高、受外界因素影響小；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回流、熱風再循環，防止冬季冷風沖刷凝汽器管束；冬季靠關閉百葉窗和風機反轉運行，可以有效防止管束發生凍結危險。

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機轉速，降低噪聲污染，節約了廠用電量。

3.空冷凝汽器單元上下層并聯布置，蒸汽通過蒸汽支管調節閥分扇區控制，增強系統運行靈活性，對環境條件和負荷變化適應能力強。

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特性優于水平布置，且能夠有效利用部分風能，因此提高了空冷系統流動換熱性能。

附圖說明

圖1為電站現有空冷凝汽器立面圖。

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

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

圖4為引風式軸流風機水平布置于塔內的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統立面圖。

圖5為混合通風直接空冷系統的蒸汽流量和凝結水流量分配示意圖。

具體實施方式

本發明提出一種空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統，下面結合附圖予以說明。

圖2—圖5所示的空冷凝汽器塔外垂直布置的混合通風直接空冷系統包括雙曲線空冷塔1、垂直周向布置于空冷塔進風口的數十個空冷凝汽器單元2、軸流風機3。空冷凝汽器分為6‐8個冷卻扇形區，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，下部連接凝結水箱；在蒸汽分配管的端部連接有環形蒸汽支管5，塔底基臺上安裝蒸汽進口總管4，在每個冷卻扇形區通過流量控制閥與環形蒸汽支管5連通，環形蒸汽支管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；每個冷卻扇區皆設有蒸汽流量控制閥，進行分區控制(如圖5所示)。蒸汽分配管內的蒸汽自上而下流進翅片管內，

蒸汽凝結后的凝結水匯入凝汽器單元下部連接凝結水箱，然后由凝結水泵經凝結水管道打入回熱系統。

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

軸流風機采用變頻風機，以適應復雜的外部負荷變化；風機出口安裝有漸擴風筒；軸流風機布置方式包括三種，如圖2所示的軸流風機塔外鼓風式垂直布置于管束進風口、圖3所示的軸流風機塔外引風式垂直布置于管束出風口和圖4所示的軸流風機引風式水平布置在塔內。冷卻空氣在軸流風機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布置，對于600mw以下機組，采用單層布置；空冷系統采用一機一塔制，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。空冷凝汽器單元垂直安裝于鋼筋混凝土基臺上，基臺直徑根據凝汽器外緣直徑而定，高度為1‐3米。

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