一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统论文和设计-徐钢

全文摘要

本实用新型公开了一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统。该系统主要涉及空冷机组冷端系统、湿冷机组冷端系统和凝汽设备耦合节能系统三个主要部分，通过空冷机组与湿冷机组凝汽设备的耦合实现冷端互补优化。该系统利用空冷机组和湿冷机组的排汽温差，采用表面式换热器，达到提高空、湿冷机组热经济性的目的。湿冷机组的凝结水温提高，低压抽汽量得以减少，发电煤耗降低；空冷机组利用了部分排汽，使得排汽压力降低，提高了空冷机组的经济性；此外，该系统可根据湿冷机组运行情况的变化而实现对湿冷机组的灵活切换。

主设计要求

1.一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，该系统主要涉及空冷机组冷端系统、不同湿冷机组的冷端系统和凝汽设备耦合系统；其特征在于，所述的湿冷机组冷端系统中，一号湿冷机组汽轮机（1）的低压缸排汽口与一号湿冷机组凝汽器（2）相连，一号湿冷机组凝汽器（2）与一号湿冷机组凝结水泵（3）、第一控制阀（4）、一号湿冷机组轴封加热器（5）依次串联；二号湿冷机组冷端系统中，二号湿冷机组汽轮机（18）的低压缸排汽口与二号湿冷机组凝汽器（19）相连，二号湿冷机组凝汽器（19）与二号湿冷机组凝结水泵（20）、第四控制阀（21）、二号湿冷机组轴封加热器（22）依次串联；在空冷机组冷端系统中，空冷机组汽轮机（8）的低压缸排汽口通过排汽装置（9）与空冷岛（17）连接，空冷岛（17）的凝结水回流至排汽装置（9）的热井（14）里，排汽装置（9）的热井（14）出口与空冷机组凝结水泵（15）、空冷机组轴封加热器（16）依次串联；表面式换热器（13）的入水口分别与第三控制阀（7）的出口、第五控制阀（23）的出口连接，表面式换热器（13）的出水口分别与第二控制阀（6）的入水口和第六控制阀（24）的入水口相连。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，其特征在于，所述的表面式换热器（13）内置于排汽装置（9）的壳体（12）内，排汽装置（9）包括波形膨胀节（10）、喉部（11）、壳体（12）和热井（14）；波形膨胀节（10）的蒸汽入口与空冷机组汽轮机（8）的蒸汽出口相连，空冷岛（17）的蒸汽出口与热井（14）的入口相连，热井（14）的出口与空冷机组凝结水泵（15）相接，第三控制阀（7）和第五控制阀（23）调节进入表面式换热器（13）的凝结水流量。

3.根据权利要求1所述的一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，其特征在于，所述的凝汽设备耦合系统中，不同的湿冷机组冷端系统相互并联，第二控制阀（6）与第三控制阀（7）可以控制一号湿冷机组冷端系统的并入与切除，第五控制阀（23）与第六控制阀（24）可以控制二号湿冷机组冷端系统的并入与切除。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及燃煤发电技术领域，特别涉及一种空湿冷凝汽设备耦合节能系统，具体涉及一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统。

背景技术

中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济、摆脱贫困是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。随着经济的持续快速发展，中国已成为世界上能源生产和能源消费的第一大国。我国能源资源总量比较丰富，但是人均能源拥有量较低，能源赋存分布不均衡，并且能源资源开发难度普遍较大。因此，提高能源利用率已是当务之急。随着当今电力行业的快速发展，大容量、高参数的机组占比不断増加，修建于我国东部多水地区的大型机组往往都是水冷，而西北部地区大多是空冷。火力发电在我国工业用水中占据很大比重，因此对火力发电用水的优化对节约用水、缓解水资源分布不均起着至关重要的作用。

由于不同参数不同容量的机组建设时期的不同，我国北方很多地区的火电厂同时拥有空冷机组和湿冷机组，对此提出空湿冷联合优化运行，即空湿冷凝汽设备耦合节能系统，利用空冷机组的低压缸排汽加热湿冷机组的凝结水。通过布置表面式换热器，湿冷机组可以利用空冷机组的排汽加热凝结水，使得湿冷机组的凝结水温度得以提高，减少了低压抽汽量，在主蒸汽保持不变的情况下，发电量增加，煤耗减少，热经济性提高；对于空冷机组而言，部分乏汽被再次利用，进入空冷岛的蒸汽量减少，在同等数量空冷风机运行时，可以有效降低空冷机组的排汽压力，提高了空冷机组的经济性。

发明内容

本实用新型针对同时存在空冷机组和湿冷机组的电厂中，空冷机组运行时背压普遍偏高的问题，提供了一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，通过空冷机组和湿冷机组凝汽设备的耦合实现空湿冷机组的冷端互补优化，在排汽装置中增加表面式换热器；利用空冷机组的乏汽潜热加热湿冷机组的凝结水，提高湿冷机组凝结水温度，进而减少湿冷机组低压加热器的抽汽量；此外，由于空冷机组一部分排汽得以利用，使得进入空冷岛的蒸汽减少，当同等数量的空冷风机运行时，排汽压力降低；同时，该系统能够根据机组运行情况的变化实现不同湿冷机组的灵活切换，提高了换热效率，最终达到空冷机组的部分乏汽余热回收利用的同时提高湿冷机组热经济性的目的。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，该系统主要涉及空冷机组冷端系统、不同湿冷机组的冷端系统和凝汽设备耦合系统；其特征在于，所述的湿冷机组冷端系统中，一号湿冷机组汽轮机的低压缸排汽口与一号湿冷机组凝汽器相连，一号湿冷机组凝汽器与一号湿冷机组凝结水泵、第一控制阀、一号湿冷机组轴封加热器依次串联；二号湿冷机组冷端系统中，二号湿冷机组汽轮机的低压缸排汽口与二号湿冷机组凝汽器相连，二号湿冷机组凝汽器与二号湿冷机组凝结水泵、第四控制阀、二号湿冷机组轴封加热器依次串联；在空冷机组冷端系统中，空冷机组汽轮机的低压缸排汽口通过排汽装置与空冷岛连接，空冷岛的凝结水回流至排汽装置的热井里，排汽装置的热井出口与空冷机组凝结水泵、空冷机组轴封加热器依次串联；表面式换热器的入水口分别与第三控制阀的出口、第五控制阀的出口连接，表面式换热器的出水口分别与第二控制阀的入水口和第六控制阀的入水口相连。

所述的一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，其特征在于，所述的排汽装置主要包括波形膨胀节、喉部、壳体和热井；波形膨胀节的蒸汽入口与空冷机组汽轮机的蒸汽出口相连，所述的表面式换热器内置于排汽装置的壳体内，空冷岛的蒸汽出口与热井的入口相连，热井的出口与空冷机组凝结水泵相接，第三控制阀和第五控制阀调节进入表面式换热器的凝结水流量。

所述的一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，其特征在于，所述的凝汽设备耦合系统中，不同的湿冷机组冷端系统相互并联，第二控制阀与第三控制阀可以控制一号湿冷机组冷端系统的并入与切除，第五控制阀与第六控制阀可以控制二号湿冷机组冷端系统的并入与切除。

本实用新型具有以下优点和效果：

（1）利用了空冷机组的乏汽潜热来加热湿冷机组的凝结水，提高了湿冷机组凝结水的温度，从而减少了湿冷机组低压加热器的抽汽量，使得湿冷机组能做更多的功，热效率得到提升；

（2）空冷机组的部分排汽得以利用，使得进入空冷岛的蒸汽量减少，当采用同等数量同等型号的空冷风机运行时，能有效降低空冷机组的排汽压力，也能使换热更加充分，换热效率更高；

（3）可以根据电厂运行情况的变化实现不同湿冷机组的灵活切换，选择合适的湿冷机组并入该系统，可以实现不同机组的并入与切除。

附图说明

图1为一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统示意图。

图中： 1-一号湿冷机组汽轮机；2-一号湿冷机组凝汽器；3-一号湿冷机组凝结水泵；4-第一控制阀；5-一号湿冷机组轴封加热器；6-第二控制阀；7-第三控制阀；8-空冷机组汽轮机；9-排汽装置；10-波形膨胀节；11-喉部；12-壳体；13-表面式换热器；14-热井；15-空冷机组凝结水泵；16-空冷机组轴封加热器；17-空冷岛；18-二号湿冷机组汽轮机；19-二号湿冷机组凝汽器；20-二号湿冷机组凝结水泵；21-第四控制阀；22-二号湿冷机组轴封加热器；23-第五控制阀；24-第六控制阀。

具体实施方式

本实用新型提出了一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，下面结合附图和实例给予说明。

图1所示为一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统。

如图1所示，一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，该系统主要涉及空冷机组冷端系统、不同湿冷机组的冷端系统和凝汽设备耦合系统；其特征在于，所述的湿冷机组冷端系统中，一号湿冷机组汽轮机1的低压缸排汽口与一号湿冷机组凝汽器2相连，一号湿冷机组凝汽器2与一号湿冷机组凝结水泵3、第一控制阀4、一号湿冷机组轴封加热器5依次串联；二号湿冷机组冷端系统中，二号湿冷机组汽轮机18的低压缸排汽口与二号湿冷机组凝汽器19相连，二号湿冷机组凝汽器19与二号湿冷机组凝结水泵20、第四控制阀21、二号湿冷机组轴封加热器22依次串联；在空冷机组冷端系统中，空冷机组汽轮机8的低压缸排汽口通过排汽装置9与空冷岛17连接，空冷岛17的凝结水回流至排汽装置9的热井14里，排汽装置9的热井14出口与空冷机组凝结水泵15、空冷机组轴封加热器16依次串联；表面式换热器13的入水口分别与第三控制阀7的出口、第五控制阀23的出口连接，表面式换热器13的出水口分别与第二控制阀6的入水口和第六控制阀24的入水口相连。

所述的一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，其特征在于，所述的排汽装置9主要包括波形膨胀节10、喉部11、壳体12和热井14；波形膨胀节10的蒸汽入口与空冷机组汽轮机8的蒸汽出口相连，所述的表面式换热器13内置于排汽装置9的壳体12内，空冷岛17的蒸汽出口与热井14的入口相连，热井14的出口与空冷机组凝结水泵15相接，第三控制阀7和第五控制阀23调节进入表面式换热器13的凝结水流量。

所述的一种基于表面式换热器的空湿冷凝汽设备耦合节能系统，其特征在于，所述的凝汽设备耦合系统中，不同的湿冷机组冷端系统相互并联，第二控制阀6与第三控制阀7可以控制一号湿冷机组冷端系统的并入与切除，第五控制阀23与第六控制阀24可以控制二号湿冷机组冷端系统的并入与切除。

下面结合实施例对具体控制过程进行举例说明：

当根据电厂运行情况只需将一号湿冷机组冷端系统并入该耦合节能系统时，开启第二控制阀6和第三控制阀7，同时将二号湿冷机组冷端系统断开，关闭第五控制阀23和第六控制阀24。运行过程中，若一号湿冷机组冷端系统发生故障或者需要停机修理时，则可快速切换湿冷机组，关闭第二控制阀6和第三控制阀7，同时开启第五控制阀23和第六控制阀24，从而实现一号湿冷机组冷端系统的切除以及二号湿冷机组冷端系统的并入。当一台湿冷机组满足不了要求时，可以将两台湿冷机组都接入该系统，此时需要将第二控制阀6、第三控制阀7、第五控制阀23和第六控制阀24都打开。

该系统通过空湿冷凝汽设备耦合来利用机组的排汽温差，实现了空湿冷机组冷端互补优化。通过布置表面式换热器，湿冷机组可以利用空冷机组的排汽加热凝结水，使得湿冷机组的凝结水温度得以提高，减少了低压抽汽量，在主蒸汽保持不变的情况下，发电量增加，煤耗减少，热经济性提高；对于空冷机组而言，部分乏汽被再次利用，进入空冷岛的蒸汽量减少，在同等数量空冷风机运行时，可以有效降低空冷机组的排汽压力，提高了空冷机组的经济性。还可以根据电厂机组的运行情况灵活选择合适的湿冷机组并入该耦合节能系统，实现对湿冷机组的切换。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

设计图

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