一种电厂循环水的组合冷却系统及冷却方法

摘要

本发明涉及一种电厂循环水的组合冷却系统及冷却方法，属于电厂冷却技术领域。所述装置包括塔基处于低位的高位收水冷却塔和塔基处于高位的机械通风冷却塔以及两组循环水泵和水管道；循环水泵的出水口通过循环热水管道与高位收水冷却塔和机械通风冷却塔连通，所述机械通风冷却塔的塔基下方设置与机械通风冷却塔出水口连通的水缓冲池，高位收水冷却塔下端的出水口通过冷却水出水管道与水缓冲池连通，所述水缓冲池通过冷却水回流管道与过滤设备连通。该装置根据气象条件调节运行时的水量比例；根据气象条件调整机械通风冷却塔的功率。本发明将高位收水冷却塔和机械通风冷却塔结合使用，初投资少，方便调节，使用成本低，冷却效果好，综合经济效益好。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电厂循环水的组合冷却系统及冷却方法，属于电厂冷却技术领域。

背景技术

内陆的大型火力发电厂、核电厂的循环水系统多数为带冷却塔的二次循环系统，其中的冷却构筑物有自然通风冷却塔（下简称自然塔）、机械通风冷却塔（下简称机力塔），这两种冷却塔各有优缺点：自然通风冷却塔无电机驱动、节约动力费用；但是初期建设费用高；机械通风冷却塔初期建设费用低，但是需要风机，消耗电能。随着技术的进步、节能减排要求的增高，自然通风冷却塔中出现了高位收水技术以回收雨区的能量。

虽然高位收水冷却塔（简称高位塔）具有很高的节能优势，但是由于本身技术问题，存在很多缺陷，如高位塔的造价高，淋水填料及收水板出现故障时会影响机组运行，冬季时冰柱冻结在淋水填料上，会坠坏淋水填料。而且高位塔底部不设水池，整个循环水系统在启动、停止时运行控制难度大，易发生生产事故。

国内外的内陆核电站均采用超大型的自然通风冷却塔，但是超大型的自然塔的造价高，而且由于进风口高度高，使得循环水泵的扬程高，提高了循环水系统的电耗。超大型自然塔配备的循环水泵的扬程在33m左右，而且由于循环水量大，使得循环水泵的电机功率极大，经济性差。若大型的火力发电、核能发电厂采用机力塔，一方面可以节省初投资，一方面可以节约循环水泵的运行成本。但是会增加机力塔的运行成本。

综上所述，目前单一的冷却构筑物均存在各自的优点及缺点，同时，也均为各自的适用条件。机力塔在湿热的季节运行效果好，且投资低；自然塔在干冷的季节运行效果好。但是普通的自然塔与机力塔的净扬程相差较大，大型的自然塔的净扬程达到17m左右，而机力塔的扬程仅有10m左右，自然塔与机力塔联合使用存在一定的问题，仍然存在能量浪费的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时设置高位收水冷却塔和机械通风冷却塔高位塔的组合冷却系统和冷却方法，能够提高冷却效率，减少能源浪费，经济适用、安全可靠。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种电厂循环水的组合冷却系统，包括塔基处于低位的高位收水冷却塔和塔基处于高位的机械通风冷却塔以及两组循环水泵和水管道；循环水泵的出水口通过循环热水管道与高位收水冷却塔和机械通风冷却塔连通，所述机械通风冷却塔的塔基下方设置与机械通风冷却塔出水口连通的水缓冲池，高位收水冷却塔下端的出水口通过冷却水出水管道与水缓冲池连通，所述水缓冲池通过冷却水回流管道与过滤设备连通。

本发明技术方案的进一步改进在于：循环热水管道上设置凝汽器。

本发明技术方案的进一步改进在于：循环水泵位于循环水泵房内。

本发明技术方案的进一步改进在于：循环热水管道上在高位收水冷却塔的进水的一端设置阀门，循环热水管道上在机械通风冷却塔的进水的一端设置阀门。

本发明技术方案的进一步改进在于：高位收水冷却塔设置两座或一座，机械通风冷却塔设置一座，且高位收水冷却塔的出水与机力塔底部的水池相连通。

一种电厂循环水的组合冷却系统的冷却方法，根据气象条件调节运行时的水量比例；根据气象条件调整机械通风冷却塔的总功率。

本发明技术方案的进一步改进在于：设置气温标准线，在气温低于气温标准线时，降低机械通风冷却塔的处理水量和总功率，升高高位收水冷却塔的处理水量和总功率；在气温高于气温标准线时，升高机械通风冷却塔的处理水量，降低高位收水冷却塔的处理水量和总功率。

本发明技术方案的进一步改进在于：气温标准线的范围设定为20℃～25℃。

本发明技术方案的进一步改进在于：通过对风机进行变频和/或调整风机数量来改变机械通风冷却塔的总功率。

本发明技术方案的进一步改进在于：冷却中的水量分配比例为，以每座高位收水冷却塔与每座机械通风冷却塔平均分配水量为基准，并且根据气象条件发生变动情况进行调整。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明将高位收水冷却塔和机械通风冷却塔结合起来使用，与单独使用高位收水冷却塔相比，能够降低初投资。

本发明中高位收水冷却塔与水缓冲池连通，方便进行高位收水冷却塔的检修，使冷却系统运行更加安全，并且保证了机组的正常运行。

本发明的先进之处在于，将高位收水冷却塔和机械通风冷却塔结合使用，取长补短，同时，利用了两者循泵扬程一致的优势，具有使用成本低，冷却效果好，方便进行调节管理的特点。

本发明高效节能，安全可靠，调节方便，利于管理，具有良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明组合冷却系统示意图；

其中，1、高位收水冷却塔，2、机械通风冷却塔，3、循环热水管道，4、冷却水出水管道，5、冷却水回流管道，6、水缓冲池，7、循环水泵，8、过滤设施，9、凝汽器，10、循环水泵房。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了一种电厂循环水的组合冷却系统，该装置用于对发电厂内的循环水进行冷却，主要用于火力发电厂和核电厂。下面是具体的实施例。

本发明所述的冷却系统为组合冷却系统包括高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2，还包括两组循环水泵。这样使该组合冷却系统具有两种冷却塔的优点又能克服两种冷却塔的缺点，该组合冷却系统在一年四季均具有良好的冷却效率并且使用成本降低。两组循环水泵通过水管道与高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2之间连通，从而进行水的循环冷却。机械通风冷却塔具有若干个通风冷却单元，每个通风冷却单元设置有风机。

本发明的组合冷却系统中的高位收水冷却塔1的塔基处于低位，具体如图1所示。机械通风冷却塔2的塔基处于高位，高位和低位是两者相对来说的，具体指的是高位收水冷却塔1的塔基低于机械通风冷却塔2的塔基。高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2的高差范围为7m～8m。在实施中若厂址地区平坦，无天然地形可利用，可将机械通风冷却塔2塔抬高，在其底部设置诸如净水站等一系列的公用构筑物，以节约占地。

本发明中机械通风冷却塔2相对于高位收水冷却塔1高位布置，可以防止机械通风冷却塔出口的热空气回流至高位收水冷却塔的进口处，保证该冷却系统良好地运行。本发明通常在具体的实施中，相同参数的高位收水冷却塔设置两座，机械通风冷却塔设置一座。

如图1所示，循环水泵7的出水口通过循环热水管道3与高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2连通，循环热水管道3有两个分支管道分别与高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2连通来向两者内通入需要冷却的热水。

在机械通风冷却塔2的塔基下方设置与机械通风冷却塔2出水口连通的水缓冲池6，所述水缓冲池6又通过冷却水回流管道5与过滤设备8连通。水缓冲池6是用来对被冷却的水进行初步存储缓冲的，经由水缓冲池6的存储缓后通过冷水回流管道5经过过滤设备8的作用被循环进行使用。本发明中高位收水冷却塔1下端的出水口也与水缓冲池6连通，具体的是通过冷却水出水管道4与水缓冲池6连通。

本发明中的水缓冲池6与高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2均保持连通，从而能够将高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2联合使用形成一个综合性的冷却系统。一方面，水缓冲池6足够机械通风冷却塔2循环水系统运行启动、停止，能够使系统运行更加安全；另一方面，当高位收水冷却塔1在出现漏洞时，可以停止高位收水冷却塔1的运行，加大机械通风冷却塔2的处理能力，这样可以在不停机的情况下，实现对机组的检修。

本发明在循环热水管道3上设置凝汽器9，能够将循环热水管道3内的水蒸汽冷凝成水。

本发明为循环水泵7和过滤设备8设置了循环水泵房，将循环水泵7和过滤设备8均设置在了循环水泵房10内。高位收水冷却塔与机械通风冷却塔使用同一个循环水泵的，这样两组的对应的循环水泵的扬程必然一致。在具体的配置中，根据冷却需求为高位收水冷却塔和机械通风冷却塔提供满足需求个数的循环水泵，即可以根据实际需求增添循环水泵。本发明中高位收水冷却塔与机械通风冷却塔使用同一个循环水泵，使电厂的循环水泵的配置型号一致，便于运行维修工作。过滤设备8能够对冷却水进行初步的过滤。

本发明优先地在循环热水管道3上的两个分支上均设置了阀门，即在循环热水管道3通向高位收水冷却塔1的进水的一端设置了阀门，在循环热水管道3通向机械通风冷却塔2的进水的一端设置了阀门。通过控制阀门的开闭程度来控制通向高位收水冷却塔1和机械通风冷却塔2的热水量，使两者均处于最佳的冷却工作状态。两处的阀门可以选着能够远程控制的电磁阀门。

本发明确定电厂所需的最大的冷却能力后，用高位收水冷却塔与机械通风冷却塔冷却功率进行组合，列出若干的组合方案后，然后根据运行需要以及经济性排名最终选择经济合理技术可行的组合方案，最终确定整高位收水冷却塔的淋水面积，以及机械通风冷却塔的配置格数即机械通风冷却塔的冷却单元。

本发明还公开了使用电厂循环水的组合冷却系统的冷却方法，该方法是根据气象条件调节运行时的水量比例；并且根据气象条件调整机械通风冷却塔2的功率。调节运行时的水量比例指的是调节高位收水冷却塔和机械通风冷却塔之间的水量分配比例。

具体的是在气温低时，降低机械通风冷却塔2的总功率；在气温高时，升高机械通风冷却塔2的总功率。因为，高位收水冷却塔1的运行动力是冷却塔进口与出口的密度差，其在冬季时运行效果好，夏季时运行效果差。而机械通风冷却塔2的运行动力是风机的转动，其在冬季时运行效果差，夏季时运行效果好。根据这种情况，在气温低时，采取变频或是减少风机运行台数等措施降低机力塔的总功率；在气温高时，采取加大机力塔风机功率以取得更好的冷却效果的措施。本发明通过冬季降低机械通风冷却塔运行的功率，增大高位收水冷却塔热负荷的方式，可以防止冰冻，防止冰棱坠坏填料，提高高位收水冷却塔在冬季运行时的安全性。

本发明在具体的实施中，有两种方法来调节机械通风冷却塔的总功率，可以通过对风机进行变频改变机械通风冷却塔2的总功率，即通过对风机进行变频来改变风机的转速，调节机械通风冷却塔2的通风量，实现对机械通风冷却塔总功率的调整。本发明也可以通过调整风机数量改变机械通风冷却塔2的总功率，即根据需要打开或者关闭相应数量的风机。也可以将上述两种方法结合使用。

本发明的冷却方法在运行时的水量比例也是根据气象条件进行调整。具体的是冷却中的水量分配比例为，以每座高位收水冷却塔与每座机械通风冷却塔平均分配水量为基准，并且根据气象条件发生变动情况进行调整。例如，需要考虑燃料价格、机组参数等进行调整，最终使该组合冷却系统的冷却效率最好及能耗最低。

在实际的运行中，当夏季最热或高位收水冷却塔检修时，机械通风冷却塔全部投运，其他季节根据气温情况进行流量分配，水的流量分配机械通风冷却塔的功率的调节情况是一致的，在气温低时，降低机械通风冷却塔2的总功率，降低其水的分配量；升高其水高位收水冷却塔1的分配量。在气温高时，升高机械通风冷却塔2的总功率，升高其水的分配量；降低高位收水冷却塔1的水的分配量。最终使发电机组的净出力达到最大。具体的操作为，设置气温标准线，在气温低于气温标准线时，降低机械通风冷却塔2的总功率，提高高位收水冷却塔的水量分配从而提高高位收水冷却塔的冷却能力；在气温高于气温标准线时，升高机械通风冷却塔2的总功率，提高机械通风冷却塔的冷却能力，降低高位收水冷却塔的冷却能力。气温标准线的范围设定为20℃～25℃。按上述方式进行调整，能够使组合冷却系统的冷却能力最大并且能耗最小。

本发明的冷却系统以及冷却方法，特别适用于机组的凝汽量年内变化较大的情形。

本发明将高位收水冷却塔和机械通风冷却塔结合起来使用，与单独使用高位收水冷却塔相比，能够降低初投资。两种冷却塔能够做到优势互补，取长补短，使冷却效果达到最好同时使冷却系统的能耗最低，该种冷却系统具有良好的经济效益。