空冷器、空冷岛及空冷岛的运行方法

摘要

一种空冷器、空冷岛及空冷岛的运行方法，包括空冷器、循环泵（6）、换热器（7）；空冷器具有层叠设置的多个换热单元（1），相邻的两个换热单元（1）之间形成供空气通过的空气流道（102），换热单元（1）具有并列的至少二个流体通道（101），其中至少有一流体通道的两端分别与第一介质第一联箱（2）和第一介质第二联箱（3）连通，其余的流体通道两端分别与第二介质第一联箱（4）和第二介质第二联箱（5）连通；空冷岛运行过程中，空冷器对待冷却流体进行冷却，同时通入经换热器（7）加热后的防冻介质，使空冷器的换热单元（1）的温度保持在待冷却流体的凝固点以上，杜绝空冷岛冻管风险。

说明书

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，尤其是涉及一种防止冻结并能有效提高换热效率的空冷器；本发明还涉及一种空冷岛及空冷岛的运行方法。

背景技术

空气冷却式换热器是以空气作为冷却介质，使高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备，简称空冷器。

现有电厂空冷岛在低气温运行时若不加以控制很容易结冰，而一旦结冰，极有可能造成空冷器冻裂，机组被迫停运，带来经济损失。为了安全运行，在低气温运行时电厂一般都关闭空冷岛的部分空冷器，被动提高空冷器的冷凝或换热温度，防止空冷器结冰。这样使得电站的能源利用效率降低，在控制不当时，仍会发生结冰事故，当发生结冰后需采用人工在高空作业除冰，工作既危险，又需耗费较长的时间。

现有电厂的空冷岛多采用翅片式空冷器，翅片间隙小、厚度薄、翅片与换热管连接处极易积灰且清洗困难。积灰后空冷器效果变差，降低了能源利用效率。

CN102654377A于2012年9月5日公开了一种防止间接空冷火电机组空冷换热器结冰的方法。间接空冷换热器采用冰点在0℃至-50℃的防冻介质换热。采用防冻介质降低了传热效率，需增加更多的设备，且该方案不适应直冷机组。

CN103884222A于2014年6月25日公开了一种用于间接空冷轻型钢架结构塔的节水防冻装置，包括节水防冻装置本体和换热管束，通过设置可调节的通风天窗，在冬季使用时根据环境温度开启可调节通风天窗，使外界的冷空气不通过管束直接进入冷却塔内，提高塔内热空气的温度，防止管束因温度低而冻结。该方案也会降低能源利用效率，在传统的水泥塔上是无法实现的，同时，采用局部进风，还难以避免因局部空气温度低，出现局部换热设备冻结，及温度分布不均衡对生产带来的波动。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种空冷器、空冷岛及空冷岛的运行方法，能有效杜绝冻管风险，改善电站的运行工况，提高冷却效果，降低能耗。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种空冷器，包括层叠设置的多个换热单元；相邻的两个换热单元之间形成供空气通过的空气流道；所述换热单元具有并列的至少二个流体通道，其中至少有一流体通道的两端分别与第一介质第一联箱和第一介质第二联箱连通，其余的流体通道两端分别与第二介质第一联箱和第二介质第二联箱连通。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷器，所述第一介质第一联箱、第一介质第二联箱、第二介质第一联箱和第二介质第二联箱均设有介质出入口。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷器，所述第一介质第一联箱设置于所述第二介质第一联箱内；所述第一介质第二联箱设置于所述第二介质第二联箱内。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷器，相邻的两个换热单元的流体通道错位排列，使所述空气流道呈波浪形弯曲通道。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷器，与第一介质第一联箱连通的流体通道和与第二介质第一联箱连通的流体通道交替排列。

为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种空冷岛，所述空冷岛包括空冷器，所述空冷器包括层叠设置的多个换热单元；相邻的两个换热单元之间形成供空气通过的空气流道；所述换热单元具有并列的至少二个流体通道，其中至少有一流体通道的两端分别与第一介质第一联箱和第一介质第二联箱连通，其余的流体通道两端分别与第二介质第一联箱和第二介质第二联箱连通；所述第二介质第二联箱与待冷却流体供应系统连通、所述第二介质第一联箱与冷却后的流体回收系统连通，或所述第二介质第一联箱与待冷却流体供应系统连通、第二介质第二联箱与冷却后的流体回收系统连通；所述空冷岛还具有与所述第一介质第一联箱连接的循环泵；与所述循环泵连接的换热器；所述换热器的第一流体入口与循环泵连通，第一流体出口与所述第一介质第二联箱连通，第二流体进口与所述待冷却流体供应系统连通，第二流体出口与所述冷却后的流体回收系统连通。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，所述换热器的第一流体出口设有温度传感器。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，所述换热器的第二流体进口通过第一调节阀与待冷却流体供应系统连通；或/和通过第二调节阀与蒸汽供应系统连通。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，所述蒸汽供应系统与汽轮机的抽气口连接。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，所述第一介质第一联箱、第一介质第二联箱、第二介质第一联箱和第二介质第二联箱均设有介质出入口。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，所述第一介质第一联箱设置于所述第二介质第一联箱内；所述第一介质第二联箱设置于所述第二介质第二联箱内。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，相邻的两个换热单元的流体通道错位排列，使所述空气流道呈波浪形弯曲通道。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛，与第一介质第一联箱连通的流体通道和与第二介质第一联箱连通的流体通道交替排列。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种空冷岛的运行方法，所述空冷岛包括空冷器，所述空冷器具有层叠设置的多个换热单元；相邻的两个换热单元之间形成供空气通过的空气流道；所述换热单元具有并列的至少二个流体通道，其中至少有一流体通道的两端分别与第一介质第一联箱和第一介质第二联箱连通，其余的流体通道两端分别与第二介质第一联箱和第二介质第二联箱连通；所述第二介质第二联箱与待冷却流体供应系统连通、所述第二介质第一联箱与冷却后的流体回收系统连通，或所述第二介质第一联箱与待冷却流体供应系统连通、第二介质第二联箱与冷却后的流体回收系统连通；所述空冷岛还具有与所述第一介质第一联箱连接的循环泵；与所述循环泵连接的换热器；所述换热器的第一流体入口与循环泵连通，第一流体出口与所述第一介质第二联箱连通，第二流体进口与待冷却流体供应系统连通，第二流体出口与冷却后的流体回收系统连通；空冷岛运行过程中，空冷器对待冷却流体进行冷却，同时通入经换热器加热后的防冻介质，使空冷器的换热单元的温度保持在待冷却流体的凝固点以上。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛的运行方法，所述换热器的第一流体出口设有温度传感器；换热器的第二流体进口通过第一调节阀与待冷却流体供应系统连通，第二流体进口还通过第二调节阀与蒸汽供应系统连通，所述温度传感器与所述第一调节阀和第二调节阀控制连接。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛的运行方法，所述第一介质第一联箱设置于第二介质第一联箱内；所述第一介质第二联箱设置于第二介质第二联箱内；空冷器通入经换热器加热后的防冻介质，使空冷器的第二介质第一联箱和第二介质第二联箱的温度保持在待冷却流体的凝固点以上。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛的运行方法，所述空冷岛运行过程中，若空冷器的第二介质流体通道内结冰后，开启循环泵和换热器使防冻介质在空冷器的第一介质流体通道内循环，将空冷器的换热单元的温度提高后，使第二介质流体通道内的结冰融化。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛的运行方法，所述第一介质第一联箱设置于第二介质第一联箱内；所述第一介质第二联箱设置于第二介质第二联箱内；空冷岛运行过程中，若空冷器的第二介质第一联箱或第二介质第二联箱内结冰后，开启循环泵和换热器使防冻介质在空冷器的第一介质流体通道内循环，将第二介质第一联箱和第二介质第二联箱的温度提高后，使第二介质第一联箱或第二介质第二联箱内的结冰融化。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的空冷岛的运行方法，所述待冷却流体为汽轮机作功排出的乏汽或电站凝汽器的循环冷却水；冷却后的流体为汽轮机作功排出的乏汽凝结后的冷凝水或电站凝汽器的循环冷却水；所述防冻介质为防冻冷却液，该防冻冷却液的冰点低于使用地的最低大气温度值。

防冻冷却液可选用乙二醇水基型防冻液等。

空冷器可以制成板式换热器，管式换热器，带有翅片的管式换热器等结构形式。较优的结构形式之一是板式换热器，具有传热效率高，风阻低，不易积灰和易于清洗的特点。

在不冲突的情况下上述改进方案可单独或组合实施。

本发明提供的技术方案，进入空冷器之前的被冷却介质一部分供换热器加热防冻介质，被冷却介质与防冻介质进行热交换后，在换热器内得到冷却，被冷却介质冷却或冷凝后进入冷却后的流体回收系统；防冻介质在空冷器、循环泵和换热器组成的循环系统内循环，加热后的防冻介质送往空冷器后，加热与第一介质第一联箱连通的流体通道，被加热后的流体通道将热量传导给换热单元的其它区域，通过控制防冻介质的温度，使空冷器的换热单元的温度保持在待冷却流体的凝固点温度以上，从而避免空冷器结冰，杜绝冻管风险。更有利于降低汽轮机的凝汽压力，提高电厂效率和保证发电安全。

若空冷器的流体通道结冰后，开启循环泵和换热器使防冻介质在防冻介质流体通道内循环，被加热后的流体通道将热量传导给空冷器的其它区域，将空冷器的温度提高后，使流体通道内的结冰融化后除去。为现有电厂空冷岛在运行过程中结冰的去除提供了全新的技术方案。

空冷器，与第一介质第一联箱连通的流体通道和与第二介质第一联箱连通的流体通道交替排列。可使空冷器被加热后的流体通道与空冷器的其它区域之间更均匀地进行热传导，使空冷器不易出现局部过冷结冰。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例空冷器的主视结构示意图；

图2是实施例空冷器的右视结构示意图；

图3是实施例空冷器的换热单元布置示意图；

图4是实施例空冷岛的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步的详细说明。

如图1至图3所示的空冷器，包括层叠设置的多个换热单元1，相邻的两个换热单元1之间形成供空气通过的空气流道102，换热单元1具有并列的若干根流体通道101，相邻换热单元的流体通道101错位排列，使各空气流道呈波浪形弯曲通道。各换热单元1的若干根流体通道101中至少有一流体通道的两端分别与第一介质第一联箱2和第一介质第二联箱3连通，其余的流体通道两端分别与第二介质第一联箱4和第二介质第二联箱5连通。图1和图3中的箭头13示意空冷器的空气流动方向。

如图4所示的空冷岛，包括前述空冷器，第二介质第二联箱5与汽轮机8的乏汽出口通过管道连接，第二介质第一联箱4通过管道与锅炉凝结水回用系统12连通；汽轮机8作功排出的乏汽通过管道进入空冷器的第二介质第二联箱5，乏汽在空冷器内冷凝后经第二介质第一联箱4送往锅炉凝结水回用系统12回用。循环泵6的进液口与空冷器的第一介质第一联箱2通过管道连接，换热器7的第一流体（防冻介质）入口与循环泵6的出液口通过管道连接，换热器7的第一流体（防冻介质）出口与第一介质第二联箱3连通，换热器7的第二流体进口与汽轮机8作功排出的乏汽管道连通，第二流体出口与凝结水回用管道连通。换热器7的第一流体出口管道上设有温度传感器9，换热器7的第二流体进口通过第一调节阀10与汽轮机8作功排出的乏汽管道连通，第二流体进口还通过第二调节阀11与蒸汽供应系统连通，该蒸汽管道为汽轮机8的抽气管道，温度传感器9与第一调节阀10和第二调节阀11控制连接。

空冷岛运行过程中，空冷器对汽轮机8作功排出的乏汽进行冷却，乏汽经冷却后冷凝；汽轮机8的乏汽的一部分用于换热器7加热防冻介质，乏汽与防冻介质进行热交换后，在换热器7内得到冷凝和冷却，冷凝水经凝结水回用管道送往锅炉凝结水回用系统回用；加热后的防冻介质进行循环，送往空冷器后，加热与第一介质第一联箱2和第一介质第二联箱3连通的流体通道，被加热后的流体通道与换热单元1的其它区域之间进行热传导，通过控制防冻介质的温度，使空冷器的换热单元1的温度保持在水的凝固点温度以上，从而避免空冷器内结冰。若气温过低，用乏汽加热防冻介质，温度传感器9检测防冻介质的温度不足以维持空冷器的换热单元1的温度保持在水的凝固点温度以上时，温度传感器9首先控制第一调节阀10增加开度，在第一调节阀10全开的情况下，若仍不能达到维持空冷器的换热单元1的温度保持在水的凝固点温度以上时，温度传感器9控制第二调节阀11打开，向换热器7内通入加热蒸汽。相反，若温度传感器9检测防冻介质的温度过高，则控制第二调节阀11关小直至全部关闭，在第二调节阀11关闭下，再调节第一调节阀10关小供汽流量。

空冷岛运行过程中，若换热单元1的流体通道内结冰后，开启循环泵6和换热器7使防冻介质在空冷器的防冻介质流体通道内循环，被加热后的流体通道将热量传递给换热单元1的其它区域，将空冷器的换热单元1温度提高后，使流体通道内的结冰融化后除去。

以上是空冷器用作空冷岛的直接空冷凝器的具体实施方式之一，可以预见地，空冷器或换热器7的流体进、出方向的改变，也具有相同或相近的技术效果。本发明提供的技术方案还可用于采用表面式凝汽器的间接空冷系统等。当用于采用表面式凝汽器的间接空冷系统时，其中的方案之一是第二介质第二联箱5与凝汽器循环冷却水出口通过管道连接、第二介质第一联箱4与凝汽器循环冷却水进口通过管道连接；其中的方案之二是第二介质第一联箱4与凝汽器循环冷却水出口通过管道连接、第二介质第二联箱5与凝汽器循环冷却水进口通过管道连接。换热器7的第二流体进口与凝汽器循环冷却水出口连接管道连通，第二流体出口与凝汽器循环冷却水进口连接管道连通。其运行过程及原理与前述空冷器用作直接空冷凝器的具体实施方式相同或相近，并能取得相同或相近的技术效果，不再重述。

可选的实施方式，相邻换热单元的流体通道101错位排列，供空气通过的空气流道呈波浪形弯曲通道。空气在流经空冷器时，空气方向不断改变，产生扰动，从而提高换热效率，可降低空冷器的换热面积。

可选的实施方式，第一介质第一联箱2、第一介质第二联箱3、第二介质第一联箱4和第二介质第二联箱5均设有介质出入口，第一介质第一联箱2设置于第二介质第一联箱4内，第一介质第二联箱3设置于第二介质第二联箱5内。空冷器通入经换热器7加热后的防冻介质，使空冷器的第二介质第一联箱4和第二介质第二联箱5的温度保持在待冷却流体的凝固点以上，防止它们结冰。空冷岛运行过程中，若空冷器的第二介质第一联箱4或第二介质第二联箱5内结冰后，开启循环泵6和换热器7使防冻介质在空冷器的第一介质流体通道内循环，将第二介质第一联箱4和第二介质第二联箱5的温度提高后，使第二介质第一联箱4或第二介质第二联箱5内的结冰融化。

可选的实施方式，防冻介质为乙二醇水基型防冻液，配制时使该防冻冷却液的冰点低于使用地的最低大气温度值。

本发明不限于以上优选实施方式，还可在权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果。