一种直接空冷凝汽器防冻结构、系统及方法与流程

本发明涉及能源动力技术领域，具体涉及一种直接空冷凝汽器防冻结构、系统及方法。

背景技术：

目前火电厂直接空冷技术广泛应用于我国的富煤少水地区，例如内蒙、山西、宁夏、新疆等地。直接空冷凝汽器管束是多根钢质椭圆形管组成的管排，成三角形布置，安装在钢质支撑架上，统称为A型散热器。直接空冷凝汽器使用空气作为冷却介质对汽轮机排汽进行冷却。这些地区处于中国北方，冬季室外温度很低，极限能达到-50℃。当发电机组冬季启动或低负荷运行时，由于换热管内热负荷比较低，同时管外空气温度很低，很容易发生冰冻现象。影响设备的安全经济运行，给电力生产企业带来了严重危害。

目前，处于我国北方高寒地区的直接空冷机组均采取了一定的冬季防冻措施，比如投蒸汽盘管、热风再循环技术及高背压运行技术等，但是仍然有大量的冰冻事故发生。因此，设计一种可靠的直接空冷凝汽器防冻装置是十分必要的。

本发明就是针对高寒地区直接空冷凝汽器，发明了一种行之有效的防冰冻装置及方法。

技术实现要素：

针对上述问题，为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种直接空冷凝汽器防冻结构，该防冻结构通过分隔墙将每个散热器包围，通过控制散热器顶部和底部的通风部件来控制流经散热器的空气流量，从而避免寒冷季节散热器形成冰冻。

本发明的第二目的是提供一种空冷系统，该系统可以是包含上述防冻结构的空冷岛，有效避免冬季空冷岛的部分失效。

本发明的第三目的是提供一种用于防止直接空冷凝汽器冰冻的方法，该方法通过实现不同形式的闷管进行保护散热器，依靠散热器自身的内热源进行防冻，防冻效果非常好。

本发明提供的第一个方案是：

一种直接空冷凝汽器防冻结构，包括围绕每一散热器或每多段散热器圆周设置的分隔墙，分隔墙高度与风机群外围挡风墙高度相同，由分隔墙对散热器形成烟囱结构，烟囱结构的顶部与底部各自设有通风部件，距离散热器底部设定距离的散热器管壁温度等于或低于10℃时，关闭部分或全部通风部件，以减少流经散热器的空气流量。

直接空冷凝汽器管束是多根钢质椭圆形管组成的管排，成三角形布置，安装在钢质支撑架上，统称为A型散热器，上述防冻结构的设置，由分隔墙对散热器形成包围，再控制通风部件的开度，以满足温度较高时散热器的散热，以及低温时对散热器形成闷管来保护散热器，从而避免散热器在寒冷温度时被冰冻。

所述分隔墙横向截面呈方形形状，即分隔墙形成井字结构对散热器进行包围，以方便对分隔墙的安装。位于烟囱结构的顶部通风部件与位于烟囱结构的底部通风部件各自水平设置。

在设置时，所述顶部通风部件与所述底部通风部件在打开时叶片相对于散热器的竖直中心面倾斜方向相同或相向设置，当二者叶片相向设置时，空气不易跑离烟囱结构。

在散热器管壁处设置温度采集元件，最好是在散热器对应的两侧分别设置一温度采集元件，温度采集元件距离散热器底部的距离优选0.1～20cm，该设置点处与散热器底部最低点之间的部分为最易结冰处，温度采集数据较为准确，设温度采集元件与温度控制系统连接。

根据温度控制系统显示的温度采集元件检测到的温度大小，当温度采集元件检测到温度小于等于10℃时，底部通风部分保持打开，调节顶部通风部件开度，减小流经散热器的冷空气量，防止散热器温度进一步下降。

当顶部通风部件全关时，温度采集元件采集到温度依然不能维持在10℃以上时，逐渐缩小底部通风部件的开度，直至底部通风部件全关，进一步减小流经散热器的冷空气量，直至顶部通风部件与底部通风部件被全部关闭。

或者，当温度采集元件检测到温度小于等于10℃时，顶部通风部分保持打开，调节底部通风部件开度，减小流经散热器的冷空气量，防止散热器温度进一步下降。

当底部通风部件全关时，温度采集元件采集到温度依然不能维持在10℃以上时，逐渐缩小顶部通风部件的开度，直至顶部通风部件全关，进一步减小流经散热器的冷空气量，直至顶部通风部件与底部通风部件被全部关闭。

作为优选，所述通风部件为百叶窗或者是电动百叶窗，温度控制系统与电动百叶窗连接，由温度控制系统根据温度高低对百叶窗进行控制。

本发明提供的第二方案是：

一种空冷系统，包括所述的一种直接空冷凝汽器防冻结构；该空冷系统可以是空冷塔或者其他电厂用冷却系统。

本发明提供的第三方案是：

一种用于防止直接空冷凝汽器冰冻的方法，围绕每一散热器圆周设置的分隔墙，分隔墙高度与风机群外围挡风墙高度相同，由分隔墙对每一散热器形成烟囱结构，烟囱结构的顶部与底部各自设有通风部件，距离散热器底部设定距离的散热器管壁温度等于或低于10℃时，关闭部分或全部通风部件，以减少流经散热器的空气流量。

在散热器管壁处设置温度采集元件，温度采集元件与温度控制系统连接。

根据温度控制系统显示的温度采集元件检测到的温度大小，当温度采集元件检测到温度小于等于10℃时，底部通风部分保持打开，调节顶部通风部件开度，减小流经散热器的冷空气量，防止壁温进一步下降。

当顶部通风部件全关时，温度采集元件采集到温度依然不能维持在10℃以上时，逐渐缩小底部通风部件的开度，直至底部通风部件全关，进一步减小流经散热器的冷空气量，直至顶部通风部件与底部通风部件被全部关闭。

本发明的有益效果是：

1)本发明通过控制通风部件的开度，可实现对进出烟囱结构空气流量的控制，实现根据外部环境温度变化对流经散热器的空气流量进行调节。

2)本发明根据不同的外界环境温度，可设置有不同的对散热器的闷管方式，有效防止散热器在寒冷季节被冰冻情况的发生。

3)本发明顶部百叶窗与底部百叶窗叶片打开方向可相同或相反方向设置，也可实现对烟囱结构内空气流量的调节。

附图说明

图1为现有结构图；

图2为本发明增加分隔墙的示意图；

图3为现有结构示意图；

图4为本发明增加分隔墙的剖视图；

图5为本发明结构示意图；

图6为本发明实施例3的结构示意图。

其中，1.风机群，2.挡风墙，3.分隔墙，4.风机，5.顶部百叶窗，6.底部百叶窗，7.散热器，8.壁温测点。

具体实施方式

下面结合说明书附图具体实施例对本发明作进一步的描述：

一种直接空冷凝汽器防冻结构，相比于享有技术中在风机群1的外部设置挡风墙2，如图1、图3所示，该结构包括围绕每一散热器或者每n段(n＝1，2，3…)散热器圆周设置的分隔墙3，分隔墙3高度与风机群1外围挡风墙2高度相同，如图2、图4所示，由分隔墙对每一A型散热器7形成烟囱结构，烟囱结构的顶部与底部各自设有通风部件，在散热器壁温等于或低于10摄氏度时，关闭部分或全部通风部件，以减少流经散热器7的空气流量。

直接空冷凝汽器管束是多根钢质椭圆形管组成的管排，成三角形布置，安装在钢质支撑架上，统称为A型散热器7，上述防冻结构的设置，由分隔墙3对散热器7形成包围，再控制通风部件的开度，以满足温度较高时散热器7的散热，以及低温时对散热器7形成闷管来保护散热器，从而避免散热器在寒冷温度时被冰冻。

所述分隔墙3横向截面呈方形形状，即分隔墙3形成井字结构对散热器7进行包围。

位于烟囱结构的顶部通风部件与位于烟囱结构的底部通风部件各自水平设置。

在设置时，所述顶部通风部件与所述底部通风部件在打开时叶片相对于散热器7的竖直中心面倾斜方向相同或相向设置，当二者叶片相向设置时，空气不易跑离烟囱结构。

在每组A型散热器7左右两侧的下部易结冰位置(距离散热器底部0.1～20cm处)安装散热器壁温测点8，此温度值参与通风部件打开或关闭角度的调节。

当环境温度极低容易造成散热器冰冻时，全部或部分关闭顶部、底部百叶窗，减少流经散热器的空气流量，实现不同形式的“闷管”，保护散热器。所谓“闷管”就是通过减少冷却侧介质流量，散热器依靠自身的内热源(内部有蒸汽)防冻的一种叫法。

实施例1

下闷管设置方式：

顶部百叶窗5完全打开，完全或部分关闭底部百叶窗6，减少底部进入烟囱结构的冷空气。

底部百叶窗6部分关闭时，由分隔板3构成的分隔墙，烟囱结构具有抽吸作用，仍然有少量冷空气由下向上流动，冲刷散热器7。调节底部百叶窗6开度，可调节流经散热器7的空气量，达到既能散热器冷却管内的蒸汽，又不至于发生冰冻的目的。适用于温度比较高的冬季环境，比如温度较高的冬季白天。

底部百叶窗6完全关闭时，没有冷空气从下向上流动。由分隔墙3组成的烟囱结构处于上半部分开放的状态。底部是内部具有热源的散热器7，顶部是比较冷的环境空气。冷空气只能通过自然对流来冷却散热器5内的蒸汽，传热系数大幅度下降，从而防止了散热器出现冰冻现象。

实际运行中，底部百叶窗6不可能100％关严，总有部分冷空气从下方进入散热器7。

实施例2

上闷管方式设置：

底部百叶窗6完全打开，完全或部分关闭顶部百叶窗5，减少底部进入烟囱结构的冷空气。

顶部百叶窗5部分关闭时，同下闷管的底部百叶窗6部分关闭效果相同。

顶部百叶窗5完全关闭时，理论上没有冷空气从下向上流动。由分隔墙3组成的烟囱结构处于下半部分开放的状态。顶部是内部具有热源的散热器7，底部是比较冷的环境空气。不同于下闷管，此时冷空气只能通过导热来冷却散热器7内的蒸汽，传热系数比下闷管低，从而防止了散热器出现冰冻现象，效果好于实施例1中的下闷管设置方式。

实际运行中，顶部百叶窗5不可能100％关严，总有部分冷空气从下方进入散热器7。

实施例3

将顶部百叶窗5、底部百叶窗6同时完全关闭，实现所谓的全闷管。理论上可完全将A型散热器7同外界空气隔离开。即使考虑到由于百叶窗关闭不严造成的极少量冷空气流经散热器，由于散热器7具有内热源，可有效的防止散热器冰冻，适用于极低环境温度下的防冻，效果最佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。