一种抽真空补偿式空冷岛系统的制作方法

本发明涉及一种抽真空补偿式空冷岛系统，属于汽轮发电机组乏汽直接空冷技术领域。

背景技术：

汽轮发电机组中燃料的总能量在反应器中因化学反应不完全、余热排放、散热等过程中会产生一定的能量损失，同时在汽轮机中因机械摩擦、散热、漏气等也会产生一定的能量损失；另外，在带动发电机发电过程中因线圈发热、转子机械损失等还会产生一定的发电机效率损失，并通过发电机将能量转化为电能，除此之外，通常还有50％以上的能量必须通过汽轮机的排汽端以乏汽废热的方式进行冷却释放，以完成朗肯循环的封闭过程。

虽然汽轮机排汽的热量大部分为废热，难以利用，但由于基数大，同样具有可观的节能空间。冷端系统通常可分为湿冷和空冷两大类，其中空冷机组又包括直接空冷和间接空冷两种形式。对于直接空冷机组，由于设计、制造与安装等因素，以及空冷风机运行方式及环境风等原因的影响，存在蒸汽流量分配不均，不凝结气体集聚，导致空冷散热器冬季结冰，机组夏季出力不足，常年运行背压偏高等问题。

目前国内外采取的相关解决办法，总体上技术水平比较落后，而且存在头疼医头脚疼医脚的问题，导致如空冷散热器扩容与冬季防冻存在的矛盾。

技术实现要素：

为了降低直接空冷系统不同列因设计、制作与安装差异带来的阻力特性差异，解决直接空冷机组冬季个别列防冻问题突出，夏季整体抽真空能力不足等问题，本发明提出一种抽真空补偿式空冷岛系统。

本发明的技术方案如下：

一种抽真空补偿式空冷岛系统，包括汽轮机排汽管道、排汽分配管道、空冷散热器、凝结水收集管道、抽空气支管道、抽空气管道母管、抽真空设备和抽真空设备隔离阀；所述的抽空气管道母管的两端分别与抽空气支管道和抽真空设备连接，其特征在于：该系统还包括第一补偿冷却器和至少一台罗茨真空泵，第一冷却补偿器和罗茨真空泵沿气体流向依次串联布置于抽空气管道母管上，在补偿冷却器上设有冷却介质供应管道和冷却介质排放管道；所述罗茨真空泵采用两台或两台以上时，罗茨真空泵之间并联布置，在每台罗茨真空泵的入口管路和出口管路上分别设置罗茨真空泵前关断阀和罗茨真空泵后关断阀。

本发明的技术特征还在于：其特征在于：所述系统还包括第二补偿冷却器，该第二补偿冷却器安装于罗茨真空泵下游的抽空气管道母管上。

本发明的另一技术特征是：在第一补偿冷却器的进口和罗茨真空泵出口所在的抽空气管道母管上分别设置第一补偿冷却器前关断阀和罗茨真空泵后关断阀；在第一补偿冷却器前关断阀的进口和罗茨真空泵后关断阀的出口之间设置补偿冷却器第一旁路，并在补偿冷却器第一旁路上设置补偿冷却器第一旁路阀。

本发明的又一技术特征是在第一补偿冷却器的进口和第二补偿冷却器出口所在的抽空气管道母管上分别设置第一补偿冷却器前关断阀和第二补偿冷却器后关断阀；在第一补偿冷却器前关断阀的进口和第二补偿冷却器后关断阀的出口之间设置补偿冷却器第一旁路，并在补偿冷却器第一旁路上设置补偿冷却器第一旁路阀。

优选地，上述技术方案中，在第一补偿冷却器的进口和出口所在的抽空气管道母管的管路上分别设置第一补偿冷却器前关断阀和第一补偿冷却器后关断阀，在第二补偿冷却器出口所在的抽空气管道母管上设置第二补偿冷却器后关断阀；在第一补偿冷却器前关断阀的进口和第一补偿冷却器后关断阀的出口之间设置补偿冷却器第一旁路，并在补偿冷却器第一旁路上设置补偿冷却器第一旁路阀；在第一补偿冷却器后关断阀出口和第二补偿冷却器后关断阀之间设置补偿冷却器第二旁路，并在该第二旁路上设置补偿冷却器第二旁通阀；所述补偿冷却器第一旁路和补偿冷却器第二旁路相连通。

本发明的技术特征还在于：在每条抽空气支管道上安装有调节阀；所述系统还含有调节阀旁路，所述调节阀旁路与每条抽空气支管道上的调节阀并列设置，并在每条调节阀旁路上设置调节旁路阀。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①本发明通过在抽空气管道上设置的补偿冷却器，可对所抽气汽混合物进一步冷却，大幅降低空气管道容积流量，从而明显提升抽真空系统的效率，降低机组背压，提高机组的带负荷能力。②通过设置罗茨真空泵作为原抽真空设备的前置真空泵，大幅降低真空系统的极限压力，同时提高原抽真空设备的入口压力，提高原抽真空设备的工作效率。③通过抽真空管道上的调节阀，为每列空冷散热器的阻力特性提供阻力补偿手段，从而可将各列空冷散热器的阻力特性补偿至相当水平，提高不同列空冷散热器的蒸汽流量分配均匀性，提高空冷岛整体冷却能力，从而可降低机组的评价煤耗。④通过抽真空补偿、冷却补偿和阻力补偿的协调作用，可进一步提高空冷塔冷却能力，从而提高机组的最大出力，尤其是提高机组夏季炎热天气下的带负荷能力。⑤通过抽真空补偿、冷却补偿和阻力补偿组合作用，可大幅降低空冷散热器不凝气体的集聚情况，提高空冷散热器的防冻性能。

附图说明

图1为现有技术中常规空冷岛系统的结构原理示意图。

图2为本发明提供的一种具体实施例的结构原理示意图。

图3是在图2的技术方案基础上设置调节阀的实施例的结构原理示意图。

图4是在图3技术方案基础上设置调节阀旁路的实施例的结构原理示意图。

图5是在图2技术方案的基础上增加第二补偿冷却器的实施例的结构原理示意图。

图6是在图5技术方案的基础上设置调节阀的实施例的结构原理示意图。

图7是在图6技术方案的基础上设置调节阀旁路的实施例的结构原理示意图。

图8是在图7技术方案的基础上采用两个并联布置的罗茨真空泵的结构原理示意图。

图9是在图8技术方案基础上将补偿冷却器第一旁路的范围缩小并增加补偿冷却器第二旁路实施例的结构原理示意图。

图中：1-汽轮机排汽管道；2-排汽分配管道；3-空冷散热器；4-凝结水收集管道；5-抽空气支管道；6-抽空气管道母管；7-抽真空设备；8-抽空气设备隔离阀；9-调节阀；10-调节阀旁路；11-调节旁路阀、12-第一补偿冷却器；13-冷却介质供应管道；14-冷却介质排放管道；15-第一补偿冷却器前关断阀门；16-第一补偿冷却器后关断阀门；17-补偿冷却器第一旁路；18-补偿冷却器第一旁路阀；19-罗茨真空泵；20-罗茨真空泵后关断阀；21-第二补偿冷却器；22-第二补偿冷却器后关断阀；23-罗茨真空泵前关断阀；24-补偿冷却器第二旁路；25-补偿冷却器第二旁路阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的工作原理、结构和工作过程作进一步说明：

图2是本发明提供的一种抽真空补偿式空冷岛系统实施例的结构示意图，其包括汽轮机排汽管道1、排汽分配管道2、空冷散热器3、凝结水收集管道4、抽空气支管道5、抽空气管道母管6、抽真空设备7和抽真空设备隔离阀8；所述的抽空气管道母管6的两端分别与抽空气支管道5和抽真空设备7连接；该系统还包括第一补偿冷却器12和罗茨真空泵19，第一补偿冷却器12和罗茨真空泵19沿气体流向依次串联布置于抽空气管道母管6上，在补偿冷却器上设有冷却介质供应管道13和冷却介质排放管道14。抽真空系统通过抽真空管道母管6中抽取的汽气混合物，首先经过第一补偿冷却器12冷却后，大量蒸汽成分被凝结成冷凝水，使得补偿冷却器12出口后抽真空母管的体积流量大幅降低。其中第一补偿冷却器上冷却介质供应管道13中通入的流体介质可以是循环冷却水、冷空气、液氮等冷却介质，其被气、汽混合物加热后从冷却介质排放管道14中排出。体积流量被大幅降低并冷却后的气、汽、水混合物(其中的冷凝水也可以通过疏水方式排走)通过罗茨真空泵进行前置升压，进一步降低体积流量，最后进入原抽真空系统，大幅降低抽真空系统的体积流量负载，提高抽真空系统的抽真空能力。为了提供更加灵活的运行方式，并考虑系统故障或检修的情况，在第一补偿冷却器12的进口和罗茨真空泵19出口所在的抽空气管道母管6上分别设置第一补偿冷却器前关断阀15和罗茨真空泵后关断阀20；在第一补偿冷却器前关断阀15的进口和罗茨真空泵后关断阀20的出口之间设置补偿冷却器第一旁路17，并在补偿冷却器第一旁路17上设置补偿冷却器第一旁路阀18。这样便可通过第一补偿冷却器前关断阀15和罗茨真空泵后关断阀20的关闭将补偿系统隔离，通过打开补偿冷却器第一旁路阀18，通过旁路17将系统恢复到原始工况。

图5是本发明的另一种实施方案，即在图2的基础上，所述系统还包括第二补偿冷却器21，该第二补偿冷却器安装于罗茨真空泵19下游的抽空气管道母管6上；这样通过将罗茨真空泵出口的气、汽、水混合物进一步冷却，降低抽真空系统的入口温度和体积流量，进一步提高系统抽真空能力。在第一补偿冷却器12的进口和第二补偿冷却器21出口所在的抽空气管道母管6上分别设置第一补偿冷却器前关断阀15和第二补偿冷却器后关断阀22；在第一补偿冷却器前关断阀15的进口和第二补偿冷却器后关断阀22的出口之间设置补偿冷却器第一旁路17，并在该补偿冷却器第一旁路17上设置了补偿冷却器第一旁路阀18。同样可通过第一补偿冷却器前关断阀15和罗茨真空泵后关断阀20的关闭将补偿系统隔离，通过打开补偿冷却器第一旁路阀18，通过旁路17将系统恢复到原始工况，以考虑系统故障、检修的情况的发生，为系统提供更加灵活的运行方式。

参见图3和图4，其技术方案是在每条抽空气支管道5上安装有调节阀9，并增设调节阀旁路10，所述调节阀旁路与每条抽空气支管道上的调节阀9并列设置，并在每条调节阀旁路上设置调节旁路阀11。这样可在抽真空管道母管6之前对各个抽空气支管道5的阻力进行调整，以提高抽真空系统对空冷散热器3的各个扇区的总体抽真空效果，并可以在调节阀故障或者检修情况下通过调节阀旁路恢复至原始状态。

对于包括第二补偿冷却器21的技术方案，参见图6和图7，在每条抽空气支管5上亦安装有调节阀9，同时增设调节阀旁路10，所述调节阀旁路与每条抽空气支管道上的调节阀9并列设置，并在每条调节阀旁路10上设置调节旁路阀11。这样也可在抽真空管道母管6之前对各个抽空气支管道5的阻力进行调整，以提高抽真空系统对空冷散热器3的各个扇区的总体抽真空效果，并可以在调节阀故障或者检修情况下通过调节阀旁路恢复至原始状态。

对于包括第二补偿冷却器21的技术方案，在每条抽空气支管(5上亦安装有调节阀9，同时增设调节阀旁路10，所述调节阀旁路与每条抽空气支管道上的调节阀9并列设置，并在每条调节阀旁路10上设置调节旁路阀11(参见图6和图7)。

图8和图9仍针对设置第二补偿冷却器21的情况，所述罗茨真空泵可以采用两台或两台以上并联布置；在每台罗茨真空泵的入口管路和出口管路上分别设置罗茨真空泵前关断阀23和罗茨真空泵后关断阀20。这样一方面可进一步提高系统抽真空能力，同时通过罗茨真空泵前后关断阀的开关，可增加多种灵活的运行方案，如单台罗茨泵运行、两台同时运行等方案。为了进一步增加系统灵活运行的方案，可将上述方案中提到的补偿冷却器第一旁路拆分为两个旁路，进行多种组合运行，在第一补偿冷却器12的出口管路上设置第一补偿冷却器后关断阀16，并在第一补偿冷却器后关断阀的出口和第二补偿冷却器后关断阀22之间设置补偿冷却器第二旁路24，并在该第二旁路上设置补偿冷却器第二旁通阀25；所述补偿冷却器第一旁路17和补偿冷却器第二旁路24相连通。

以上其它方案中所述的罗茨真空泵19，都可以采用两台或两台以上并联布置；在每台罗茨真空泵的入口管路和出口管路上分别设置罗茨真空泵前关断阀23和罗茨真空泵后关断阀20。并都可将所述的补偿冷却器第一旁路拆分为两个旁路，并可通过各个设备前后关断阀和旁路阀的开关组合，提高更灵活的运行方式。