为了克服现有的电站汽轮机用空冷凝汽器设计上没有一整套考虑自然风和电厂结构物改变了原来自然风的流向、流速和流量分布等特性的空冷凝汽器的环境风的设计规范和消除它们对空冷凝汽器不良影响的总体设计思想和设计原则和方法的不足。本发明专利技术提出包括营造各种风向和风速下空冷凝汽器风机所需的冷风来源热风离去的良好通道；旨在消除或减小空冷凝汽器入口空气热回流和出口热风直接离去的阻挡和引导；对付横风时风机的压头裕量选择；有横风时各风机单元冷风进风量的保证与均衡等原则和方法。同时提出一些在设计中推荐使用并通过计算有效的设备和装置，如机翼形上升型结构风引下导流板阵列、风机入口侧方翼形导风板、空冷凝汽器基本换热单元阵列风机入口参差风筒、曲面引导风墙及其分流装置等。采用本发明专利技术可使空冷凝汽器的换热效率无论是在无风还是有风情况下均得到提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用冷却空气使与其交叉流动的电站汽轮机排出的低参数蒸汽凝结成饱和水的换热器-直接空冷凝汽器的冷空气足量供应和抑制载有热量的空冷凝汽器出口空气向入口回流的综合设计方法及相应的设备和装置。特别是涉及电厂内大量建筑结构导致对空冷凝汽器环境风的影响、考虑自然风和结构引起的环境风影响时空冷凝汽器的设计方法及消除或减弱其影响可用的设备和装置。本专利技术属于直接空冷凝汽器或塔式间接空冷凝汽器及电厂总体布置和结构设计，也是消除热回流和不利结构风影响的空冷凝汽器附属设备领域，还是电厂及附近结构物结构导致的环境风和自然风对户外使用空气冷却热介质系统能力影响进行分析、评价及其设计优化和对已有系统进行改造的方法。2.
技术介绍
目前，公知的空冷凝汽器设计考虑环境风的影响仅以缩小模型的风洞实验分析不同风向和对应横风速度对空冷凝汽器出力降低的影响，并由这一影响关系确定与厂址主导风向相关的最优布置。尚没有考虑电厂结构物形成的结构致风时空冷凝汽器的设计规范和消除结构致风对空冷凝汽器不良影响的总体设计思想和设计原则。现将最近有关文献(马义伟等电站空冷若干专题的讨论第一集哈尔滨工业大学能源工程与工程学院)空冷凝汽器设计中的思想摘录如下防止热风再循环采用将挡风墙高度由过去的风机平台以上2米提高到蒸汽分配管中心线处等措施；海勒系统的冷却元件传统采用立式布置，近期有人提出采用塔内水平布置是完全可能的，这样可以减少大风对空冷器的影响；在自然通风塔内布置直接空冷凝汽器管束引起人们的关注，在工程中得到试验性应用；强迫通风直接空冷凝汽器管束的布置要考虑风向的影响一般是通过风洞试验以求得解决；空冷器的热风再循环(或称热回流)是指空冷器排出的热气流在某些特定的条件下被风机吸入，提高了进入空冷器冷空气的温度，导致空冷器冷却能力的下降。空冷器的热风再循环和管内凝结水的冻结是空冷器运行的两大危害，在设计和运行中应给以特殊的注意。某文献对热风再循环给Matimba电站所造成的危害进行了介绍在南非Matimba电站直接空冷凝汽器所产生的热风再循环引起人们的关注，该电站的大面积的空冷凝汽器在某些风速和气温的条件下促进了热风再循环现象的发生。当风从凝汽器的西部吹来时，由凝汽器排放的热空气流被吹向凝汽器东部空气的吸入口，进而被风机吸入吹向凝汽器管束，此部分热空气导致凝汽器真空的显著恶化.当风速达到13kmph(3.6m/s)时，此热风再循环可通过控制汽轮机而得到解决，此措施虽可保持汽轮机的正常运行，但其发电功率则下降了约40％。使情况更为恶化的是，在此低负荷下汽轮机流量大为减少，引起汽轮机的排汽温度接近跳闸温度212°F(100℃).当风速超过13kmph(3.6m/s)时，则汽轮机的排汽温度达到跳闸温度，由热风再循环而引起汽轮机的停运，在一年中约占2％。从1991年1月至1992年9月，损失的发电量约为338000MWh。又有文献对热风再循环给Matimba电站所造成的危害也进行了介绍马廷巴电厂的直接空冷系统的设备布置是经过风洞试验而确定的，为防止热空气回流在空冷凝汽器迎风侧安装有挡风板.投产几年来运行情况是良好的.但自5号机投产以来，尤其是6号机投入以后，发生了在夏季大于6m/s的西南风(锅炉迎风侧)时，炉间风速较高，时间虽短促，但由于热风回流，汽机背压急剧上升以至引起背压保护掉闸(一年1-2次)而受到影响的仅是1号和6号机(1-4号机组投产后，4台机运行时没有这个现象)。在电厂设计前，南非电力公司给设计单位GEA公司提供这个方向的风和风速为零，目前双方正在努力解决这个问题，提出和正在实施的措施，电厂方面在1号机组，将汽机房A列到空冷凝汽器平台之间的水平封闭拆除来调整风的流向。并安装了4组每组4个测点来进行试验，观察风的流动情况，现已整理了一些数据，根据这些数据研究进一步的措施。GEA公司提出加高1号和6号机组空冷凝汽器平台上的挡风板和加装1号和6号机组侧面(固定端和扩建揣)45米平台以下的挡风板，截堵不利于运行的气流。曾提出如下的设计思想预防热风再循环问题的设计考虑为消除横向风和热风再循环对空冷装置性能的影响，在设计中应注意下列因素◆一年四季的风向及其分布；◆一年中风速的变化范围，持续时间，频率；◆在高温和非常高的环境气温下的风速和风向；◆电站的最终布置；◆电站机组台数◆汽轮机特性和跳闸装置◆锅炉的布置和尺寸，各台锅炉的距离；◆相对于锅炉和汽轮机的冷却系统的布置；◆通过翅片管束的风速；◆吸入空气的速度；◆翅片管束的排列，对ACC管束长度，A形结构；◆对DIDC塔内塔外的排列。◆风墙的设计(ACC)；◆干式冷却装置的占地面积和尺寸。文献曾提出空冷器的不恰当布置及举例有许多热风再循环问题是由于空冷器的不正确的布置而产生的，举例如下◆空冷器来流空气速度高；◆空冷器布置于热源的下风向；◆空冷器布置于下风向的巨大建筑物之前◆两空冷器布置间隔小；◆不恰当的布置鼓风式和引风式空冷器的标高◆同类型空冷器布置在不同的标高；◆排出的热空气速度低；◆在总平面布置中，对夏季主导风向的不恰当的分析。但目前，只提出了风对空冷凝汽器的不良影响的现象，没有从产生机理找到原因，更没用针对原因提出一系列的解决技术方案和规范的设计方法。3.
技术实现思路
电厂中自然风受空冷凝汽器本身和其附近结构物的影响改变了原来的流向、流速和流量分布等特性，这种风(以下称结构风，以区别于没受结构影响的自然风)对空冷凝汽器将产生限制冷却风进入和促使出口热风向入口回流的不良影响。为了克服现有的电站汽轮机用空冷凝汽器设计上没有一整套考虑电厂结构风时空冷凝汽器的设计规范和消除结构风对空冷凝汽器不良影响的总体设计思想以及设计原则和方法的不足，本专利技术使用计算流体力学方法对空冷凝汽器及附近的流场进行数值模拟，结合空气动力学实验分析和空冷凝汽器工作原理，提出一整套火电厂用空冷凝汽器机组在考虑电厂内部和附近结构物形成结构风对空冷凝汽器总体能力的影响时的设计思想、原则和方法。同时提出一些在设计中推荐使用并通过计算证明有效的设备和装置。以较彻底地从根源上解决现行空冷凝汽器设计的不足。3.1技术方案本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是3.1.1进行克服结构风环境对空冷凝汽器(以下简称ACC)不利影响的优化设计结构风可造成冷却风机进风不利，空冷凝汽器出口热空气回流等影响。优化设计通过分析结构风对空冷凝汽器产生的不利影响及其原因，提出消除或减弱结构风带来的不良影响的方案。优化新建结构物结构风的思想、方法和原则是优化设计的核心。优化新建结构物结构风的思想、方法和原则1)优化新建结构物结构风，营造各种风向和风速下空冷凝汽器风机所需的冷风来源通道1.1)营造冷风风道厂房方向来风最大限度的让炉后来风越过厂房，直接以最简洁的路径到达ACC风机入口。◆改造锅炉房紧身封闭的外形，使结构风改善有益于空冷凝汽器；◆在锅炉和集控室上方加装可把爬过锅炉房和集空室的炉后来风导入A列与ACC之间过道的翼形导板阵列；◆集中炉后来风并分散至各ACC风机；◆除氧间、汽机房斜屋顶。◆合理确定空冷凝汽器阵列平台高度1.2)保证整体冷风风量足够厂房方向及相反方向来风通过以下措施使风道断面最优◆变化ACC与A列距离◆变化ACC高度1.3)少用阻挡可能对空冷凝汽器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种火电厂用空冷凝汽器机组在考虑并尽量消除电厂内部和附近结构物的结构致风（以下简称“结构风”）对空冷凝汽器总体能力的影响的设计方法和设计中应采用的相应设备和装置。其特征是通过使用计算流体力学方法对空冷凝汽器风环境的模拟计算，使用导风设备和装置营造最优的空冷凝汽器入口冷风和出口热风通道，使用风墙上的空气分流装置等设备控制边缘基本换热单元进风量和扼制出口热风向出口的回流，消除或减轻结构风对空冷凝汽器的不良影响。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，赵弦，陆涛，赵永辉，
申请(专利权)人：关晓春，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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