一种电站往复式机械通风直接空冷凝汽器

摘要

本发明公开了属于电站冷却系统领域的一种电站往复式机械通风直接空冷凝汽器，电站往复式机械通风直接空冷凝汽器由在往复式机械通风装置顶面固定呈“Λ”型结构的空冷单元翅片管束组成；其往复式机械通风装置由风板、风板轴、环套、轨道轴、碰撞开关、电机钢丝绳、旁路以及四周密封墙体构成的风道组成；翅片管束下部安装的往复式机械通风装置，驱动外部冷却空气进入空冷凝汽器管束进行热交换，取代了电站常用轴流风机旋转鼓风方式，冷却空气沿着风道垂直平稳上升，使管束表面空气流量分配均匀。可以有效防止环境横向风对空冷单元空气动力学性能的不利影响。在相同换热能力要求下，往复式机械通风方式可以减小电机功率，节约厂用电量。

说明书

技术领域

本发明属于电站冷却系统领域，特别涉及一种电站往复式机械通风直接空冷凝汽器。

背景技术

直接空冷技术由于具有显著节水优势，近年来在我国富煤缺水北方地区燃煤电站中获得了广泛采用。直接空冷系统由数十个呈矩形阵列形式排列的空冷凝汽器单元40构成，翅片管束和风机群通过支柱42支撑在空冷平台上，空冷平台往往高达几十米，用来提供足够的吸风空间，为减少环境风的不利影响，空冷岛四周布置有挡风墙41结构，如图1所示。汽轮机排汽经蒸汽管道2进入呈“Λ”型结构的空冷单元翅片管束，布置在单元两侧，空冷单元底部安装有轴流风机3，通过风机叶片旋转进行强制通风，对空冷单元翅片管束内汽轮机排汽进行冷却，蒸气凝结成水后被凝结水水箱4收集利用，如图2所示。

轴流风机出口旋转上升的流场与“Λ”型管束特殊结构，使空冷单元内空气动力场呈中心对称分布，沿每侧管束表面出现高流量区和低流量区，流量分配极不均匀，导致管束表面热负荷也存在分布不均现象，造成大尺度空冷传热面利用率低，换热器效能差。对于由数十个空冷单元构成的整个空冷凝汽器，环境横向风的流动方向与轴流风机轴向垂直，造成风机入口静压降低，流动变形加剧，尤其是处于风场上游的风机，动力学性能显著下降，相应空冷单元翅片管束传热性能也急剧恶化。环境风动能在上游风机群空气动力学性能影响下迅速衰减，使空冷凝汽器散热性能存在风效应强作用区和弱作用区，并呈现明显的空间分布规律，大尺度空冷传热表面流动传热性能差异性增加，换热器效能降低。

发明内容

本发明的目的是提出一种电站往复式机械通风直接空冷凝汽器，其特征在于，所述电站往复式机械通风直接空冷凝汽器由在往复式机械通风装置顶面固定呈“Λ”型结构的空冷单元翅片管束组成；其往复式机械通风装置由风板、风板轴、环套、轨道轴、碰撞开关、电机钢丝绳、旁路以及四周密封墙体构成的风道组成；其中，所述风板包括上风板5和下风板5′，分别与风板轴34固定；上风板5和下风板5′风板轴34旋转；所述轨道轴6两端支撑在风道的四周密封墙体上；环套7套在轨道轴6上，沿轨道轴6上下移动；两根风板轴34活动安装在往复式机械通风装置相对侧的两个环套7上，风板轴与环套之间轴性连接；在往复式机械通风装置一侧的轨道轴6上部安装上风板5，上风板5与风板轴34固定；在安装有上风板5的往复式机械通风装置相对侧的轨道轴6下部安装下风板5′，下风板5′与风板轴34固定；这样上风板5、下风板5′沿着各自固定侧的轨道轴6交替变换上下位置，往复式运行，以达到两个风板转动、运行稳定、防止磨损的作用；每个风板上设置有板孔17，用于避让另一个风板中心第一电机10或第二电机11的钢丝绳，板孔与风板外缘为弧形倒角结构。

在4根轨道轴6上部分别安装有第一上碰撞开关22、第二上碰撞开关23，第三上碰撞开关24和第四上碰撞开关25；在下部分别安装有第一下碰撞开关26、第二下碰撞开关27，第三下碰撞开关28和第四下碰撞开关29；

在与每一个风板连接的两个环套7上端分别安装有水平位置的上一碰撞开关18、上二碰撞开关19；下端分别安装有竖直位置的竖下一碰撞开关20和竖下二碰撞开关21；用于控制风板循环往复运行。

所述风道内有交替运行的上风板5和下风板5′，以保证冷却空气连续不断地输送，所述风板的材质选择轻质的木板或有机玻璃，具体尺寸以通道尺寸而定。

所述风板会沿着虚线位置绕风板轴34旋转到竖直位置，在风道顶部设有左旁路15和右旁路16，风板下落过程的产生的空气流使下旁路挡板35和上旁路挡板36打开，空气流沿着旁路通道进入稳流风道37，然后进入空冷单元，

每个风板由三个电机和钢丝绳控制其上下以及旋转运行，其中第一电机8和第二电机9位于下风板5′风板轴的正上方，第三电机12和第四电机13位于上风板5风板轴的正上方；第五电机10位于上风板5的1/3处的正上方，并通过钢丝绳与上风板5焊接；第六电机11于下风板5′的1/3处的正上方；并通过钢丝绳与下风板5′焊接；各电机固定于风道顶端位置，用支撑桥架固定，(如图7所示)。

所述风道的垂直高度为30-40米，稳流风道为2-4米。冷却空气流量靠变频风机转速控制，风机转速越高，风板上升和下降速度越快；使在翅片管束下部安装的往复式机械通风装置驱动外部冷却空气进入空冷凝汽器管束进行热交换；取代了电站常用轴流风机旋转鼓风方式，冷却空气沿着风道垂直平稳上升，使管束表面空气流量分配均匀。另外，冷却空气靠通道内风板的推力作用进入空冷单元，可以有效防止环境横向风对空冷单元空气动力学性能的不利影响。

本发明的有益效果是本发明采用往复式机械通风装置驱动外部冷却空气进入空冷凝汽器管束进行热交换；取代了电站常用轴流风机旋转鼓风方式，冷却空气沿着风道垂直平稳上升，使管束表面空气流量分配均匀。另外，冷却空气靠通道内风板的推力作用进入空冷单元，可以有效防止环境横向风对空冷单元空气动力学性能的不利影响。在相同换热能力要求下，往复式机械通风方式可以减小电机功率，节约厂用电量。

附图说明

图1为现有电站机械通风直接空冷凝汽器示意图。

图2为现有电站空冷凝汽器单元示意图。

图3为电站往复式机械通风空冷凝汽器结构示意图。

图4为风板结构示意图。

图5为风板、碰撞开关位置示意图。(a)下风板与碰撞开关位置；(b)上风板与碰撞开关位置。

图6为旁路风道结构示意图。

图7为往复式机械通风方式流程图，(a)上风板转动轨迹。(b)上风板运行到中间水平位置，(c)上下风板到达起始的位置。

具体实施方式

本发明提出一种电站往复式机械通风直接空冷凝汽器，下面结合附图予以说明。

如图3所示的电站往复式机械通风空冷凝汽器结构示意图，图中所示电站往复式机械通风直接空冷凝汽器由在往复式机械通风装置顶面固定呈“Λ”型结构的空冷单元翅片管束组成；其往复式机械通风装置由风板、风板轴、环套、轨道轴、碰撞开关、电机、钢丝绳、旁路以及四周密封墙体构成的风道组成；所述风道内有交替运行的上风板5和下风板5′，以保证冷却空气连续不断地输送，所述风板的材质选择轻质的木板或有机玻璃，具体尺寸以通道尺寸而定。每个风板上设置有板孔17(如图4所示)，用于避让另一个风板中心第一电机10或第二电机11的钢丝绳，板孔与风板外缘为弧形倒角结构。

所述轨道轴6两端支撑在风道的四周密封墙体上；环套7套在轨道轴6上，沿轨道轴6上下移动；两根风板轴34活动安装在往复式机械通风装置相对侧的两个环套7上，风板轴与环套之间轴性连接；在往复式机械通风装置一侧的轨道轴6上部安装上风板5，上风板5与风板轴34固定；在安装有上风板5的往复式机械通风装置相对侧的轨道轴6下部安装下风板5′，下风板5′与风板轴34固定；这样上风板5、下风板5′沿着各自固定侧的轨道轴6交替变换上下位置，往复式运行，以达到两个风板转动、运行稳定、防止磨损的作用；在4根轨道轴6上部分别安装有第一上碰撞开关22、第二上碰撞开关23，第三上碰撞开关24和第四上碰撞开关25；在下部分别安装有第一下碰撞开关26、第二下碰撞开关27，第三下碰撞开关28和第四下碰撞开关29；

在与每一个风板连接的两个环套7上端分别安装有水平位置的上一碰撞开关18、上二碰撞开关19；下端分别安装有竖直位置的竖下一碰撞开关20和竖下二碰撞开关21；用于控制风板循环往复运行(如图5所示)。

所述各风板会沿着虚线位置绕风板轴34旋转到竖直位置，在风道顶部设有左旁路15和右旁路16，风板下落过程的产生的空气流使下旁路挡板35和上旁路挡板36打开，空气流沿着旁路通道进入稳流风道37，然后进入空冷单元，(如图6所示)；

每个风板由三个电机和钢丝绳控制其上下以及旋转运行，其中第一电机8和第二电机9位于下风板5′风板轴的正上方，第三电机12和第四电机13位于上风板5风板轴的正上方；第五电机10位于上风板5的1/3处的正上方，并通过钢丝绳与上风板5焊接；第六电机11于下风板5′的1/3处的正上方；并通过钢丝绳与下风板5′焊接；各电机固定于风道顶端位置，用支撑桥架固定，(如图7所示)。

所述风道的垂直高度为30-40米，稳流风道为2-4米。冷却空气流量靠变频风机转速控制，风机转速越高，风板上升和下降速度越快。

所述电站往复式机械通风直接空冷凝汽器的工作原理是汽轮机排汽经蒸汽管道2进入“Λ”型布置的翅片管束1进行冷却，蒸汽凝结成水汇集于凝结水箱4进行循环利用。翅片管束下部安装有往复式机械通风装置，驱动外部冷却空气进入空冷凝汽器管束进行热交换。图7给出了风板在风道内的鼓风流程：上风板5开始位于长方体风道顶端①位置，沿虚线轨迹旋转下落，此时下风板5′位于风道②位置，开始上升，以保证空气流量稳定。上风板5到达顶端①位置时会触碰轨道轴上的第一上碰撞开关22、第二上碰撞开关23，第三电机12和第四电机13停止动作，仅第六电机11动作，对应的钢丝绳下放，上风板5绕着风板轴转动，上风板5转动轨迹如图7(a)上部虚线所示，上风板5下落过程产生的不利空气流使下旁路挡板35和上旁路挡板36打开，空气流沿着右旁路16进入稳流风道37，然后进入空冷单元；上风板5旋转至竖直位置时会触碰环套7上的竖下一碰撞开关20和竖下二碰撞开关21，使第三电机12和第四电机13动作，对应的钢丝绳下放，上风板5风垂直下落；下风板5′从②位置垂直上升，上升过程中第一电机8、第二电机9和第五电机10同时动作，三个电机对应的钢丝绳以相同速度上升；图7(b)为风板(5′)运行到中间某水平③位置，此时下风板5′下落到图中某竖直位置，此时控制上风板5的第六电机11对应的钢丝绳从下风板5′的板孔17中穿过，两风板继续运行，到达图7(c)对应的位置。此时上风板5竖直下落至风道底部，而下风板5′还未到达风道顶部，上风板5的下沿触碰到轨道轴6下部第一下碰撞开关26和第二下碰撞开关27；第三电机12和第四电机13停止动作，第六电机11反向动作，上风板5绕风板轴34向上转动，如下部虚线轨迹所示，当上风板5运行至水平②位置时，触碰环,7上的水平位置的上一碰撞开关18和上二碰撞开关19；此时第三电机12、第四电机13、第六电机11共同动作，钢丝绳以相同的速度上升。而上风板5运行至水平②位置的同时，下风板5′恰好运行至①位置，然后下风板5′触碰轨道轴6上部的第三上碰撞开关24和第四上碰撞开关25，第一电机8、第二电机9停止动作，第五电机10反方向动作，钢丝绳下的虚线轨迹，直至运行至竖直方向，触碰轨道轴6上部的环套7上的竖下一碰撞开关20和竖下二碰撞开关21，使第一电机8、第二电机9动作，钢丝绳垂直下放，此时下风板5′在钢丝绳的牵拉下下落，上风板5下落过程产生的不利空气流使下旁路挡板35和上旁路挡板36打开，空气流沿着右旁路16进入稳流风道37，然后进入空冷单元；如此，上下风板循环往复运行，驱动外部冷却空气进入空冷凝汽器管束进行热交换。