【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火力发电，尤其涉及一种用于直接空冷火力发电机组的尖峰冷却系统。
技术介绍
1、随着火力发电行业的不断发展，燃煤电厂作为主要的发电方式之一，正面临着日益严峻的节能减排压力。在这一过程中，直接空冷系统由于其节水优势，得到了广泛应用，特别是在我国北方干旱地区。然而，在高温季节，直接空冷机组的运行受到环境温度偏高、风速变化较大、机组背压偏高，再加上风向不利的影响，导致机组带负荷能力也不同程度受影响较大。
2、直接空冷机组夏季运行主要有如下风险：机组背压高；蒸汽流量大；汽轮机过负荷；再热器超温超压；机组背压过高，环境风突变容易引起背压迅速上升，机组背压高保护动作，机组跳闸；机组凝结水精处理被迫退出运行，凝结水水质降低，容易导致汽轮机叶片结垢等。
3、直接空冷系统对不同风向和不同风速的影响比较敏感，较高横向风风速导致风机工作能力减弱，不同的风向会对空冷系统形成热回流。在空冷机组较为集中地地区，夏季负荷比较紧张时，因天气原因突发大风导致直接空冷机组运行背压骤升造成的跳闸，给电厂及电网带来的安全隐患。
4、直接空冷机组往往地处中温带干旱区，是典型的大陆性气候特征。冬冷、夏热，昼夜温差大，冬春季风沙天气较多。由于电厂厂址附近自然环境较为恶劣，风沙较大，周边柳树、杨树较多，飘絮对空冷岛堵塞相当严重，而且还无法彻底清理。直接空冷机组受上述气温、大风、沙尘、飘絮、全球气候逐年变暖等外界客观因素的影响，使得直接空冷凝汽器的换热性能下降，导致汽轮机运行背压升高、机组出力受限、煤耗增加，凝结水品质及电厂热经济
5、为了减少投资成本，直接空冷机组散热器设计面积富裕量往往较小，另外，直接空冷机组空冷岛为连续建设，存在明显的机组风机群减弱干扰效应，即使风机全频运行，依旧不能有充分的风量供应。
6、直接空冷机组夏季冷却能力不足直接导致机组顶峰发电能力严重不足，每年由于夏季背压高而机组限负荷，无法满足电网调度要求，面临电网处罚。
7、直接空冷机组夏季冷却能力不足直接导致机组供电煤耗高于行业同类型机组先进值，与目标差距较大。依据国家发展改革委等部门关于发布《煤炭清洁高效利用重点领域标杆水平和基准水平(2022年版)559号》要求，参考国家现行标准中的准入值或限定值，限期分批实施改造升级和淘汰。对需开展煤炭清洁高效利用改造的项目，各地应明确改造升级和淘汰时限(一般不超过3年)以及年度改造淘汰计划，在规定时限内升级到基准水平以上，力争达到标杆水平；对于不能按期改造完成的项目进行淘汰。直接空冷机组夏季冷却能力不足直接导致机组面临严峻的生存危机。
8、强调要深化电力体制改革，加快构建“清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能”的新型电力系统，更好推动能源生产和消费革命，以促进能耗双控逐步转向碳排放双控。直接空冷机组夏季冷却能力不足直接影响机组的清洁低碳发展。
9、由于直接空冷机组本身固有的建设特点以及长期运行的污垢影响，电厂运行环境条件的改变，环境条件主导风为炉后来风，即使在夏季，炉后风也是占据多数，而且当地的风速减小，造成风机的风量大部分情况下没有达到设计风量，机组的风机群影响风机的出力差异较大，因此机组之间的散热不均匀，导致整体背压高，在风向改变和风速改变时，机组之间背压差异大。基于以上问题的存在，为了降低机组的夏季运行背压，增加机组夏季出力，必须增加机组排汽冷端的散热能力，才能降低汽轮机的排汽背压，达到节能减排，安全经济运行的目的。因此，为解决上述问题给直接空冷系统进行改造增设的设备统称为尖峰冷却装置。由这些尖峰冷却装置所构成的系统称为尖峰冷却系统。
10、对于空冷机组而言，降低汽轮机的排汽压力是提高机组热经济性的有效方法之一，也是保证其安全运行的有效途径。由于直接空冷机组易受环境流场及温度变化的影响，尤其受夏季高温大风天气的影响较大。因此，在保证机组安全经济运行，同时降低供电标准煤耗的前提下，增加空冷机组冷端散热能力，便成了保证直接空冷机组迎峰渡夏的有效方法。目前，国内现有工程增加空冷岛散热能力，进而减低机组运行背压，提高机组的经济性的方案优缺点如下：
11、方案一：增加直接空冷凝汽器的散热面积。增加直接空冷凝汽器的散热面积方案能实现空冷岛散热量的增加，对降低机组运行背压具有积极的效果。空冷系统为保证汽轮机排汽进入每列空冷冷却单元的蒸汽均布，蒸汽分配管设计成对称分布。在机组的外侧分别增加一列同样规模的散热单元的方案造成了现有蒸汽分配管道不对称，蒸汽进入每列空冷冷却单元时发生偏流现象，引起空冷冷却单元散热性能不均匀，甚至偏差较大，易引起背压波动等不稳定现象，且有的冷却单元冬季管束易冻裂，影响机组安全运行。
12、方案一增加直接空冷凝汽器的散热面积方案建筑和安装工程量大，空冷机组配套的抽真空系统(真空泵)因空冷系统容积变化也要相应改变，投资费用增加，造价高。增加空冷冷却单元受场地条件限制，土建、钢结构、管道等施工难度较新建工程难度大。且对整个空冷岛的散热性能增加有限。
13、方案二：增加蒸发式凝汽器系统。该方案是从原空冷岛主排汽管道上接出排汽管，分流部分乏汽接入蒸发式凝汽器，冷却水喷淋在蒸发式换热管束表面，将乏汽凝结成水，凝结水自流至空冷岛排汽装置的凝结水箱，蒸发式凝汽器中不凝结气体由抽真空系统排出，温度升高的冷却水在下降过程中与冷空气进行热交换，降温后的冷却水汇至蒸发式凝汽器下部的水池，通过循环水泵进行二次循环。
14、方案二增加蒸发式凝汽器系统方案需要喷淋冷却水，喷淋冷却水如果采用除盐水，可以有效地防止换热器结垢，但除盐水水价比较高，且需配套设置水质控制及处理系统，耗水量较大，造成运行费用比较高，且违反国家用水政策。喷淋冷却水如果采用一般的工业水，换热器表面又容易结垢，空气中灰尘易堵塞换热管束，造成冷却装置换热能力变差，造成换热效果降低。方案二喷淋冷却水采用的是开式循环水系统，造成喷淋冷却水有蒸发、风吹、排污损失，增加了水耗。不适合缺水及低温地区，冬季防冻运行控制不当易引起严重的冻害。蒸汽管道较长。蒸发式凝汽器多选择紧邻空冷岛布置，对空冷岛有无影响需要做数模试验。
15、方案三：增加表面式凝汽器机械通风间冷系统。该方案从主机空冷系统主排汽管道上接出的排汽送至新增设的表面式凝汽器，和凝汽器管束内的冷却水进行表面换热，升温后的冷却水由循环水泵升压至机械通风间冷塔的空冷散热器进行冷却，经过间冷塔降温后的冷却水再回到表面式凝汽器内和排汽进行表面换热，如此往复循环。
16、方案三增加表面式凝汽器机械通风间冷系统的特点主要有：机械通风间冷系统采用除盐水闭式循环，循环水不和空气直接接触，通过对流进行换热，在实际运行中几乎无汽水损失，不耗水或耗水极小，对全厂水耗无影响，节水性能优越。相对于蒸发式凝汽器系统，机械通风间冷系统风机运行环境较好，无汽水腐蚀，风机故障率低。机械通风间冷系统迎风面风速选择灵活，适当提高迎风面风速可有效减少占地面积，且布置位置选择灵活。机械通风间冷系统调节手段灵活，可通过调节风机转速、百叶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种尖峰冷却系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：表面式凝汽器101的冷凝管束由众多采用三维肋片管301的管束构成。
3.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301可以是圆管，也可以是平行流微通道扁管，优选的，平行流微通道扁管。
4.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301的材质可以是铜、铝合金、合金钢等具有高导热性的材料，优选的，1系铝合金。
5.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301的内部为循环冷却水202，外部为待冷却的汽轮机排汽201，两种介质的流向可以相同，也可以相反，优选的，两种介质流向相反。
6.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：机械通风间冷塔102的散热单元103由众多采用三维肋片管302的管束构成。
7.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管302可以是圆管，也可以是平行流微通道扁管，优选的，平行流微通道扁管。
8.根据权利要
9.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管302的内部为循环冷却水202，外部为空气203，两种介质的流向可以相同，也可以相反，优选的，两种介质流向相反。
10.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：机械通风间冷塔102的散热单元103由众多采用三维肋片管302的管束构成。散热单元103的三维肋片管302布置方式可以为三维肋片管302的长度方向与水平方向平行的卧式布置方式，也可以为三维肋片管302的长度方向与水平方向垂直的立式布置方式。散热单元103卧式布置方式可以解决风速和风向的不利影响，优选的，散热单元103选择卧式布置方式。
11.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301和302由基管303、肋片304和槽道305一体构成，各槽道305之间分布着平行排列的多个肋片304，多个肋片304沿基管303的外周方向均匀分布，沿基管303长度方向呈顺排或错排方式排列。
12.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301和302的基管303的横截面为扁圆形401、矩形402或圆形403，三维肋片管301和302的肋片304沿蒸汽或者空气流动方向横截面为矩形或梯形。
13.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301和302的基管303的肋片304与基管303根部结合部位可以较肋片304顶部厚，也可以根部和顶部厚度相同。
14.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301和302的基管303的肋片304中各肋片304规格尺寸一致、与蒸汽或空气流动方向呈一角度ɑ。
15.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301和302的基管303的槽道305横截面呈梯形、U型、V型或矩形。
16.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301和302的基管303可以通过热挤压、冷挤压、轧制或其他方法在基管303上直接加工出肋片304；也可以通过热挤压、冷挤压、轧制或其他方法先制造出肋片304，再焊接到基管103上。优选的，直接加工出肋片304。
...【技术特征摘要】
1.一种尖峰冷却系统，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：表面式凝汽器101的冷凝管束由众多采用三维肋片管301的管束构成。
3.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301可以是圆管，也可以是平行流微通道扁管，优选的，平行流微通道扁管。
4.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301的材质可以是铜、铝合金、合金钢等具有高导热性的材料，优选的，1系铝合金。
5.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管301的内部为循环冷却水202，外部为待冷却的汽轮机排汽201，两种介质的流向可以相同，也可以相反，优选的，两种介质流向相反。
6.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：机械通风间冷塔102的散热单元103由众多采用三维肋片管302的管束构成。
7.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管302可以是圆管，也可以是平行流微通道扁管，优选的，平行流微通道扁管。
8.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管302的材质可以是铜、铝合金、合金钢等具有高导热性的材料，优选的，6系铝合金。
9.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：三维肋片管302的内部为循环冷却水202，外部为空气203，两种介质的流向可以相同，也可以相反，优选的，两种介质流向相反。
10.根据权利要求1所述的一种尖峰冷却系统，其特征在于：机械通风间冷塔102的散热单元103由众多采用三维肋片管302的管束构成。散热单元103的三维肋片管302布置方式可以为三维肋片管302的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志强，李晓阳，贾哲，
申请(专利权)人：国电电力发展股份有限公司北京朝阳技术咨询分公司，
类型：发明
国别省市：
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