全逆流直接空冷凝汽方法，利用在乏汽在單排管內(nèi)自下而上流動流速及湍流的特性，消除凝結(jié)水沿管壁向下流動對傳熱的不利影響，使豎直布置的單排管整個內(nèi)表面都具有良好的乏汽冷凝傳熱膜系數(shù)，使全逆流直接空冷凝汽方法具有可靠的實用性；采用大截面單排管組成第一段次逆流空冷空冷凝汽器、第二段次逆流空冷空冷凝汽器，使大截面單排管，既是乏汽空冷凝汽元件，又是乏汽通道，從而空冷凝汽器在風(fēng)筒圓周的布置中可以省去乏汽分配管，簡化了乏汽空冷凝汽器結(jié)構(gòu)，降低了裝置造價，為自然通風(fēng)直接空冷、機械通風(fēng)直接空冷、混合通風(fēng)直接空冷提供成本更低、性能更好的空冷凝汽方法和技術(shù)結(jié)構(gòu)。性能更好的空冷凝汽方法和技術(shù)結(jié)構(gòu)。性能更好的空冷凝汽方法和技術(shù)結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
全逆流直接空冷凝汽方法
[0001]本專利技術(shù)屬于熱交換領(lǐng)域，特別涉及采用空氣為冷卻介質(zhì)，直接對汽輪機乏汽進(jìn)行換熱式間壁凝汽的空冷凝汽器裝置。
技術(shù)介紹
[0002]現(xiàn)行的空冷式發(fā)電廠，其利用空氣冷凝汽輪機乏汽的關(guān)鍵設(shè)備又稱電站空冷器，主要分為直接空冷和間接空冷兩種：汽輪機乏汽直接進(jìn)入空冷器進(jìn)行冷凝的簡稱直接空冷，通過循環(huán)冷卻水將汽輪機乏汽的冷凝熱帶到空冷器中進(jìn)行冷卻的簡稱為間接空冷。
[0003]由于圖1、圖2、圖3、圖4所示的基管規(guī)格219mm
×
19mm
×
1.5mm，內(nèi)部乏汽流通截面34平方厘米，壁厚1.5毫米的扁平單排管換熱元件，又稱為單排管，具有通汽截面相對大，凝液分離相對好；管外翅片冷卻空氣流通阻力相對小，尤其是散熱翅片清洗效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于橢圓或圓形基管，特別適合采用如圖13所示的機械通風(fēng)的A形傾斜布置，已在電廠直接空冷凝汽器上廣泛采用多年。
[0004]現(xiàn)行的電廠直接空冷的技術(shù)方案通常是，將上述單排管組成具有順流+逆流結(jié)構(gòu)的A形空冷凝汽器，如600Mw空冷機組的空冷凝汽器布置在距離地面45米高，面積8000多m2的巨大高空鋼結(jié)構(gòu)平臺上，通過設(shè)在空冷凝汽管束下方的56臺110kw的大型軸流風(fēng)機垂直向上鼓風(fēng)，使其穿過冷凝管束，帶走管束內(nèi)的乏汽冷凝放出的冷凝潛熱，實現(xiàn)用空氣直接冷凝汽輪機乏汽的目的。這種布置的優(yōu)點：一是在保證大幅節(jié)約水資源的同時，還具有空冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，投資和占地小相對比間接空冷更低的優(yōu)點；缺點是汽輪機運行背壓高、抗風(fēng)能力差，易出現(xiàn)熱風(fēng)循環(huán)，導(dǎo)致汽機出力下降；運行風(fēng)機電耗高、維護費用高、噪音大，kwh煤耗高于水冷機組 5％以上，從資源利用方面來講，本質(zhì)上是用增加煤耗及CO2排放換取水資源的節(jié)約，經(jīng)濟效益很大程度上受制于煤、水之間的價差的約束。
[0005]鑒于電廠直接空冷的上述缺點，人們開發(fā)了多種自然通風(fēng)空冷系統(tǒng)，期望能降低或完全省掉風(fēng)機電耗來增加空冷電廠的經(jīng)濟效益：CN205262240U，用自然通風(fēng)塔取代風(fēng)機，將含有空冷大平臺的空冷冷凝汽器，直接布置在自然通風(fēng)塔內(nèi)的簡單組合結(jié)構(gòu)，由于必須同時建造空冷塔和30米以上鋼結(jié)構(gòu)大平臺，投資必須大大增加，才會有省掉風(fēng)機電耗的效果，顯然難以實現(xiàn)商業(yè)化。
[0006]CN109780882A、CN102980417B，采用了冷卻空氣水平穿過傾斜翅片管的，豎直迎風(fēng)面空冷散熱器的，自然通風(fēng)空冷塔的空氣動力結(jié)構(gòu)，希望利用空冷塔內(nèi)熱空氣的升力，實現(xiàn)自然通風(fēng)省掉風(fēng)機及電耗；然而采用長的圓形翅片管換熱元件減少了焊接和管箱工程量，但又增大了乏汽在管內(nèi)的流動阻力，采用短翅片管減少了流動阻力，但又成倍增加了焊接和管箱工程量及焊點泄漏幾率；采用橢圓或扁平單排管，凝汽換熱面，即長軸線C
?
D(見圖3)必須與流動的冷卻風(fēng)流向平行，才能保證應(yīng)有良好的通風(fēng)截面和冷卻風(fēng)量，但又帶來冷凝液在管內(nèi)大量覆蓋冷凝表面，使管內(nèi)冷凝傳熱膜系數(shù)急劇下降；尤其是規(guī)格220
×
20
×
1.5或219
×
19
?×
1.5單排管，由于管內(nèi)截面在現(xiàn)行氣量條件下顯得太小，乏汽流通阻力大，致使汽輪機出口排汽背壓大幅升高，冬季低氣溫的發(fā)電良好季節(jié)，為防止翅片管凍結(jié)，被迫采
取高背壓運行，從而使空冷式發(fā)電的全年平均kwh煤耗比水冷機組高5％以上；再加上該采用規(guī)格220
×
20
×
1.5 及219
×
19
×
1.5單排管，其迎風(fēng)面在空冷塔下部圓周切面布置，將致使迎風(fēng)面的圓周布置長度，比采用三角形布置增加一倍，660Mw機組，在進(jìn)風(fēng)高度相同條件下，空冷島塔底直徑將由 134米增加到268米，這將使空冷島的投資大大增加。
[0007]CN107120980A，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)，主要是改善夏季高溫冷卻風(fēng)量，與其它的直接空冷凝汽器一樣，沒有注意到乏汽流通阻力這一重要問題，更沒有解決空冷凝元件的乏汽阻力的表述，實際運行更達(dá)不到水冷機組的效果。
[0008]而今大型汽輪機乏汽的體積流量甚至達(dá)到10000m3/秒以上，流速甚至高達(dá)200m/秒以上，
①
在凝汽翅片管內(nèi)可形成近千帕的壓力損失；
②
數(shù)量巨大的單排翅片管并聯(lián)布置在巨大的空間中進(jìn)行乏汽冷凝，乏汽在第一段的各翅片管內(nèi)順流冷凝，種種原因會使其乏汽的冷凝量會有很大的差別；
⑧
乏汽在同一根翅片管內(nèi)的進(jìn)出口管段中的流速比達(dá)6
?
7倍，甚至更高，局部阻力變化達(dá)數(shù)十倍之多；
④
尤其中國冬夏、晝夜的巨大溫差；
⑤
經(jīng)常出現(xiàn)的環(huán)境大風(fēng)；
⑥
汽輪機高背壓運行帶來的經(jīng)濟損失、能耗和CO2排放的增加，無疑給空冷式發(fā)電廠的空冷系統(tǒng)的優(yōu)化提出了嶄新的課題和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；
⑦
現(xiàn)行規(guī)格的219
×
19
×
1.5單排管結(jié)構(gòu)，僅能使用于圖13所示的傾斜布置，從而又大大限制了更好性能的空冷凝汽器的設(shè)計。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0009]本專利技術(shù)的目的是開發(fā)一種汽輪機乏汽背壓低、抗風(fēng)能力好，杜絕熱風(fēng)循環(huán)，汽機出力高；運行風(fēng)電耗低，甚至沒有風(fēng)機電耗、噪音低；kwh煤耗與水冷機組相比，既不增加kwh煤耗、 CO2排放，還要實現(xiàn)同樣的水資源節(jié)約，經(jīng)濟效益不受煤、水之價差制約的空冷凝汽器。
[0010]全逆流直接空冷凝汽方法，其特征在于：
[0011]一、汽輪機乏汽經(jīng)總管(ZG)、乏汽環(huán)管(1a)、支管(1)自下而上先后進(jìn)入，由進(jìn)汽聯(lián)箱(2)、采用大截面單排管(3)組成的第一段次逆流凝汽器(NQQ1)、第一聯(lián)箱(4)、采用大截面單排管(5)組成的第二段次逆流凝汽器(NQQ2)、第二聯(lián)箱(6)、采用目前通用用規(guī)格單排管(7)組成的第三段次逆流凝汽器(NQQ3)、第三聯(lián)箱(8)、管道(9)、第四聯(lián)箱(10)、采用通用規(guī)格單排管(11)組成的第四段次逆流凝汽器(NQQ4)、出口聯(lián)箱(12)緊密連接的，若干單排翅片管豎直布置的，迎風(fēng)面豎直布置的逆流空冷凝汽單元(N)；乏汽在其空冷凝汽單元(N)中，自下而上多段次的與附著于單排管內(nèi)壁向下流動的，低溫冷凝液逆流接觸傳熱、冷卻、凝結(jié)為液態(tài)水；乏汽中夾帶的微量不凝氣，在多段次冷凝富集后，經(jīng)不凝氣出口管(13)進(jìn)入不凝氣收集管(1b)與其它逆流空冷凝汽單元(N)的不凝氣一道經(jīng)真空泵進(jìn)口管(1c)，被真空泵抽出離開空冷島；
[0012]兩個迎風(fēng)面豎直的空冷凝汽單元(N)與百葉窗(F)、或與風(fēng)扇(S)組成一個逆流冷凝三角；若干逆流冷凝三角沿風(fēng)筒(FT)下部圓周布置，組成全逆流自然通風(fēng)直接空冷島，或全逆流混合通風(fēng)直接空冷島。
[0013]二、第一段次逆流凝汽器(NQQ1)的大截面單排管(3)，單管通汽截面積為現(xiàn)行通用 218X19X1.5規(guī)格34平方厘米的2
?
4倍，內(nèi)截面的長(L
?
2t)寬(W
...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.全逆流直接空冷凝汽方法，其特征在于：汽輪機乏汽經(jīng)總管(ZG)、乏汽環(huán)管(1a)、支管(1)自下而上先后進(jìn)入，由進(jìn)汽聯(lián)箱(2)、采用大截面單排管(3)組成的第一段次逆流凝汽器(NQQ1)、第一聯(lián)箱(4)、采用大截面單排管(5)組成的第二段次逆流凝汽器(NQQ2)、第二聯(lián)箱(6)、采用目前通用用規(guī)格單排管(7)組成的第三段次逆流凝汽器(NQQ3)、第三聯(lián)箱(8)、管道(9)、第四聯(lián)箱(10)、采用通用規(guī)格單排管(11)組成的第四段次逆流凝汽器(NQQ4)、出口聯(lián)箱(12)緊密連接的，若干單排翅片管豎直布置的，迎風(fēng)面豎直布置的逆流空冷凝汽單元(N)；乏汽在其空冷凝汽單元(N)中，自下而上多段次的與附著于單排管內(nèi)壁向下流動的，低溫冷凝液逆流接觸傳熱、冷卻、凝結(jié)為液態(tài)水；乏汽中夾帶的微量不凝氣，在多段次冷凝富集后，經(jīng)不凝氣出口管(13)進(jìn)入不凝氣收集管(1b)，與其它逆流空冷凝汽單元(N)的不凝氣一道經(jīng)真空泵進(jìn)口管(1c)；兩個迎風(fēng)面豎直的逆流空冷凝汽單元(N)與百葉窗(F)、或與風(fēng)扇(S)組成一個逆流冷凝三角；若干逆流冷凝三角沿風(fēng)筒(FT)下部圓周布置，組成全逆流自然通風(fēng)直接空冷島，或全逆流機械通風(fēng)+自然通風(fēng)的混合通風(fēng)直接空冷島，或全逆流機械通風(fēng)直接空冷島。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全逆流直接空冷凝汽方法，其特征在于，第一段次逆流凝汽器(NQQ1)的大截面單排管(3)，單管通汽截面積為現(xiàn)行通用219X19X1.5規(guī)格34平方厘米的2
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4倍，內(nèi)截面的長(L
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2t)寬(W
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2t)比值：(L
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2t)/(W
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2t)＝5～8；第二段次逆流凝汽器(NQQ2)的大截面單排管(5)，單管通汽截面積為現(xiàn)行通用219X19X1.5規(guī)格規(guī)格34平方厘米的1.5
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3倍，內(nèi)截面的長(L
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2t)寬(W
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2t)比值：(L
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2t)/(W
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2t)＝5.5～10.5；第三段次逆流凝汽器(NQQ3)的單排管(7)，單管通汽截面積為現(xiàn)行通用219X19X1.5規(guī)格1
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2倍，內(nèi)截面的長(L
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2t)寬(W
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2t)比值：(L
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2t)/(W
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2t)＝7～13.5；第四段次逆流凝汽器(NQQ3)的單排管(11)內(nèi)截面的長(L
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2t)寬(W
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2t)比值：(L
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2t)/(W
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2t)＝13.5。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全逆流直接空冷凝汽方法，其特征在于，通過乏汽在豎直空冷凝汽單排管內(nèi)自下而上的流動，乏汽在空冷凝汽單排管內(nèi)的局部流速和湍流雷諾數(shù)，隨乏汽的位移而降低的特點，正好可以用來消除乏汽冷凝液在管壁向下流動中增厚、熱阻增加的缺點；使沿管壁向下流動增厚的凝液，始終被更高流速和雷諾數(shù)的乏汽劇烈攪動，使導(dǎo)致熱阻的凝液滯流層厚度不能增加，進(jìn)而使單排管從進(jìn)口至出口之間的內(nèi)壁乏汽冷凝的傳熱膜系數(shù)，都能保持優(yōu)良數(shù)值，從而可靠的保證了乏汽與其冷凝液逆向流動冷凝的傳熱高效率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全逆流...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李開建，冷冰，李寧，
申請(專利權(quán))人：成都聚實節(jié)能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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