蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统

摘要

本发明公开的蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统，包括有蒸发式冷却器，蒸发式冷却器通过水管网与表面式凝汽器及间冷塔连接；表面式凝汽器通过水管依次与水处理设备、锅炉、汽轮机及发电机联合单元连接构成闭合回路。本发明蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统，在夏季高温环境时，采用双级冷却降温，保证了循环水的冷却效果、降低了系统背压、提高了汽轮机发电效率。

说明书

技术领域

本发明属于降温系统技术领域，具体涉及一种蒸发式冷却器与表 面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统。

背景技术

火电厂发电系统循环主要包括有锅炉、汽轮机、发电机及凝汽器 等部件；表面式凝汽系统又称为表凝式间接空冷系统，是根据我国西 北地区水资源缺乏应运而生的火电厂发电凝汽系统，表面式凝汽系统 主要由空冷塔、表面式凝汽器、循环水管路及循环水泵组成；影响表 面式凝汽系统的一个重要的因素是空冷塔对循环水的冷却能力，大多 空冷塔设计冷却温差为10℃。

根据我国煤炭资源分布情况，西北地区煤炭资源丰富，作为火力 发电行业，传统的湿冷冷却塔的技术形式及耗水量较大的缺点，使其 在西北干燥地区以及水资源缺乏地区的使用受到了限制。此外，西北 地区夏季易出现的高温天气，对空冷塔的冷却效果影响较大，造成了 空冷塔冷却效果有限，一般在夏季高温环境不能达到设计的理想效 果，造成发电系统背压升高，汽轮机发电负荷受限，往往不能达到满 负荷运行状态，电厂发电煤耗增加；由此可见，在高温季节对循环水 降温尤为重要。

蒸发冷却技术是一种高效、节水、环保及节能的冷却技术，依据 冷却介质蒸发时的汽化潜热带走主体设备的热量，达到降温的效果。 蒸发冷却设备依靠汽化潜热能实现机组自身循环水水温降低至低于 室外空气湿球温度的亚湿球温度；相比空冷冷却极限的室外空气的温 度，湿冷冷却极限的室外空气湿球温能更有效的实现间冷塔内循环水 降温。在我国的西北地区，由于空气干湿球温差较大，蒸发冷却驱动 势较大，更有利于蒸发冷却技术的使用。

针对我国西北地区火力发电厂的表面式凝汽系统，采用蒸发冷却 器实现间冷塔冷却后的循环水二次降温，充分发挥蒸发冷却器在西北 干燥地区的优势，以提高夏季高温循环水的冷却效果、降低发电系统 背压、提高汽轮机发电负荷、节约发电煤耗、增加电厂发电经济效益， 具有一定的推广价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联 合的电厂用冷却系统，在夏季高温环境时采用双级冷却降温，保证了 循环水的冷却效果、降低了系统背压、提高了汽轮机发电效率。

本发明所采用的技术方案是，蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联 合的电厂用冷却系统，包括有蒸发式冷却器，蒸发式冷却器通过水管 网与表面式凝汽器、间冷塔连接；表面式凝汽器通过水管依次与水处 理设备、锅炉、汽轮机及发电机联合单元连接构成闭合回路。

本发明的特点还在于，

蒸发式冷却器，包括有冷却器壳体，冷却器壳体相对的两侧壁上 各设置有一个进风口；冷却器壳体内设置有换热模块-填料复合式冷 却单元，换热模块-填料复合式冷却单元的左、右两侧各设置有一个 立管式间接蒸发冷却单元；换热模块-填料复合式冷却单元的上方设 置有收水器a，收水器a上方对应的冷却器壳体顶壁上设置有排风口， 排风口内设置有冷却风机a(18)；立管式间接蒸发冷却单元的上方 均设置有收水器b，收水器b上方对应的冷却器壳体顶壁上设置有排 风窗，排风窗内设置有冷却风机b。

立管式间接蒸发冷却单元，包括有立式换热管组，立式换热管组 的上方设置有淋水装置b，淋水装置b由喷淋管及均匀设置于喷淋管 上多个向下喷淋的喷嘴组成；立式换热管组的下方设置有循环水箱b， 循环水箱b通过第二供水管与喷淋管连接；立式换热管组与循环水箱 b之间形成风道，风道对应的冷却器壳体侧壁上设置有二次风口。

立式换热管组由多根竖直设置的换热管组成。

第二供水管上设置有循环水泵b。

换热模块-填料复合式冷却单元，包括有换热模块，换热模块通 过水管网与所述表面式凝汽器、间冷塔连接；换热模块的上方设置有 淋水装置a，淋水装置a由喷水管及均匀设置于喷水管上多个向下喷 淋的喷嘴组成；换热模块的下方依次设置有蒸发冷却填料及循环水箱 a，循环水箱a通过第一供水管与喷水管连接。

换热模块的出水口通过出蒸发式冷却器循环水管与表面式凝汽 器连接，出蒸发式冷却器循环水管上连接有除盐水布水管，除盐水布 水管通过进蒸发式冷却器循环水管与换热模块的进水口连接；表面式 凝汽器通过第一水管与间冷塔连接，间冷塔通过第二水管与除盐水布 水管相连接。

换热模块为换热盘管。

第一供水管上设置有循环水泵a。

蒸发冷却填料为倒三角体状的填料。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的电厂用冷却系统采用蒸发式冷却器分流部分间冷塔 冷却后的循环水进行二次冷却，经二次冷却后循环水与原水路混合， 达到间冷塔循环水二次降温的目的，保证在夏季高温时段循环水的冷 却效果，以缓解夏季高温时段表面式凝汽器背压升高造成的系统发电 负荷下降的情况，进而降低电厂发电煤耗，提高发电效率。

2.本发明的电厂用冷却系统将立管式间接蒸发冷却单元与换热 模块-填料复合式冷却单元结合组成蒸发式冷却器，通过立管式间接 蒸发冷却单元预冷室外空气，再通过换热模块-填料复合式冷却单元 内的蒸发冷却填料进一步降低空气温度，在夏季高温环境时，提高空 气与换热模块连接的间冷塔循环水换热效率。

3.本发明的电厂用冷却系统采用间接蒸发冷却技术与直接蒸发 冷却技术复合的结合形式，降低蒸发式冷却器中淋水水温，与换热模 块连接的间冷塔出水温度较高，一般处于较易结垢的温度范围内，淋 水室温的降低可使淋水不易在换热模块外结垢，保证了蒸发式冷却器 的使用寿命。

4.本发明的电厂用冷却系统内的蒸发式冷却器中设置有收水器， 降低蒸发式冷却器的漂水水耗，系统改造对原系统造成的安全隐患较 小，具有一定可实施性。

附图说明

图1是本发明电厂用冷却系统的结构示意图；

图2是本发明电厂用冷却系统内蒸发式冷却器的结构示意图。

图中，1.蒸发式冷却器，2.进蒸发式冷却器循环水管，3.出蒸发 式冷却器循环水管，4.水处理设备，5.锅炉，6.汽轮机及发电机联合 单元，7.表面式凝汽器，8.间冷塔，9.除盐水布水管，10.循环水泵b， 11.循环水箱b，12.蒸发冷却填料，13.循环水泵a，14.循环水箱a，15. 收水器a，16.换热模块，17.淋水装置a，18.冷却风机a，19.收水器b， 20.冷却风机b，21.淋水装置b，22.立管换热管组，23.第一水管，24. 第二水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统， 其结构如图1所示，包括有蒸发式冷却器1，蒸发式冷却器1通过水 管网与表面式凝汽器7及间冷塔8连接；表面式凝汽器7通过水管依 次与水处理设备4、锅炉5、汽轮机及发电机联合单元6连接构成闭 合回路。

蒸发式冷却器1，其结构如图2所示，包括有冷却器壳体，冷却 器壳体相对的两侧壁上各设置有一个进风口，冷却器壳体内设置有换 热模块-填料复合式冷却单元，换热模块-填料复合式冷却单元的左、 右两侧各设置有一个立管式间接蒸发冷却单元；换热模块-填料复合 式冷却单元的上方设置有收水器a15，收水器a15上方对应的冷却器 壳体顶壁上设置有排风口，排风口内设置有冷却风机a18，每个立管 式间接蒸发冷却单元的上方均设置有收水器b19，收水器b19上方对 应的冷却器壳体顶壁上设置有排风窗，排风窗内设置有冷却风机b20。

立管式间接蒸发冷却单元，包括有立式换热管组22，立式换热 管组22由多根竖直设置的换热管组成；立式换热管组22的上方设置 有淋水装置b21，淋水装置b21由喷淋管及均匀设置于喷淋管上多个 向下喷淋的喷嘴组成；立式换热管组22的下方设置有循环水箱b11， 循环水箱b11通过第二供水管与喷淋管连接，第二供水管上设置有循 环水泵b10；立式换热管组22与循环水箱b11之间形成风道，风道 对应的冷却器壳体侧壁上设置有二次风口。

换热模块-填料复合式冷却单元，包括有换热模块16，换热模块 16通过水管网与表面式凝汽器7、间冷塔8连接；换热模块16的上 方设置有淋水装置a17，淋水装置a17由喷水管及均匀设置于喷水管 上多个向下喷淋的喷嘴组成；换热模块16的下方依次设置有蒸发冷 却填料12及循环水箱a14，循环水箱a14通过第一供水管与喷水管连 接，第一供水管上设置有循环水泵a13。

如图1所示，换热模块16的出水口通过出蒸发式冷却器循环水 管3与表面式凝汽器7连接，出蒸发式冷却器循环水管3上连接有除 盐水布水管9，除盐水布水管9通过进蒸发式冷却器循环水管2与换 热模块16的进水口连接；表面式凝汽器7通过第一水管23与间冷塔 8连接，间冷塔8通过第二水管24连接到除盐水布水管9上。

换热模块16为换热盘管。

蒸发冷却填料12为倒三角体状的填料。

本发明蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统 的工作原理：

空气先经蒸发式冷却器1两侧壁上的进风口进入蒸发式冷却器1 内，在冷却风机a18的引流作用进入两个立管式间接蒸发冷却单元， 在每个立管式间接蒸发冷却单元内空气均分为两部分，一部分空气流 经换热管外，另一部分空气流经换热管内，由淋水装置a17喷淋下的 水在换热管内与空气逆流换热，增大空气与水的换热效率，换热管内 空气与水热湿交换，贴附在换热管内壁的水膜表面水蒸发，吸收换热 管管壁上水膜热量，来冷却换热管外的空气，空气与换热管内淋水间 接接触，换热管外室外空气被等湿冷却；预冷后的空气进入换热模块 -填料复合式冷却单元内，经过蒸发冷却填料12时与经淋水装置a17 喷淋下的水进行热湿交换，部分淋水蒸发汽化带走热量，空气等焓降 温、淋水温度下降，等焓降温的空气再流经换热模块16外，而经过 冷却的淋水则落回循环水箱a14后，在循环水泵a13的作用下经第一 供水管送到淋水装置a17，由淋水装置a17喷淋至换热模块16外，与 自下而上的空气逆流在换热模块16外换热，带走间冷塔8的循环水 热量，达到间冷塔8循环水二次降温的目的，吸收热量的空气经过收 水器a15后排出蒸发式冷却器1；二次降温后的循环水回到电厂水处 理设备，经处理后进入锅炉5，继续发电循环。

其中，蒸发式冷却器1采用地面设置的方式安装，循环水泵a13 和循环水泵b10的扬程都比较低，蒸发式冷却器1的淋水循环量较小， 通过降温后的淋水与空气在换热模块16外汽化换热，蒸发式冷却器 1淋水耗水量较小，输送能耗较低。

本发明蒸发式冷却器与表面式凝汽系统联合的电厂用冷却系统 的工作过程如下：

1.在夏季高温时段：室外较高温度的空气经过蒸发冷却器1的两 个进风口进入后，分别流入立管式间接蒸发冷却单元内，在立式换热 管组22处空气被一分为二；一部分空气流经换热管外，另一部分空 气流经换热管内，进入换热管内的空气与经淋水装置b22喷淋出的水 在换热管内壁形成的均匀水膜逆流换热，冷却换热管内壁水膜温度， 换热管内热湿交换后的空气经过收水器b19处理后，经排风窗排出蒸 发式冷却器1。

2.经立管式间接蒸发冷却器等湿预冷的空气进入换热模块-填料 复合式冷却单元内，流经蒸发冷却填料12处与经淋水装置a17喷淋 下来的水在蒸发冷却填料12表面进行热湿交换，蒸发冷却填料12表 面的水膜蒸发，吸收空气与水的热量，冷却空气与淋水，冷却后的空 气流经换热模块16，而降温后的淋水则流回到循环水箱a14内。

降温后的淋水在循环水泵a13的作用下经第一供水管送至淋水 装置a17喷淋出来，与空气在换热模块16外进行逆流换热，吸收间 冷塔8的循环水热量，空气最终经过冷却风机a18下部的收水器a15 处理后排出蒸发式冷却器1，淋水继续落到蒸发冷却填料12中换热， 最终落回循环水箱a14中。

3.经过间冷塔8换热器冷却后的循环水经进蒸发式冷却器循环水 管2进入到换热模块16内，经过换热模块16外的淋水与空气冷却后， 由出蒸发式冷却器循环水管3送出蒸发冷却器1，再送回电厂的锅炉 5内，继续完成发电循环。

本发明的电厂用冷却系统将蒸发式冷却器与发电厂表面式凝汽 系统相结合，采用蒸发冷却技术的蒸发式冷却器，将经过间冷塔冷却 后的循环水再通过蒸发式冷却器二次降温，在夏季高温环境时，采用 双级冷却降温，保证循环水的冷却效果，还能在高温环境时，降低系 统背压，提高汽轮机发电效率，降低发电煤耗，在我国西北地区火力 发电厂间冷系统中具有很好的应用前景。