帶餘熱回收系統的間接空冷系統及其控制方法與流程

2023-09-18 13:36:35

本發明涉及火力發電廠空冷裝置技術領域，特別是涉及一種帶餘熱回收系統的間接空冷系統及其控制方法。

背景技術：

在我國西北、華北和東北地區，具有豐富的煤礦資源，且上述地區部分氣候較為乾燥，水資源缺乏，使火力發電得到大量推廣。但氣候乾燥地區水資源缺乏的情況為火力發電廠冷凝系統提出了考驗，針對上述情況，空冷系統得以快速發展。

目前，電站空冷系統按照冷卻原理不同，可以分為直接空冷系統和間接空冷系統，而間接空冷系統又分為表面式凝汽器間接空冷裝置和混合式凝汽器間接空冷裝置。其中，表面式凝汽器間接空冷裝置因循環泵揚程低、能耗少、無噪聲、受自然因素影響小，且主廠房布置方位不受風向的影響、總平面布置靈活等優點而被廣泛應用。

汽輪機排汽以循環冷卻水為中間介質，將排汽與空氣之間的熱交換分為兩次。一次為蒸汽與循環冷卻水之間在表面式凝汽器中換熱，另一次為循環冷卻水和空氣在空冷塔中換熱。根據實際運行效果來看，在夏季高溫時段，空冷塔換熱效率下降，出現系統背壓升高，發電負荷下降的現象，給發電廠的經濟生產帶來影響。

技術實現要素：

基於此，有必要針對傳統的空冷系統在夏季高溫時段，空冷塔換熱效率下降，系統背壓高，發電符合下降，影響發電廠的經濟生產的問題，提供一種提高空冷塔的換熱效率，降低系統背壓，提高機組運行效率的帶餘熱回收系統的間接空冷系統及其控制方法。

一種帶餘熱回收系統的間接空冷系統，包括主機冷卻水循環系統、引風機循環水系統及熱網循環水系統；

所述主機冷卻水循環系統包括兩組汽輪機冷卻水循環系統、多個循環水泵及空冷塔，每組汽輪機冷卻水循環系統中吸熱升溫後的循環冷卻水，經過對應的所述循環水泵加壓後進入所述空冷塔，冷卻後分為兩路，一路返回至相應的所述汽輪機冷卻水循環系統，另一路進入所述引風機循環水系統，並經過冷卻後通過對應的所述循環水泵加壓返回至所述空冷塔，從而形成循環迴路；

所述熱網循環水系統的進水口與所述引風機循環水系統的出水口連接，所述熱網循環水系統的出水口與所述引風機循環水系統的進水口連接，從而形成循環迴路；

其中，所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統還包括分別可通斷的第一聯絡管路、第二聯絡管路及第三聯絡管路，所述第一聯絡管路用於連通所述主機冷卻水循環系統與所述循環水泵的進水口之間的兩路連接管路，所述第二聯絡管路用於連通所述循環水泵的出水口與所述空冷塔的進水口之間的兩路連接管路，所述第三聯絡管路用於連通所述空冷塔的出水口與兩組汽輪機冷卻水循環系統的進水口之間的兩路連接管路；

所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統還包括熱網切換閥門，所述熱網切換閥門設置於所述空冷塔的出水口與所述引風機循環水系統的進水口之間，以及所述引風機循環水系統的出水口與所述循環水泵的進水口之間；

所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統還包括熱網接口閥門，所述熱網接口閥門設置於所述熱網循環系統中，以連通或斷開所述熱網循環系統與所述引風機循環水系統。

在其中一實施例中，所述主機冷卻水循環系統包括：

第一汽輪機冷卻水循環系統，包括第一汽輪機及第一表面式凝汽器冷卻水系統，所述第一汽輪機的排汽進入所述第一表面式凝汽器冷卻水系統被循環冷凝；

第二汽輪機冷卻水循環系統，包括第二汽輪機及第二表面式凝汽器冷卻水系統，所述第二汽輪機的排汽進入所述第二表面式凝汽器冷卻水系統被循環冷凝。

在其中一實施例中，所述空冷塔包括第一汽輪機凝汽器及第二汽輪機凝汽器，相應的所述循環水泵的進水口與所述第一表面式凝汽器冷卻水系統的出水口連接，出水口與所述第一汽輪機凝汽器的進水口連接，所述第一汽輪機凝汽器的出水口與所述第一表面式凝汽器冷卻水系統的進水口連接；

相應的所述循環水泵的進水口與所述第二表面式凝汽器冷卻水系統的出水口連接，出水口與所述第二汽輪機凝汽器的進水口連接，所述第二汽輪機凝汽器的出水口與所述第二表面式凝汽器冷卻水系統的進水口連接。

在其中一實施例中，所述第一聯絡管路一端與連通所述第一表面式凝汽器冷卻水系統的出水口和相應的所述循環水泵的進水口的連接管路連接，另一端與連通所述第二表面式凝汽器冷卻水系統的出水口和相應的所述循環水泵的進水口的連接管路連接；

所述第二聯絡管路一端與連通相應的所述循環水泵的出水口和所述第一汽輪機凝汽器的進水口的連接管路連接，另一端與連通相應的所述循環水泵的出水口和所述第二汽輪機凝汽器的進水口的連接管路連接；

所述第三聯絡管路一端與連通所述第一表面式凝汽器冷卻水系統的進水口和所述第一汽輪機凝汽器的出水口之間連接管路連接，另一端與連通所述第二表面式凝汽器冷卻水系統的進水口和所述第二汽輪機凝汽器的出水口之間的連接管路連接。

在其中一實施例中，所述第一聯絡管路、所述第二聯絡管路及第三聯絡管路上設置有可控制通斷的控制閥。

在其中一實施例中，所述引風機循環水系統包括第一引風機凝汽器及第二引風機凝汽器，所述第一引風機凝汽器的進水口與所述第一汽輪機凝汽器的出水口連接，所述第一引風機凝汽器的出水口與相應的所述循環水泵的進水口連接；

所述第二引風機凝汽器的進水口與所述第二汽輪機凝汽器的出水口連接，所述第二引風機凝汽器的出水口與相應的所述循環水泵的進水口連接；

所述熱網切換閥門包括四個，分別設置於所述第一引風機凝汽器的進水口與所述第一汽輪機凝汽器的出水口之間的連接管路上，所述第一引風機凝汽器的出水口與相應的所述循環水泵的進水口之間的連接管路上，所述第二引風機凝汽器的進水口與所述第二汽輪機凝汽器的出水口之間的連接管路上，以及所述第二引風機凝汽器的出水口與相應的所述循環水泵的進水口之間的連接管路上。

在其中一實施例中，所述熱網循環水系統包括兩條一端與熱網用戶管路連通的進水管路，以及兩條一端與熱網用戶管路連通的出水管路，兩條所述進水管路的另一端分別與所述第一引風機凝汽器的出水口及所述第二引風機凝汽器的出水口連接，兩條所述出水管路的另一端分別與所述第一引風機凝汽器的進水口及所述第二引風機凝汽器的進水口連接；

所述熱網接口閥門包括四個，分別設置於兩條所述進水管路及兩條所述出水管路上。

在其中一實施例中，所述熱網循環水系統還包括熱網循環水泵，所述兩條進水管路匯聚連接於所述熱網用戶，所述兩條出水管路匯聚連接於所述熱網用戶，所述熱網循環水泵設置於所述兩條進水管路與熱網用戶連接的匯聚管路上，以提供熱網循環水的循環動力。

一種如上述的帶餘熱回收系統的間接空冷系統的控制方法，所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統包括第一工作模式、第二工作模式及第三工作模式，所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統的控制方法包括以下步驟：

當所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統處於第一工作模式時，所述兩組汽輪機冷卻水循環系統正常運行時，停運熱網循環水系統，關閉所述熱網接口閥門，打開所述熱網切換閥門，關閉所述第一聯絡管路、第二聯絡管路及所述第三聯絡管路；

當所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統處於第二工作模式時，停運其中一組所述汽輪機冷卻水循環系統，關閉所述熱網接口閥門，打開所述熱網切換閥門，打開所述第一聯絡管路、第二聯絡管路及所述第三聯絡管路。

在其中一實施例中，還包括以下步驟：

當所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統處於第三工作模式時，啟動熱網循環水系統，打開所述熱網接口閥門，關閉所述熱網切換閥門，關閉所述第一聯絡管路、第二聯絡管路及所述第三聯絡管路。

上述的帶餘熱回收系統的間接空冷系統及其控制方法，通過三根聯絡管路的通斷，以及熱網切換閥門的切換，以及熱網接口閥門的通斷，擴大了循環水流量的調節範圍，在夏季充分利用空冷塔的散熱能力，降低汽輪機組的背壓和能耗，在冬季充分利用引風機汽輪機產生的餘熱給廠外用戶供熱，降低機組的背壓和能耗。

附圖說明

圖1為本發明一實施方式中的帶餘熱回收系統的間接空冷系統的結構示意圖。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳的實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語「垂直的」、「水平的」、「左」、「右」以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1所示，本發明一實施例中的帶餘熱回收系統的間接空冷系統10，包括主機冷卻水循環系統(圖未標)、引風機循環水系統14及熱網循環水系統(圖未標)。其中，該帶餘熱回收系統的間接空冷系統10適用於「兩機一塔」的間接空冷電廠，即包括兩個汽輪機組及一個間接空冷塔的間接空冷電廠，該間接空冷塔包括兩組相同的空冷系統。

該主機冷卻水循環系統包括兩組汽輪機冷卻水循環系統(圖未示)、多個循環水泵124及空冷塔126。間接空冷電廠包括兩個汽輪機組，因此，需要兩組汽輪機冷卻水循環系統對汽輪機組產生的高溫蒸汽進行換熱，吸熱後的冷卻水升溫引出經過空冷塔126進行二次換熱降溫，並重新進入汽輪機冷卻水循環系統。如此，形成循環換熱，保證了汽輪機組的散熱能力，提高機組的運行效率。

其中，每組汽輪機冷卻水循環系統中吸熱升溫後的循環冷卻水，經過對應的循環水泵124加壓後進入空冷塔126，冷卻後分為兩路。一路返回至相應的汽輪機冷卻水循環系統，另一路進入引風機循環水系統14，並經過冷卻後通過對應的循環水泵124返回至空冷塔126，從而形成循環迴路。

需要指出的是，引風機用於將汽輪機組的爐膛內產生的煙氣順利排出，並使爐膛內維持一定的負壓，使爐膛內有足夠的氧氣，並得到充分的燃燒。例如，在夏季，氣溫較高，引風機循環水系統14可將高溫煙氣與空冷塔126引出的冷卻水進行換熱，換熱後的冷卻水重新進入空冷塔126循環換熱。如此，保證了引風機組的正常運行。

熱網循環水系統的進水口與引風機循環水系統14的出水口連接，熱網循環水系統的出水口與引風機循環水系統14的進水口連接，從而形成循環水路。如此，經過引風機循環水系統14的循環換熱，使冷卻水得到升溫，符合熱網用戶20的需求，且冷卻了引風機機組，保證了引風機機組的正常運行。

其中，該帶餘熱回收系統的間接空冷系統10還包括分別可通斷的第一聯絡管路11、第二聯絡管路13及第三聯絡管路15。該第一聯絡管路11用於連通汽輪機冷卻水循環系統與循環水泵124進水口之間的兩路連接管路；該第二聯絡管路13用於連通循環水泵124的出水口與空冷塔126的進水口之間的兩路連接管路；該第三聯絡管路15用於連通空冷塔126的出水口與兩組汽輪機冷卻水循環系統的進水口之間的兩路連接管路。

該帶餘熱回收系統的間接空冷系統10還包括熱網切換閥門18，熱網切換閥門18設置於空冷塔126的出水口與引風機循環水系統14的進水口之間，以及引風機循環水系統14的出水口與循環水泵124的進水口之間；帶餘熱回收系統的間接空冷系統10還包括熱網接口閥門19，熱網接口閥門19設置於熱網循環系統中，以連通或斷開熱網循環系統與引風機循環水系統14。

本實施例中，該帶餘熱回收系統的間接空冷系統10包括第一工作模式、第二工作模式及第三工作模式，下面將結合本發明中的帶餘熱回收系統的間接空冷系統10的控制方法，對該帶餘熱回收系統的間接空冷系統10進行說明：

該帶餘熱回收系統的間接空冷系統10的控制方法包括步驟：

當所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統10處於第一工作模式時，即在夏季，兩組汽輪機冷卻水循環系統正常運行，熱網循環水系統停運。關閉所述熱網接口閥門19，打開所述熱網切換閥門18，關閉所述第一聯絡管路11、第二聯絡管路13及所述第三聯絡管路15。

具體地，兩組汽輪機冷卻水循環系統的冷卻水分別進入空冷塔126內，並進行換熱後返回汽輪機冷卻水循環系統。空冷塔126冷卻後的冷卻水另一路進入引風機循環水系統14進行換熱後返回空冷塔126再次進行換熱。此時，空冷系統正常運行。

在其中一實施方式中，當所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統10處於第二工作模式時，即停運其中一組汽輪機冷卻水循環系統時，關閉所述熱網接口閥門19，打開所述熱網切換閥門18，打開所述第一聯絡管路11、第二聯絡管路13及所述第三聯絡管路15。

具體地，另一組汽輪機循環水系統中的冷卻水進入空冷塔126內，並可通過整個空冷塔126進行冷卻，從而降低機組的運行背壓，節約電廠的能耗。

在其中一實施方式中，當所述帶餘熱回收系統的間接空冷系統10處於第三工作模式時，即在冬季，啟動熱網循環水系統時，打開所述熱網接口閥門19，關閉所述熱網切換閥門18，關閉所述第一聯絡管路11、第二聯絡管路13及所述第三聯絡管路15。

具體地，空冷塔126的冷卻水無法進入引風機循環水系統14。此時，可通過熱網系統中的自來水回收引風機汽輪機的熱量，通過熱網循環水系統給熱網用戶20供熱，且在循環水泵124的功率不變的情況下，空冷塔126的循環水量將增加，汽輪機組的背壓降低，節約了電廠的能耗。

本實施例中，該主機冷卻水循環系統包括第一汽輪機冷卻水循環系統及第二汽輪機冷卻水循環系統。該第一汽輪機冷卻水循環系統包括第一汽輪機及第一表面式凝汽器冷卻水系統1222，該第一汽輪機的排汽進入第一表面式凝汽器冷卻水系統1222被循環冷凝。該第二汽輪機冷卻水循環系統包括第二汽輪機及第二表面式凝汽器冷卻水系統1224，該第二汽輪機的排汽進入第二表面式凝汽器冷卻水系統1224被循環冷凝。

該空冷塔126包括第一汽輪機凝汽器(圖未示)及第二汽輪機凝汽器(圖未示)。相應的循環水泵124的進水口與第一表面式凝汽器冷卻水系統1222的出水口連接，出水口與第一汽輪機凝汽器的進水口連接，第一汽輪機凝汽器的出水口與第一表面式凝汽器冷卻水系統1222的進水口連接。相應的循環水泵124的進水口與第二表面式凝汽器冷卻水系統1224的出水口連接，出水口與第二汽輪機凝汽器的進水口連接，第二汽輪機凝汽器的出水口與第二表面式凝汽器冷卻水系統1224的進水口連接。

本實施例中，該第一聯絡管路11一端與連通第一表面式凝汽器冷卻水系統1222的出水口和相應的循環水泵124的進水口的連接管路連接，另一端與連通所述第二表面式凝汽器冷卻水系統1224的出水口和相應的循環水泵124的進水口的連接管路連接。第二聯絡管路13一端與連通相應的循環水泵124的出水口和所述第一汽輪機凝汽器的的進水口的連接管路連接，另一端與連通相應的循環水泵124的出水口和所述第二汽輪機凝汽器的進水口的連接管路連接。第三聯絡管路15一端與連通第一表面式凝汽器冷卻水系統1222的進水口和第一汽輪機凝汽器的出水口之間連接管路連接，另一端與連通第二表面式凝汽器冷卻水系統1224的進水口和第二汽輪機凝汽器的出水口之間的連接管路連接。

其中，該第一聯絡管路11、第二聯絡管路13及第三聯絡管路15上設置有可控制通斷的控制閥，以實現可通斷，從而控制流量。具體到一個實施例中，該控制閥為電動蝶閥。

本實施例中，該引風機循環水系統14包括第一引風機凝汽器142及第二引風機凝汽器146，該第一引風機凝汽器142的進水口與所述第一汽輪機凝汽器的出水口連接，該第一引風機凝汽器142的出水口與相應的循環水泵124的進水口連接。該第二引風機凝汽器146的進水口與第二汽輪機凝汽器的出水口連接，該第二引風機凝汽器146的出水口與相應的循環水泵124的進水口連接。

該熱網切換閥門18包括四個，分別設置於第一引風機凝汽器142的進水口與第一汽輪機凝汽器的出水口之間的連接管路上、第一引風機凝汽器142的出水口與相應的循環水泵124的進水口之間的連接管路上、第二引風機凝汽器146的進水口與所述第二汽輪機凝汽器的出水口之間的連接管路上，以及第二引風機凝汽器146的出水口與相應的循環水泵124的進水口之間的連接管路上。也就是說，該熱網切換閥門18用於控制引風機循環水系統14與空冷系統的接入。本實施例中，該熱網切換閥門18包括兩個電動閥及一個止回閥，即每一個熱網切換閥門18都是單向的。

本實施例中，該熱網循環水系統包括兩條一端與熱網用戶20管路連通的進水管路，以及兩條一端與熱網用戶20管路連通的出水管路。兩條進水管路的另一端分別與第一引風機凝汽器142的出水口及第二引風機凝汽器146的出水口連接，兩條出水管路的另一端分別與第一引風機凝汽器142的進水口及第二引風機凝汽器146的進水口連接。該熱網接口閥門19包括四個，分別設置於所述進水管路及兩條出水管路上，從而控制熱網循環水系統與引風機循環水系統14的通斷。

本實施例中，該熱網循環水系統還包括熱網循環水泵162，該兩條進水管路匯聚連接於熱網用戶20，該兩條出水管路匯聚連接於熱網用戶20。該熱網循環水泵162設置於兩條進水管路與熱網用戶20連接的匯聚管路上，以提供熱網循環水的循環動力。也就是說，在冬季，當關閉熱網切換閥門18時，自來水通過與引風機循環水系統14的換熱，從而實現升溫，並供給熱網用戶20使用。

上述的帶餘熱回收系統的間接空冷系統10及其控制方法，通過聯絡管的通斷，以及閥門的切換，擴大了循環水流量的調節範圍，在夏季充分利用空冷塔126的散熱能力，降低汽輪機組的背壓和能耗，在冬季充分利用引風機汽輪機產生的餘熱給廠外用戶供熱，降低機組的背壓和能耗。

以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。