配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机技术方案

本发明专利技术配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机涉及一种火电站使用的采用水氢氢冷却方式配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机。本发明专利技术包括汽轮发电机本体、氢冷密封罩壳、蒸发冷却管箱、蒸汽喷射器、喷射器进汽调节阀、8号低压加热器、蒸发冷却管箱给水管、管箱给水调节阀、液位传感器和DCS控制系统；充分利用汽轮机组已有的真空系统、循环水系统、凝结水系统、辅助抽汽系统、回热系统，采用在高真空条件下蒸发冷却的方法解决氢气温度过高限制汽轮发电机出力问题，并可回收热氢放出的热量，降低汽轮发电机组的热耗；同时大幅度降低闭式水系统的功耗和投资；氢温可控性好，最佳氢温运行可提高汽轮发电机的可靠性，延长汽轮发电机寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机涉及ー种火电站使用的采用水氢氢冷却方式配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机。(ニ)
技术介绍
现有技术的汽轮发电机通常采用水氢氢冷却方式，效率约99%。1%的损耗产生的热量分别由氢气冷却器(简称氢冷器)、定子内冷水冷却器、冷油器和励磁系统冷却设施带走，其中氢冷器带走的热量占有较大份额。现有技术的氢冷器是ー种表面式热交換器，氢侧高度肋化，水侧使用淡水或者除盐水对流冷却，该水对热交换管应无腐蚀和结垢倾向，为确保汽轮发电机安全运行，氢冷器水压应低于氢压。现有技术的汽轮发电机通常每台机配有4台氢冷器，分2组装置在汽轮发电机两端的氢冷密封罩壳内。现有技术氢冷器进ロ水温对汽轮发电机的出力有重大影响，只有当氢冷器进ロ水温く 38°C时，才能保证汽轮发电机在额定负荷下长期安全运行。当氢冷器进ロ水温升高到42°C时，汽轮发电机的安全出力只有额定负荷的77%;反之，当氢冷器进ロ水温降低到28°C时，汽轮发电机的安全出力可以升高到额定负荷的108. 5%。现有技术的氢冷器的水侧通常采取低温升、高流量的设计以保证氢、水之间有较大的传热温压，通常汽轮发电机氢冷器水侧的温升为5K，350丽等级的汽轮发电机氢冷器冷却水流量高达400t/h ;600MW和1000MW等级的汽轮发电机氢冷器冷却水流量基本与汽轮发电机的出力成线性关系。随世界エ业化的进程，淡水资源日益紧张，特别是适合氢冷器直接使用的低钙、镁离子，低氯根、低固形物、低耗氧量的淡水资源更为稀缺，大多数火电站使用闭式水来冷却氢气所谓闭式水即闭式循环的除盐水，以确保汽轮发电机的安全运行。闭式水由开式循环水通过ー个闭式水冷却器来冷却，通常闭式水温比开式循环水温要高5K，这是换热所需要的温压。
技术实现思路
所要解决的技术问题当开式循环水温度超过33°C吋，闭式水温度将超过38°C，由于氢冷器进ロ水温对现有技术的汽轮发电机的出力有重大影响，汽轮发电机开始限出力。对我国南部的火电站一年之内会有较多时数循环水温度超过33°C;对东南亚的火电站循环水温度超过33°C可成为常态；对采用间接空冷的缺水地区的火电机组，一年之内也会有较多时数闭式水温度超过38 °C，现有技术的汽轮发电机只能以降低出力来应对。现有技术的氢冷器的水侧通常采取低温升、高流量的设计以保证氢、水之间有必要的传热温压，使氢冷器成为闭式水系统的最大用户；由于其它用户的需要，闭式水循环泵的出口水压颇高于氢压，为确保汽轮发电机安全运行，满足氢冷器水压应低于氢压的要求，需要在氢冷器入口设置减压调节阀。高流量和较高的水压使现有技术的氢冷器在运行中发尘较大能耗。大容量的板式闭式水冷却器需要进ロ，价格昂贵，闭式水循环水泵和开式循环水升压水泵运行功耗较大。解决其技术问题采用的技术方案本专利技术配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机采取与现有技术完全不同的技术路线解决水氢氢冷却方式的汽轮发电机在高温高湿气象条件下的氢气冷却问题。本专利技术充分利用汽轮机组已有的真空系统、循环水系统、凝结水系统、辅助抽汽系统、回热系统，采用在高真空条件下蒸发冷却的方法解决氢气温度过高限制汽轮发电机出力问题，并可回收热氢放出的热量，降低汽轮发电机组的热耗；同时大幅度降低闭式水系统功耗和投资。 以350MW的汽轮发电机为例现有技术的氢冷器，其水侧温升5K，焓增20. 9kJ/kg，400t/h共吸热8. 36X 106kJ/h。水在真空状态(λ 00IMPa(a)到0.005MPa(a)区间的汽化潜热为2484. 38kJ/kg到2423kJ/kg，只要在该真空状态区间下蒸发3406. 68kg/h的水，其吸热量与温升5K，流量400t/h的闭式水相同。水在真空状态O. 00IMPa(a)到O. 005MPa(a)区间的饱和温度(也称沸腾温度)为6. 97°C到32. 88°C，颇低于38°C ;水对氢冷器传热管内壁的放热系数α 2，水蒸发时的沸腾放热系数远大于水的强迫对流放热系数。本专利技术配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机包括汽轮发电机本体(I)、氢冷密封罩壳(2)、蒸发冷却管箱(4)、蒸汽喷射器(5)、喷射器进汽调节阀出)、8号低压加热器(7)、蒸发冷却管箱给水管(8)、管箱给水调节阀(9)、液位传感器和DCS控制系统；氢冷密封罩壳(2)与蒸发冷却管箱(4)的上管板结合构成蒸发式氢气冷却系统需要的高真空汽空间；氢冷密封罩壳(2)与蒸发冷却管箱(4)的上管板以下部分结合构成承压的氢气放热流道；蒸发式氢气冷却系统高真空汽空间所需要的O. 00IMPa(a)到O. 005MPa(a)区间的真空状态用蒸汽喷射器(5)实现，蒸汽喷射器(5)有两组喷嘴，启动喷嘴的汽源采用厂用辅助抽汽系统来的O. 8MPa到I. 3MPa的过热蒸汽，常态喷嘴的汽源采用汽轮机7段抽汽；蒸汽喷射器(5)的扩压器出ロ接汽轮机侧8号低压加热器(7)的汽侧，由凝结水回收热量；在蒸汽喷射器(5)的启动喷嘴前设置有喷射器进汽调节阀(6)受DCS控制系统控制，调节蒸汽喷射器(5)的启动喷嘴进汽压力可以控制蒸发冷却管箱(4)上部汽空间的真空度，从而控制冷氢温度在最佳目标值；主机带压カ凝结水经管箱给水调节阀(9)、蒸发冷却管箱给水管(8)进入蒸发冷却管箱(4)的盘式下联箱，管箱给水调节阀(9)的开度受液位传感器和DCS控制系统控制，維持蒸发冷却管箱(4)的上管板上有50mm厚的水层。换ー角度看，蒸发冷却管箱(4)可以理解为从热氢吸取热量的形状高度特异化的真空式锅炉，它只有肋化蒸发传热管束和分布式降水管；每根肋化蒸发传热管氢侧(管外侧)高度肋化，以降低氢侧热阻；垂直布置的肋化蒸发传热管并联管数众多，但高度不超过500mm,以避免过大的水静压引起水饱和温度的升高；分布式降水管与肋化蒸发传热管平行、等高、未肋化，内径为肋化蒸发传热管内径的3至4倍，厚壁，与上、下管板结合构成刚度良好的扁管箱构架，足以抵抗O. 8MPa的压差；氢冷密封罩壳(2)的上部与蒸发冷却管箱(4)的上管板构成ー个硕大的汽包；蒸发冷却管箱(4)的下管板附带盘式下联箱；硕大的汽包、肋化蒸发传热管、分布式降水管、盘式下联箱组成良好的自然循环回路；为便于组装，蒸发冷却管箱给水管(8)由氢冷密封罩壳(2)的顶部进入，直达蒸发冷却管箱(4)的盘式下联箱。本专利技术配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机也可以理解为以蒸汽喷射器(5)为射流式热泵，把热氢放出的热量经低压蒸汽输送回8号低压加热器(7)回收利用，成为汽轮机组回热系统的一部分，有效降低汽轮发电机组的热耗；常态喷嘴的汽源采用汽轮机7段抽汽可以降低汽轮发电机组热耗，设置启动喷嘴解决了汽轮发电机组在启动エ况和低负荷エ况下7段抽汽压力不足问题。本专利技术可用于设计新一代的配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机，也可用于对现有技术在役电站水氢氢冷汽轮发电机的改造。专利技术的有益效果 完美解决高温高湿气象条件下汽轮发电机的氢气冷却问题，避免出现因闭式水温度高限制汽轮发电机出力的现象； 适用于空冷或者间接空冷汽轮发电机组，避免出现因闭式水温度高限制汽轮发电机出力的现象，零水耗； 避免用开式水冷却氢气带来的氢冷器腐蚀、结垢等不安全因素； 减小闭式水热交換器容量，减少闭式水热交換器投资； 減少闭式水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种配有蒸发式氢气冷却系统的汽轮发电机，其特征在于包括汽轮发电机本体(I)、氢冷密封罩壳(2)、蒸发冷却管箱(4)、蒸汽喷射器(5)、喷射器进汽调节阀出)、8号低压加热器(7)、蒸发冷却管箱给水管(8)、管箱给水调节阀(9)、液位传感器和DCS控制系统；氢冷密封罩壳(2)与蒸发冷却管箱(4)的上管板结合构成蒸发式氢气冷却系统需要的高真空汽空间；氢冷密封罩壳(2)与蒸发冷却管箱(4)的上管板以下部分结合构成承压的氢气放热流道；蒸发式氢气冷却系统高真空汽空间所需要的O. OOIMPa(a)到O. 005MPa(a)区间的真空状态用蒸汽喷射器(5)实现，蒸汽喷射器(5)有两组喷嘴，启动喷嘴的汽源采用厂用辅助抽汽系统来的O. 8MPa到I. 3MPa的过热蒸汽，常态喷嘴的汽源采用汽轮机7段抽汽；蒸汽喷射器(5)的扩压器出ロ接汽轮机侧8号低压加热器(7)的汽侧，由凝结水回收热量；在蒸汽喷射器(5)的启动喷嘴前设置有喷射器进汽调节阀(6)受DCS控制系统控制，调节蒸汽喷射器(5)的启动喷嘴进汽压力可以控制蒸发冷却管箱(4)上部汽空间的真空度，从而控制冷氢温度在最佳目标值；主机带压力凝结水经管箱给水调节阀(9)、蒸发冷却管箱给水管(8)进入蒸发冷却管箱(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：章礼道，
申请(专利权)人：章礼道，
类型：发明
国别省市：