一种新型火力发电厂凝汽器及其循环冷却系统的制作方法

本发明涉及一种新型火力发电厂凝汽器及其循环冷却系统，本发明与传统设计的凝汽器有本质的区别，适用于水冷发电机组及空冷发电机组或它们的尖峰冷却系统。新型凝汽器的冷却效果好，能有效在设计经济压力之上运行状况下降低发电煤耗，减少热量排到空气、江河中，从而减少对环境生态的影响和热污染。

背景技术：

火电厂凝汽器是将汽轮机做过功的排汽冷凝成水，以循环利用的一种冷却设备，由于该设备在工作中需使用大量的却冷资源介质，如循环水、冷空气等，因此，这种凝汽器都被设计成为表面式凝汽器。这种凝汽器在运行中存在以下技术问题：(1)存在传热热阻，表现在存在传热端差，因而其冷却效果有一定的不足；(2)这种凝汽器的冷却介质把蒸汽放出的热量携带到周围环境中，对周围环境生态有一定的破坏作用；(3)对空冷机组而言，高温季节因背压过高限制了发电出力，同时导致发电煤耗大增，以致有些空冷机组违背节水政策增设尖峰冷却系统来降低背压，但消耗了大量的水资源；(4)汽轮机的蒸汽热能利用率小于42％，机组容量越小，热能转换成电能的效率越低，60％多的无用热量全部被排放到环境当中浪费了。

为了解决上述技术问题，本发明提出把火电厂凝汽器设计成一种混合式凝汽器并采用相应的循环冷却系统。

技术实现要素：

以空冷机组为例，空冷机组是利用冷空气作为冷却介质把蒸汽乏汽冷凝成水，但在夏天时冷却系统不能满足安全经济生产，因此有些机组又增加了一套小型的如用在水冷机组的循环水冷却系统，用来把汽轮机部分排汽冷凝成水，以减轻空冷岛的负载，这无疑增加了水资源利用的负担。本发明提出一种设备\系统及方法能解决这些技术问题，即新增设混合式凝汽器及其循环冷却系统，冷却工质采用凝结水本身或使用软水作为冷却水源，这些水源可以重复利用，因此，不需消耗大量的水资源，混合式凝汽器工作时，冷却介质与被冷却蒸汽直接接触，不存在传热热阻，因此，表现在技术效果上也不存在传热端差，冷却效果更加理想。

上述所述混合式冷凝器若设计得足够大，理论上完全可以替代目前常规水冷火力发电机组的表面式凝汽器，从而一举解决所有存在的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种新型火力发电厂凝汽器及其循环冷却系统由混合式凝汽器、一或多台凝结水泵、一台或多台制冷机组、喷雾器及其冷却管路系统等部件构成一个闭环系统，其中混合式凝汽器大小设计为排汽质量容积的数倍或数十倍大小，在凝汽器密闭容器的侧面中部设有蒸汽进汽口，在凝汽器密闭容器内部设有蒸汽冷却区、不凝气体冷却区、在凝汽器密闭容器最高处设有抽真空排气口、混合式凝汽器底部为凝结水蓄水池，俗称为热井。热井通过管阀与凝结水泵相接，凝结水泵可以是常规设计的凝结水泵或后加装的独立凝结水泵供水系统，所述凝结水泵通过管阀与制冷机组相接，制冷机组把获得降温后的低温凝结水通过管阀输向凝汽器内部的喷雾冷却系统，提供源源不断的循环冷却用水，所述循环冷却用水经喷雾器雾化后形成微细颗粒水珠充满整个凝汽器容器与汽轮机排出的蒸汽直接接触并进行凝结放热，达到冷凝水蒸汽的目的，不凝结气体经抽真空排气口被真空泵抽走。

上述所述制冷机组优选为溴化锂制冷机组，其功能是利用热能来制冷，把凝结水的一部分降温后作为工作冷却用水，同时又把另一部分凝结水作为制冷机组的冷却水，用来回收制冷所消耗的无用热量。

附图说明

图1常规水冷火力发电机组凝汽器及其循环冷却水系统示意图。1-表面式凝汽器；2-热井；3-凝结水泵；4-真空泵

图2本新型火力发电机组凝汽器及其循环冷却水系统示意图。1-混合式凝汽器；2-热井；3-凝结水泵；4-制冷机组；5-真空泵

具体实施方式

为了更好的理解本新型凝汽器的技术方案，以1台300mw机组为实施例。下面结合附图详细描述本发明提供的实施例：

参照图1所示，常规火力发电厂表面式凝气器包括：汽轮机排汽接入口、表面式冷却元件(设有循环冷却水进水口、排水口及进、出水室)、热井、凝结水泵、抽真空系统及真空泵等。常规凝气器把汽轮机排汽冷凝放出的汽化潜热通过循环水带走并排放到环境中，消耗了大量的水资源并对周围环境有一定的破坏作用(热污染)。为解决这个技术问题，把表面式凝汽器设计成混合式凝汽器，如图2所示——混合式凝汽器由密闭容器、一或多台凝结水泵、一台或多台制冷机组、喷雾器及其冷却管路系统等部件构成一个闭环系统，其中密闭容器大小设计为排汽质量容积的数倍或数十倍大小，在凝汽器密闭容器的侧面中部设有蒸汽进汽口，在凝汽器密闭容器内部设有蒸汽冷却区、不凝气体冷却区、在凝汽器密闭容器最高处设有抽真空排气口、混合式凝汽器底部为凝结水蓄水池，俗称为热井。热井通过管阀与凝结水泵相接，凝结水泵可以是常规设计的凝结水泵或后加装的独立凝结水泵供水系统，所述凝结水泵通过管阀与制冷机组相接，制冷机组把获得降温后的低温凝结水通过管阀输向凝汽器内部的喷雾冷却系统，提供源源不断的循环冷却用水，所述循环冷却用水经喷雾器雾化后形成微细颗粒水珠充满整个凝汽器容器与汽轮机排出的蒸汽直接接触并进行凝结放热，达到冷凝水蒸汽的目的，不凝结气体经抽真空排气口被真空泵抽走。

比较图1及图2，本发明新型凝汽器无需使用系统外的冷却介质，而是使用制冷设备来获得闭环冷却介质。冷却原理上：图1系统表面式凝汽器的工作原理是对流传热方式；图2混合式凝汽器的工作原理是蒸汽在微小水珠表面凝结放热，传热表现为0端差传热。

不难看出：本发明新型凝汽器具有以下功能和优越性——(1)提高传热效率，0端差传热；(2)大量减少水资源；(3)大量减少环境热污染问题；(4)发电机组热利用率因无热排放损失而得以提高；(5)系统结构简单、造价低；(6)运行中无需清洗以解决凝汽器清洁度下降的问题，减少运维工作量。

上述实施例解决了火力发电厂发电效率低、水资源浪费、热污染等技术问题，特别是使用在空冷发电机组中有突出的作用---节省水资源。

以上对本发明实施例所提供的一种新型火力发电厂凝汽器及其循环冷却系统及其系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

技术总结
一种新型火力发电厂凝汽器及其循环冷却系统的发明目的是解决以下技术问题：(1)表面式凝汽器传热效果差的问题；(2)减少环境热污染问题；(3)减少水资源浪费问题；(4)提高汽轮发电机循环效率。本发明设计一种混合式传热凝汽器替代常规表面式凝汽器来达到0端差传热，提高换热效果；本发明设计使用闭式无水损耗冷却水系统替代常规火电厂循环水冷却系统来达到节省水资源和减少环境热污染，提高汽轮发电机组循环效率。本发明是对常规凝汽器、循环冷却系统在设计使用标准上的彻底颠覆。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：深圳市博众节能工程技术有限公司
技术研发日：2018.09.12
技术公布日：2019.01.11