风筒下方带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器

摘要

本发明涉及一种风筒下方带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器，包括风筒(10)、空冷换热管束(7)、管束支撑架(8)和空冷平台(9)，其特征在于：在所述风筒(10)下方安装有控制风筒(10)进风通道开闭的挡风装置。所述挡风装置包括控制驱动系统(1)、导轨及导轨支撑架(2)和挡风板(3)；或：所述挡风装置包括控制驱动系统(1)、拉杆及拉杆支撑架(4)和若干片挡风叶片(5)。本发明直接空冷凝汽器可降低投资成本、运行更经济。

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种直接空冷凝汽器，适用于水源缺乏的火力发电站及透平直接空冷凝汽器系统。

(二)背景技术

直接空冷凝汽器系统其由换热管束、风机群、钢平台、挡风墙、蒸汽管道、凝结水管道、抽真空管道、水环真空泵(射汽抽气器)及电气控制系统组成。直接空冷凝汽器由风机对换热管束进行吹风，将发电机/透平机来的蒸汽在换热管束内冷凝成水，以保持发控制组/透平机组的排出压力稳定在设计值运行。但在北方地区，当机组处于冬季运行，特别是冬季低负荷或冬季机组启动运行时，蒸汽负荷低于机组设计最小防冻负荷。此时，即使风机全部停运，但空冷凝汽器一般处于几十米高的地方，由于挡风墙等装置的拔风等作用，空冷换热管束翅片间仍然有0.4m/s以上的风速，且此时环境温度远低于0℃，换热温差大，蒸汽流量很小，蒸汽进入传热管内后，在顺流管束上部就已经被完全凝结，其凝结水在自重作用下沿管壁向下流动过程中，又不断与外界冷空气热交换，其过冷度不断增加，最终在管束下部或管束凝结联箱结冰冻结，甚至将传热管冻裂，造成严重后果。

目前，防止空冷凝汽器冻结采用措施主要有：确定管束的最小防冻负荷、采用合适K/D比(顺逆流管束数量比)结构、变频控制风机转速、蒸汽管道设置隔离阀门。其中比较直接有效的是在蒸汽管道设置隔离阀门，当机组负荷小于设计防冻负荷时，适当关闭阀门，切除部分散热单元运行，将蒸汽集中导入剩余散热单元中，增加并使这些单元换热负荷高于最小防冻负荷，有效防止空冷凝汽器冻结情况的发生，保障空冷机组的正常运行。但蒸汽隔离阀门价格昂贵且利用率不高，以2X600MW机组为例，一般设计有16列空冷换热单元，根据厂址冬季温度不同，设置有8～14个蒸汽隔离阀门，总价格在千万元人民币以上。但其中一半以上阀门只有在机组冬季启动运行当天使用，其他几年甚至几十年时间都处于闲置状态。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种可降低投资成本、运行更经济的风筒下方带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器。

本发明的目的是这样实现的：一种风筒下方带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器，包括风筒、空冷换热管束、管束支撑架和空冷平台，在所述风筒下方安装有控制风筒进风通道开闭的挡风装置。

本发明风筒下方带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器，所述挡风装置包括控制驱动系统、导轨及导轨支撑架和挡风板，控制驱动系统包括转轴和钢缆，所述导轨及导轨支撑架有两件，左右对称布置，转轴也有两件，前后对称布置，挡风板两侧置于导轨及导轨支撑架的导轨内，挡风板一端与钢缆连接，另一端绕在一转轴上并固定，钢缆绕在另一转轴上并固定，所述控制驱动系统安装于空冷平台下，两导轨及导轨支撑架与控制驱动系统的转轴垂直安装，所述导轨及导轨支撑架由水平段和竖直段构成，其中导轨及导轨支撑架的水平段与风筒进风口外沿平齐，两导轨及导轨支撑架的水平段之间的间距大于风筒进风口直径，导轨及导轨支撑架的竖直段与空冷平台连结。

本发明风筒下方带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器，所述挡风装置包括控制驱动系统、拉杆及拉杆支撑架和若干片挡风叶片，若干挡风叶片顺序排列并由拉杆连接成一体，拉杆两端分别与两钢缆的一端连接，两钢缆的另一端分别绕在两转轴上并固定，所述控制驱动系统安装于空冷平台下，两拉杆及拉杆支撑架与控制驱动系统的转轴垂直安装在空冷平台下，所述拉杆及拉杆支撑架由水平段和竖直段构成，其中拉杆及拉杆支撑架的水平段与风筒进风口外沿平齐，两拉杆及拉杆支撑架的水平段之间的间距大于风筒进风口直径，拉杆及拉杆支撑架的竖直段与空冷平台联结。

与以往技术相比，本发明技术具有以下优点：

1、降低投资成本

将空冷机组换热单元进风通道密封，可最大限度降低机组最小防冻安全负荷，保证机组安全运行的同时，可减少蒸汽隔离阀门的使用量(甚至可不用)，以降低投资成本。以2X600MW空冷发控制组为例，在寒冷地区，可节约成本一千万元人民币以上。

2、运行更经济

以往技术，安装的一个蒸汽隔离阀门关闭，就切断了一列换热单元，而每列换热单元由几个风机单元组成，会带来机组负荷调整幅度过大的问题，不利于机组的经济运行。使用本发明技术，挡风装置安装于每一风机单元，且挡风装置可进入DCS控制，根据需要可只切断某风机单元的进风通道，即将机组的负荷调整幅度控制到风机单元级别，提高机组运行的经济性。

综上，在机组冬季运行、特别是低负荷或启动运行时，通过控制挡风装置将适当比例换热单元的进风通道密封堵死，保证换热管束无风通过，从而在不破坏系统的情况下，大幅降低换热管束的换热效果，将机组最小防冻负荷降低到最低的水平，确保在电站安全运行的同时，减少蒸汽隔离阀的使用量(甚至可不用)，大大降低投资成本。

(四)附图说明

图1为本发明中挡风装置结构一示意图。

图2为图1中挡风装置的工作原理示意图。

图3发明中挡风装置结构二意图。

图4图3挡风装置的工作原理示意图。

图5为本发明在空冷凝汽器风筒下方安装挡风装置结构一方案的示意图。图中，进风通道完全关闭。

图6为图5所述方案进风通道开启状态示意图。

图7为图6的仰视图。

图8为本发明在空冷凝汽器风筒下方安装挡风装置结构二方案的示意图。

图9为图8所述方案进风通道开启状态示意图。

图10为图9的仰视图。

图中附图标记：

控制驱动系统 1

导轨及导轨支撑架 2

挡风板 3

拉杆及拉杆支撑架 4

挡风叶片 5

挡风墙 6

空冷换热管束 7

管束支撑架 8

空冷平台 9

风筒 10

风机 11

驱动电机 1.1

转轴 1.2

钢缆 1.3

控制设备 1.4

位置控制器 1.5

拉杆支撑架 4.1

风筒进风口外沿 10.1。

(五)具体实施方式

参见图1，本发明所述的挡风装置结构一，主要由控制驱动系统1、导轨及导轨支撑架2和挡风板3组成。控制驱动系统1主要由驱动电机1.1、转轴1.2、钢缆1.3和控制设备1.4等组成。所述导轨及导轨支撑架2有两件，左右对称布置，转轴1.2也有两件，前后对称布置，两转轴1.2分别与两驱动电机1.1相连，驱动电机1.1与控制设备1.4相连。所述挡风板3由帆布、薄铁皮等不透风材料做成。挡风板3两侧置于导轨及导轨支撑架2的导轨内，挡风板3一端与钢缆1.3连接，另一端绕在一转轴1.2上并固定，钢缆1.3绕在另一转轴1.2上并固定。使用时，由驱动系统拉动挡风板沿导轨支撑架2的导轨移动，来达到开启/封闭两导轨支撑架间通道的目的。且进风通道开启时，挡风板全部卷在转轴上，如图2所示。

参见图3，本发明所述的挡风装置结构二，与结构一不同的是，该挡风装置主要由控制驱动系统1、拉杆及拉杆支撑架4和若干片挡风叶片5等组成。其中控制驱动系统1与结构一相同。控制驱动系统1主要由位置控制器1.5、转轴1.2、钢缆1.3和控制设备1.4等组成。所述拉杆及拉杆支撑架4有两件，左右对称布置，转轴1.2也有两件，前后对称布置，两转轴1.2分别与两位置控制器1.5相连，位置控制器1.5与控制设备1.4相连。所述挡风叶片5由薄铁皮等不透风材料做成，若干挡风叶片5顺序排列并由拉杆连接成一体。拉杆两端分别与两钢缆1.3的一端连接，两钢缆1.3的另一端分别绕在两转轴1.2上并固定。使用时，由控制驱动系统拉动拉杆，使挡风叶片翻转运动，成水平或竖直状，如图3、4所示，来达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的。

方案一：在空冷凝汽器风筒下方安装挡风装置结构一

参见图5，图5给出了在空冷凝汽器风筒下方安装挡风装置(结构一)方案的示意图。该带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器主要由空冷换热管束7、管束支撑架8、风机11、风筒10、空冷平台9和挡风装置(结构一)组成。

参见图5～7，所述挡风装置(结构一)的控制驱动系统1安装于空冷平台9下(如图5所示位置)。两导轨及导轨支撑架2与控制驱动系统1的转轴1.2垂直安装，所述导轨及导轨支撑架2由水平段和竖直段组成。其中导轨及导轨支撑架2的水平段与风筒进风口外沿10.1平齐，两导轨及导轨支撑架2的水平段之间的间距大于风筒10出风口直径(如图7)。导轨及导轨支撑架的竖直段与空冷平台9连结(如图5)。当空冷机组冬季小负荷防冻运行时，由控制驱动系统拉动挡风板沿导轨移动，将两导轨支撑架间的风筒进风面全部覆盖，达到封闭进风通道的目的。由于进风通道被封闭，消除了挡风墙的拔风等作用，在挡风装置上方的换热管束间将无风通过，从而大幅降低换热管束的换热效果，将机组最小防冻负荷降低到最低的水平。当空冷风机启动，空冷机组需按正常负荷运行时，控制驱动系统拉动挡风板沿导轨移动并卷放在转轴上，即打开风机的进风通道，保证风机系统正常运行和换热管束的正常换热。

方案二：在空冷凝汽器风筒下方安装挡风装置结构二

参见图8，图8给出了在空冷凝汽器风筒下方安装挡风装置(结构二)方案的示意图。该带有控制进风通道开闭功能的直接空冷凝汽器主要由空冷换热管束7、管束支撑架8、风机11、风筒10、空冷平台9和挡风装置(结构二)组成。

同样，参见图8～10，所述挡风装置(结构二)的控制驱动系统1安装于空冷平台9下(如图8所示位置)。两拉杆及拉杆支撑架4与控制驱动系统1的转轴1.2垂直安装，所述拉杆及拉杆支撑架4由水平段和竖直段组成。其中拉杆及拉杆支撑架4的水平段与风筒进风口外沿10.1平齐，两拉杆及拉杆支撑架4的水平段之间的间距大于风筒10进风口直径(如图10)。拉杆及拉杆支撑架4的竖直段与空冷平台联结(如图8)。当空冷机组冬季小负荷防冻运行时，由控制驱动系统拉动拉杆，使若干挡风叶片都转成水平状，从而将两支撑架间的风筒进风面全部覆盖，达到封闭进风通道的目的。同样，由于进风通道被封闭，消除了挡风墙的拔风等作用，在挡风装置上方的换热管束间将无风通过，从而大幅降低换热管束的换热效果，将机组最小防冻负荷降低到最低的水平。当空冷风机启动，空冷机组需按正常负荷运行时，控制驱动系统拉动拉杆，将挡风叶片都转成竖直状，即打开风机的进风通道(如图9)，保证风机系统正常运行和换热管束的正常换热。

上述二方案驱动系统可以在现场手动操作、电动操作、汽动操作，也可将控制信号接入机组DCS参与控制。

手动操作是这样实现的：对于结构一，参见图1，只要拉动与挡风板连接的钢缆就能拖动挡风板，达到来达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的；对于结构二，参见图2，同样只要拉动挡风叶片的拉杆，转动并变换挡风叶片的角度，同样可以达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的。

电动操作是这样实现的：对于结构一，参见图1，启动驱动电机使转轴转动，从而拉动与挡风板连接的钢缆就能拖动挡风板，达到来达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的；对于结构二，参见图2，启动电动位置控制器同样使转轴转动，从而拉动挡风叶片的拉杆，转动并变换挡风叶片的角度，达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的。

气动操作是这样实现的：对于结构一，参见图1，将挡风装置由驱动电机改为气动驱动设备来实现转轴的转动，从而拉动与挡风板连接的钢缆就能拖动挡风板，达到来达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的；对于结构二，参见图2，同样的将挡风装置由电动位置控制器改为由气动位置控制器来实现转轴的转动，从而拉动挡风叶片的拉杆，转动并变换挡风叶片的角度，达到开启/封闭两拉杆支撑架间通道的目的。

将控制信号接入机组DCS参与控制是这样实现的：参见图1、2，将挡风装置的驱动装置的开关信号接入空冷机组DCS控制系统，机组运行时，根据需要，通过监控凝结水温度、抽真空温度等运行参数判断是否要降低某换热单元换热负荷，遥控控制挡风装置的运行，解决机组冬季防冻问题。