專利名稱：基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)涉及一種火電站使用的閉式水冷卻系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有技術的火電站使用的閉式水即閉式循環(huán)的除鹽水，用作冷卻介質的閉式水，其用戶包括汽輪發(fā)電機氫冷器、汽輪發(fā)電機內冷水冷卻器、汽機側各種水泵的密封水冷卻器、汽機側多種水泵電機的水空冷卻器、軸承冷卻器、小機主油泵軸承冷卻器、真空泵工作密封水冷卻器、汽輪機貓爪冷卻器、高壓主汽門冷 卻器、中壓聯(lián)合汽門冷卻器、送風機電機水空冷卻器、控制油站冷卻器、一次風機電機水空冷卻器、潤滑及控制油站冷卻器、引風機電機水空冷卻器、潤滑及控制油站冷卻器、空氣預熱器軸承油冷卻器、制氫站冷卻器、化學取樣架冷卻器、磨煤機軸承油冷卻器、啟動爐水循環(huán)泵用冷卻器等，閉式水是保證火電站主機和輔機安全運行的重要條件。閉式水吸收的熱量在閉式水冷卻器中由開式循環(huán)水帶走?，F(xiàn)有技術火電站通常使用的閉式水冷卻器是板式換熱器，也有少數(shù)電站使用管殼式換熱器。板式換熱器和管殼式換熱器均為水水熱交換器，即在換熱板片兩側、換熱管內外偵牝工質對壁面的傳熱方式均為受迫對流放熱。板式換熱器是一種結構緊湊的高效換熱器，以逆流換熱方式工作，通常其冷端端差為5K，如期望以進一步減小冷端端差的方法來降低閉式水溫度，改善閉式水的冷卻效果，其代價是增加投資、增加板式換熱器的板片數(shù)，冷端端差從5K降低到3. 5K，投資約增加40%。隨世界工業(yè)化的進程，淡水資源日益緊張，特別是適合閉式水冷卻器直接使用的低鈣、鎂離子，低氯根、低固形物、低耗氧量的淡水資源更為稀缺，火電站使用海水、城市中水作為開式循環(huán)水或者開式循環(huán)水補充水使用的案例日益增多，板式換熱器的板片和管殼式換熱器的傳熱管的材質越用越好，但閉式水冷卻器的平均無故障小時數(shù)不升反降。
發(fā)明內容
所要解決的技術問題在高溫高濕的氣象條件下，當開式循環(huán)水溫度超過33°C時，閉式水溫度將超過38°C,由于閉式水溫度是保證火電站主機和輔機安全運行的重要條件，閉式水溫度超過38°C可能引起汽輪發(fā)電機組限出力。對我國南部的火電站一年之內會有較多時數(shù)開式循環(huán)水溫度超過33°C ;對東南亞的火電站開式循環(huán)水溫度超過33°C可成為常態(tài)；對采用空冷或者間接空冷的缺水地區(qū)的火電機組，一年之內也會有較多時數(shù)閉式水溫度超過38 V，現(xiàn)有技術的汽輪發(fā)電機組只能以限制出力來應對。當開式循環(huán)水溫度超過33°C時，用減小冷端端差的方法來降低閉式水溫度，不僅代價巨大而且效果有限，冷端端差不可能降到O。現(xiàn)有技術的閉式水冷卻器無論閉式水側還是開式水側通常采取低溫升、高流量的設計以保證閉式水側與開式水側之間有必要的傳熱溫壓；為提高板式換熱器的傳熱系數(shù)，通常采用高雷諾數(shù)、高紊流度的設計，其代價是高壓差、高能耗；板式換熱器流道的當量直徑只有7_左右，為防止流道堵塞，在開式循環(huán)水側必須配置自清污濾網(wǎng)，又增加了開式循環(huán)水升壓泵的能耗；大容量的板式閉式水冷卻器需要進口，價格昂貴。解決其技術問題采用的技術方案本發(fā)明的目的是提供一種基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)采取與現(xiàn)有技術完全不同的技術路線解決在高溫高濕的氣象條件下，當開式循環(huán)水溫度超過33°c時，閉式水溫度將超過38°C的問題。本發(fā)明摒棄用開式循環(huán)水去冷卻閉水循環(huán)水的常規(guī)，充分利用汽輪機組已有的真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、凝結水系統(tǒng)、輔助抽汽系統(tǒng)、回熱系統(tǒng)，采用在高真空條件下水蒸發(fā)冷卻的方法解決閉式水溫度過高限制汽輪發(fā)電機組出力和改善主、輔機冷卻條件的問題，并可回收閉式水放出的熱量，降低汽輪發(fā)電機組的熱耗；同時大幅度降低閉式水系統(tǒng)的功耗和投資?，F(xiàn)以一臺閉式水流量為2000t/h，閉式水溫降7K(45°C降至38°C )的閉式水冷卻器為例說明閉式水焓降29. 25kJ/kg,2000t/h共放熱58. 5X 106kJ/h,如開式循環(huán)水溫升也是7K(33°C升至40°C )，開式循環(huán)水流量至少需要2000t/h。水在真空狀態(tài)0. OOlMPa (a)到0. 004MPa(a)區(qū)間的汽化潛熱為2484. 38kJ/kg到2432. 31kJ/kg，只要在該真空狀態(tài)區(qū)間下蒸發(fā)23. 8t/h的水，其吸熱量與溫升7K，流量2000t/h的開式循環(huán)水相同。水在真空狀態(tài)0. 00 IMPa (a)到0. 004MPa(a)區(qū)間的飽和溫度(也稱沸騰溫度)為6. 97。。到28. 96。。，頗低于33°C ;水的沸騰放熱系數(shù)遠大于強迫對流放熱系數(shù)。本發(fā)明基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)包括基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)、蒸汽噴射器(2)、8號低壓加熱器(3)、膜化水泵(4)、噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)、噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥￠)、凝結水補水管(7)、凝結水補水調節(jié)閥(8)、液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)；基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)需要的0. 00IMPa(a)到0. 004MPa(a)區(qū)間的真空狀態(tài)用蒸汽噴射器(2)實現(xiàn)，蒸汽噴射器(2)有兩組噴嘴，啟動噴嘴的汽源采用廠用輔助抽汽系統(tǒng)來的0. 8MPa到I. 3MPa的過熱蒸汽，常態(tài)噴嘴的汽源采用汽輪機7段抽汽；蒸汽噴射器⑵的擴壓器出口接汽輪機側的8號低壓加熱器(3)的汽側，由凝結水回收熱量；在蒸汽噴射器(2)的啟動噴嘴前設置有噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)，受DCS控制系統(tǒng)控制調節(jié)噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)的開度，可以控制基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體內的真空度，從而控制閉式水出口溫度在最佳目標值(可以低于33°C);主機帶壓力的凝結水經(jīng)凝結水補水調節(jié)閥(8)、凝結水補水管(7)進入基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體，凝結水補水調節(jié)閥(8)的開度受液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)控制，維持基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體內的水位淹沒基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的U型管束底部約50mm?；谡舭l(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)主要由U型管束、真空包殼、膜化水分配裝置組成；閉式水在U型管束的管內流動，U型管束的管外側表面接受膜化水分配裝置均勻淋下的微水滴，在U型管束的管外側表面形成水膜；水膜在高真空條件下蒸發(fā)吸熱，閉式水放熱完成基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器的功能。膜化水泵(4)從基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)真空包殼的下部貯水區(qū)吸水，增壓后進入基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的膜化水分配裝置；膜化水泵(4)的 流量出力為水蒸發(fā)量的2至5倍；水的膜化處理手法有效降低了水的蒸發(fā)溫度，顯著提高了基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器的冷卻效能。噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥(6)在主機啟動和低負荷工況時關閉，避免因7段抽汽壓力過低影響基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的真空度。本發(fā)明基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)也可以理解為以蒸汽噴射器(2)為射流式熱泵，把熱閉式水放出的熱量籍低壓蒸汽輸送回8號低壓加熱器(3)回收利用，成為汽輪機組回熱系統(tǒng)的一部分，有效降低汽輪發(fā)電機組的熱耗；常態(tài)噴嘴的汽源采用汽輪機7段抽汽可以降低汽輪發(fā)電機組熱耗，設置啟動噴嘴解決了汽輪發(fā)電機組在啟動工況和低負荷工況下7段抽汽壓力不足問題，也改善了閉式水出口水溫的可控性，使閉式水溫低于開式水溫成為可能選項。本發(fā)明可用于設計新電站，采用基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)，也可用于對現(xiàn)有技術在役電站的閉式水冷卻系統(tǒng)的改造。發(fā)明的有益效果 完美解決了高溫高濕氣象條件下閉式水冷卻問題，避免出現(xiàn)因閉式水溫度高限制汽輪發(fā)電機組出力的現(xiàn)象； 適用于空冷或者間接空冷汽輪發(fā)電機組，避免出現(xiàn)因閉式水溫度高限制汽輪發(fā)電機組出力的現(xiàn)象，且零水耗； 改善火電站主機和輔機的冷卻條件，保證發(fā)電機組安全運行； 熱泵式工作原理，閉式水溫度可以低于開式循環(huán)水溫度； 避免開式循環(huán)水帶來的閉式水冷卻器腐蝕、結垢等不安全因素，維護檢修工作量?。?大型板式換熱器的升級換代產(chǎn)品，進口替代，顯著減少閉式水熱交換系統(tǒng)投資； 無開式循環(huán)水升壓泵功耗，顯著減少閉式水循環(huán)泵功耗； 可回收閉式水放出的熱量，降低汽輪發(fā)電機組熱耗。
圖I為基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)結構圖。在圖I :I基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體、2蒸汽噴射器、3 8號低壓加熱器、4膜化水泵、5噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥、6噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥、7凝結水補水管、8凝結水補水調節(jié)閥。 具體實施例方式現(xiàn)以一臺閉式水流量為2000t/h，閉式水溫降7K，從37°C降至30°C，的基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)為例說明實現(xiàn)發(fā)明的優(yōu)選方式本發(fā)明基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)包括基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)、蒸汽噴射器(2)、8號低壓加熱器(3)、膜化水泵(4)、噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)、噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥￠)、凝結水補水管(7)、凝結水補水調節(jié)閥(8)、液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)；基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)需要的O. OOIMPa (a)到O. 004MPa(a)區(qū)間的真空狀態(tài)用蒸汽噴射器(2)實現(xiàn)，蒸汽噴射器(2)有兩組噴嘴，啟動噴嘴的汽源采用廠用輔助抽汽系統(tǒng)來的O. 8MPa到I. 3MPa的過熱蒸汽，常態(tài)噴嘴的汽源采用汽輪機7段抽汽；蒸汽噴射器⑵的擴壓器出口接汽輪機側的8號低壓加熱器(3)的汽側，由凝結水回收熱量；在蒸汽噴射器(2)的啟動噴嘴前設置有噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)，受DCS控制系統(tǒng)控制調節(jié)噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)的開度，可以控制基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體內的真空度，從而控制閉式水出口溫度在最佳目標值(可以低于33°C);主機帶壓力的凝結水經(jīng)凝結水補水調節(jié)閥(8)、凝結水補水管(7)進入基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體，凝結水補水調節(jié)閥(8)的開度受液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)控制，維持基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體內的水位淹沒基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的U型管束底部約50mm。真空包殼由8mm不銹鋼復合碳鋼板焊接構成，也可以用8mm碳鋼板內側熱噴涂O. 3mm不銹鋼層替代；真空包殼外側焊有加強筋，并有絕熱層全覆蓋。
U型管束由公稱直徑Φ 19X 1316L無縫不銹鋼縮放管組成，與管板以先脹后焊方式連接;U型管束公稱總面積500m2。膜化水泵⑷出力100m3/h，揚程29m。膜化水泵(4)及基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)內置的膜化水分配裝置均為不銹鋼材質。
權利要求
1.一種基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)，其特征在于包括基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)、蒸汽噴射器(2)、8號低壓加熱器(3)、膜化水泵(4)、噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)、噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥(6)、凝結水補水管(7)、凝結水補水調節(jié)閥(8)、液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)；基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)需要的0. OOlMPa(a)到0. 004MPa(a)區(qū)間的真空狀態(tài)用蒸汽噴射器(2)實現(xiàn)，蒸汽噴射器(2)有兩組噴嘴，啟動噴嘴的汽源采用廠用輔助抽汽系統(tǒng)來的0. SMPa到I. 3MPa的過熱蒸汽，常態(tài)噴嘴的汽源采用汽輪機7段抽汽；蒸汽噴射器(2)的擴壓器出口接汽輪機側的8號低壓加熱器(3)的汽側，由凝結水回收熱量；在蒸汽噴射器(2)的啟動噴嘴前設置有噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)，受DCS控制系統(tǒng)控制調節(jié)噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥(5)的開度，可以控制基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體內的真空度，從而控制閉式水出口溫度在最佳目標值；主機帶壓力的凝結水經(jīng)凝結水補水調節(jié)閥(8)、凝結水補水管(7)進入基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體，凝結水補水調節(jié)閥(8)的開度受液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)控制，維持基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)殼體內的水位淹沒基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的U型管束底部約50mm。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述的基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)主要由U型管束、真空包殼、膜化水分配裝置組成；閉式水在U型管束的管內流動，U型管束的管外側表面接受膜化水分配裝置均勻淋下的微水滴，在U型管束的管外側表面形成水膜；水膜在高真空條件下蒸發(fā)吸熱，閉式水放熱完成基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器的功能。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述的膜化水泵(4)從基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)真空包殼的下部貯水區(qū)吸水，增壓后進入基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的膜化水分配裝置；膜化水泵(4)的流量出力為水蒸發(fā)量的2至5倍；水的膜化處理手法有效降低了水的蒸發(fā)溫度，顯著提高了基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器的冷卻效能。
4.根據(jù)權利要求I所述的基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述的蒸汽噴射器(2)為射流式熱泵，把熱閉式水放出的熱量籍低壓蒸汽輸送回8號低壓加熱器(3)回收利用，成為汽輪機組回熱系統(tǒng)的一部分，有效降低汽輪發(fā)電機組的熱耗。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述的噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥(6)在主機啟動和低負荷工況時關閉，避免因7段抽汽壓力過低影響基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體(I)的真空度。
全文摘要
本發(fā)明基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻系統(tǒng)提供了一種火電站使用的閉式水冷卻系統(tǒng)，完美解決了高溫高濕氣象條件下閉式水冷卻問題。本發(fā)明包括基于蒸發(fā)冷卻的閉式水冷卻器本體、蒸汽噴射器、8號低壓加熱器、膜化水泵、噴射器啟動噴嘴進汽調節(jié)閥、噴射器常態(tài)噴嘴進汽截止閥、凝結水補水管、凝結水補水調節(jié)閥、液位傳感器和DCS控制系統(tǒng)；充分利用汽輪機組已有的真空系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、凝結水系統(tǒng)、輔助抽汽系統(tǒng)、回熱系統(tǒng)，采用在高真空條件下水蒸發(fā)冷卻的方法解決閉式水溫度過高限制汽輪發(fā)電機組出力和改善主、輔機冷卻條件的問題，并可回收閉式水放出的熱量，降低汽輪發(fā)電機組的熱耗；同時大幅度降低閉式水系統(tǒng)的功耗和投資。
文檔編號F25D1/00GK102654342SQ201110324519
公開日2012年9月5日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者章禮道 申請人:章禮道