[发明专利]全逆流直接空冷凝汽方法

说明书

全逆流直接空冷凝汽方法，利用在乏汽在单排管内自下而上流动流速及湍流的特性，消除凝结水沿管壁向下流动对传热的不利影响，使竖直布置的单排管整个内表面都具有良好的乏汽冷凝传热膜系数，使全逆流直接空冷凝汽方法具有可靠的实用性；采用大截面单排管组成第一段次逆流空冷空冷凝汽器、第二段次逆流空冷空冷凝汽器，使大截面单排管，既是乏汽空冷凝汽元件，又是乏汽通道，从而空冷凝汽器在风筒圆周的布置中可以省去乏汽分配管，简化了乏汽空冷凝汽器结构，降低了装置造价，为自然通风直接空冷、机械通风直接空冷、混合通风直接空冷提供成本更低、性能更好的空冷凝汽方法和技术结构。

技术领域

本发明属于热交换领域，特别涉及采用空气为冷却介质，直接对汽轮机乏汽进行换热式间壁凝汽的空冷凝汽器装置。

背景技术

现行的空冷式发电厂，其利用空气冷凝汽轮机乏汽的关键设备又称电站空冷器，主要分为直接空冷和间接空冷两种：汽轮机乏汽直接进入空冷器进行冷凝的简称直接空冷，通过循环冷却水将汽轮机乏汽的冷凝热带到空冷器中进行冷却的简称为间接空冷。

由于图1、图2、图3、图4所示的基管规格219mm×19mm×1.5mm，内部乏汽流通截面34平方厘米，壁厚1.5毫米的扁平单排管换热元件，又称为单排管，具有通汽截面相对大，凝液分离相对好；管外翅片冷却空气流通阻力相对小，尤其是散热翅片清洗效果远远好于椭圆或圆形基管，特别适合采用如图13所示的机械通风的A形倾斜布置，已在电厂直接空冷凝汽器上广泛采用多年。

现行的电厂直接空冷的技术方案通常是，将上述单排管组成具有顺流+逆流结构的A形空冷凝汽器，如600Mw空冷机组的空冷凝汽器布置在距离地面45米高，面积8000多m²的巨大高空钢结构平台上，通过设在空冷凝汽管束下方的56台110kw的大型轴流风机垂直向上鼓风，使其穿过冷凝管束，带走管束内的乏汽冷凝放出的冷凝潜热，实现用空气直接冷凝汽轮机乏汽的目的。这种布置的优点：一是在保证大幅节约水资源的同时，还具有空冷系统结构简单，投资和占地小相对比间接空冷更低的优点；缺点是汽轮机运行背压高、抗风能力差，易出现热风循环，导致汽机出力下降；运行风机电耗高、维护费用高、噪音大，kwh煤耗高于水冷机组 5％以上，从资源利用方面来讲，本质上是用增加煤耗及CO₂排放换取水资源的节约，经济效益很大程度上受制于煤、水之间的价差的约束。

鉴于电厂直接空冷的上述缺点，人们开发了多种自然通风空冷系统，期望能降低或完全省掉风机电耗来增加空冷电厂的经济效益：CN205262240U，用自然通风塔取代风机，将含有空冷大平台的空冷冷凝汽器，直接布置在自然通风塔内的简单组合结构，由于必须同时建造空冷塔和30米以上钢结构大平台，投资必须大大增加，才会有省掉风机电耗的效果，显然难以实现商业化。

CN109780882A、CN102980417B，采用了冷却空气水平穿过倾斜翅片管的，竖直迎风面空冷散热器的，自然通风空冷塔的空气动力结构，希望利用空冷塔内热空气的升力，实现自然通风省掉风机及电耗；然而采用长的圆形翅片管换热元件减少了焊接和管箱工程量，但又增大了乏汽在管内的流动阻力，采用短翅片管减少了流动阻力，但又成倍增加了焊接和管箱工程量及焊点泄漏几率；采用椭圆或扁平单排管，凝汽换热面，即长轴线C-D(见图3)必须与流动的冷却风流向平行，才能保证应有良好的通风截面和冷却风量，但又带来冷凝液在管内大量覆盖冷凝表面，使管内冷凝传热膜系数急剧下降；尤其是规格220×20×1.5或219×19 ×1.5单排管，由于管内截面在现行气量条件下显得太小，乏汽流通阻力大，致使汽轮机出口排汽背压大幅升高，冬季低气温的发电良好季节，为防止翅片管冻结，被迫采取高背压运行，从而使空冷式发电的全年平均kwh煤耗比水冷机组高5％以上；再加上该采用规格220×20×1.5 及219×19×1.5单排管，其迎风面在空冷塔下部圆周切面布置，将致使迎风面的圆周布置长度，比采用三角形布置增加一倍，660Mw机组，在进风高度相同条件下，空冷岛塔底直径将由 134米增加到268米，这将使空冷岛的投资大大增加。