专利名称：设置列中隔离阀的直接空冷系统及其设置方法
技术领域：
本发明涉及一种火力发电厂供热机组汽轮机乏汽直接空冷系统，特别涉及一种在直接空冷系统蒸汽分配管列中设置隔离阀的直接空冷系统及其列中隔离阀的设置方法。
背景技术：
火力发电厂空冷系统的防冻一直是人们重点研究的问题，特别是供热机组，冬季汽轮机乏汽排汽量较少，为正常运行工况的1/5 1/6。乏汽冷却采用的直接空冷系统，为满足夏季正常运行工况乏汽冷却的需求，据此确定配置了系统的冷却面积，并按蒸汽通道分为若干列布置，每列中包含有顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器。但是，当冬季供热运行时，系统冷却面积远远大于其乏汽冷却所需的实际冷却面积，为了系统防冻，需要减少参与换热的系统面积。常规做法是在进入各列空冷凝汽器前的管道上设置蒸汽隔离阀门，关断其中几列，依此来减少冷却面积，但即使仅剩下一列空冷凝汽器来运行，在冬季严寒季节， 系统冷却能力还是大于运行需要的散热能力，容易造成蒸汽在顺流空冷凝汽器中过度冷却而发生冻结，最终导致机组无法正常运行，影响了机组的安全性和经济性。
发明内容
本发明提供了一种设置列中隔离阀的直接空冷系统。解决了火力发电厂供热机组乏汽冷却采用直接空冷系统时，由于排入空冷凝汽器的排汽量较少，即使空冷风机全部停止，起始端设置隔离阀的蒸汽分配管列全关，由自然抽力产生的未设隔离阀列的设备冷却能力仍大于其需求能力，进而造成空冷凝汽器冰冻的技术问题。本发明是通过以下方案解决以上问题的
一种设置列中隔离阀的直接空冷系统，包括主排气管道，与主排气管道连通的排汽支管，与排汽支管连通的蒸汽分配管，蒸汽分配管依次通过顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器与凝结水箱连通，在凝结水箱上设置有凝结水管路，在逆流空冷凝汽器的顶部设置有抽真空管路，在进入到顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器中的蒸汽分配管上设置有列中蒸汽隔离阀，在被列中蒸汽隔离阀关断的蒸汽分配管与抽真空管路之间设置有列中抽真空管路，在抽真空管路上设置有关闭真空隔离阀，在蒸汽分配管连通的顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器中设置有列中空冷风机。在所述的与主排气管道连通的排汽支管上还设置有多条蒸汽分配管，每条蒸汽分配管依次通过顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器与凝结水箱连通，在凝结水箱上设置有凝结水管路，在逆流空冷凝汽器的顶部设置有抽真空管路，在每条蒸汽分配管的入口处设置有蒸汽隔离阀。设置列中隔离阀的直接空冷系统的设置方法，包括以下步骤
第一步、首先进行热力计算，根据以下公式计算冬季进入直接空冷系统的排热量Q ； Q=Dk (Hs — He) /1000 其中Dk 一冬季最大供热工况汽轮机的排汽量，单位为kg/s
Hs 一冬季最大供热工况汽轮机的排汽量的排汽焓值，单位为kj/kg
Hc 一最低防冻要求的凝结水温度的凝结水焓值，单位为kj/kg。第二步、在列中空冷风机全停，自然抽力造成凝汽器迎面风速为V = O. 5m/s，在此迎面风速下，可得到顺流凝汽器传热系数K1、逆流凝汽器传热系数K2 ；
第三步、根据工程项目典型年，确定冬季连续出现的2小时最低气温ta ； 第四步、根据以下条件判断列中是否需要设置列中蒸汽隔离阀 如果(Kl.Al.Atm)+ (K2-A2-Atm)<Q,则该列中不需要设置列中蒸汽隔离阀，只需启动列中空冷风机就能满足散热需求；
如果(K1.A0· Atm) >Q，并且(Κ2·Α0· Atm) <Q,则该列中需要设置列中蒸汽隔离阀， 式中
Al —顺流凝汽器实际散热面积，单位为平方米 A2 一逆流凝汽器实际散热面积，单位为平方米 AO 一顺流、逆流凝汽器散热面积总和A0=A1+A2，单位为平方米 Atm 一凝汽器内的乏汽温度和空气温度的对数平均温差，单位为。C ； 第五步、调整确定Al、A2值
在AO为定值的情况下，不断增大逆流凝汽器实际散热面积A2值到A20，减小顺流凝汽器实际散热面积Al到A10，当(Κ1·Α10· Δ tm) + (Κ2·Α20· Δ tm) =Q时，并满足凝结水联箱水温不低于35°C，汽轮机背压不高于SkPa时，此时确定的A10、A20为在列中设置蒸汽隔离阀(10)后的顺流凝汽器实际散热面积和逆流凝汽器实际散热面积；
第六步、根据确定的A10、A20值，在进入到顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器中的蒸汽分配管上设置列中蒸汽隔离阀，在被列中蒸汽隔离阀关断的蒸汽分配管与抽真空管路之间设置列中抽真空管路，在抽真空管路上设置关闭真空隔离阀。本发明的有益效果是通过对直接空冷系统中将阀门位置设置在列中的设计变化，转化一列中顺流、逆流凝汽器的比例，改变了传统做法中只把阀门设置在列的起始端的方法。本发明系统简单可靠，初次投资少，解决了防冻问题，同时可降低运行背压，节省燃料费用。
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的蒸汽分配管列中设置阀门的结构示意图。
具体实施例一种设置列中隔离阀的直接空冷系统，包括主排气管道1，与主排气管道1连通的排汽支管2，与排汽支管2连通的蒸汽分配管3，蒸汽分配管3依次通过顺流空冷凝汽器4和逆流空冷凝汽器5与凝结水箱6连通，在凝结水箱6上设置有凝结水管路7，在逆流空冷凝汽器5的顶部设置有抽真空管路8，在进入到顺流空冷凝汽器4和逆流空冷凝汽器5中的蒸汽分配管3上设置有列中蒸汽隔离阀10，在被列中蒸汽隔离阀10关断的蒸汽分配管3与抽真空管路8之间设置有列中抽真空管路12，在抽真空管路12上设置有关闭真空隔离阀11，在蒸汽分配管3连通的顺流空冷凝汽器4和逆流空冷凝汽器5中设置有列中空冷风机13。在所述的与主排气管道1连通的排汽支管2上还设置有多条蒸汽分配管，每条蒸汽分配管依次通过顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器与凝结水箱连通，在凝结水箱上设置有凝结水管路，在逆流空冷凝汽器的顶部设置有抽真空管路，在每条蒸汽分配管的入口处设置有蒸汽隔离阀9。根据满足夏季工况确定的空冷凝汽器规模，包括散热面积、蒸汽分配管列数、顺流、逆流凝汽器比例等，通过对冬季供热工况的热力计算，确定在未设蒸汽隔离阀的某些列中间某一特定位置装设列中隔离阀，即在一列中总散热面积不变的条件下，通过阀门减少冷却能力强的顺流凝汽器面积、转化成冷却能力较小的逆流凝汽器面积，转化后的逆流凝汽器的列中抽真空管道与抽真空管道连接并设真空隔离阀。冬季运行时，关闭列中隔离阀、 打开真空隔离阀即可，进入非供热期时，打开列中隔离阀、关闭真空隔离阀，恢复到原来状态。所述的直接空冷系统中的列是指在一根蒸汽配汽管上连接有顺流凝汽器、逆流凝汽器构成的一个冷却功能组。所述的列中隔离阀为电动蝶阀，真空隔离阀为电动球阀，两者工作状态为真空。设置列中隔离阀的直接空冷系统的设置方法，包括以下步骤
第一步、首先进行热力计算，根据以下公式计算冬季进入直接空冷系统的排热量Q ； Q=Dk (Hs — He) /1000 其中
Dk 一冬季最大供热工况汽轮机的排汽量，单位为kg/s
Hs 一冬季最大供热工况汽轮机的排汽量的排汽焓值，单位为kj/kg
Hc 一最低防冻要求的凝结水温度的凝结水焓值，单位为kj/kg。第二步、在列中空冷风机13全停，自然抽力造成凝汽器迎面风速为V = O. 5m/s，在此迎面风速下，可得到顺流凝汽器传热系数Kl、逆流凝汽器传热系数K2 ；
第三步、根据工程项目典型年，确定冬季连续出现的2小时最低气温ta ； 第四步、根据以下条件判断列中是否需要设置列中蒸汽隔离阀10 如果(Kl.Al.Atm)+ (K2.A2.Atm)<Q，则该列中不需要设置列中蒸汽隔离阀10，只需启动列中空冷风机13就能满足散热需求；
如果(Kl*A0*Atm)>Q，并且(K2*A0*Atm)<Q，则该列中需要设置列中蒸汽隔离阀10， 式中
Al —顺流凝汽器实际散热面积，单位为平方米 A2 一逆流凝汽器实际散热面积，单位为平方米 AO 一顺流、逆流凝汽器散热面积总和A0=A1+A2，单位为平方米 Atm 一凝汽器内的乏汽温度和空气温度的对数平均温差，单位为。C ； 第五步、调整确定Al、A2值
在AO为定值的情况下，不断增大逆流凝汽器实际散热面积A2值到A20，减小顺流凝汽器实际散热面积Al到A10，当(Κ1·Α10· Δ tm) + (Κ2·Α20· Δ tm) =Q时，并满足凝结水联箱水温不低于35°C，汽轮机背压不高于SkPa时，此时确定的A10、A20为在列中设置蒸汽隔离阀10后的顺流凝汽器实际散热面积和逆流凝汽器实际散热面积；第六步、根据确定的A10、A20值，在进入到顺流空冷凝汽器4和逆流空冷凝汽器5中的蒸汽分配管3上设置列中蒸汽隔离阀10，在被列中蒸汽隔离阀10关断的蒸汽分配管3与抽真空管路8之间设置列中抽真空管路12，在抽真空管路12上设置关闭真空隔离阀11。
权利要求
1.一种设置列中隔离阀的直接空冷系统，包括主排气管道(1 )，与主排气管道(1)连通的排汽支管(2 )，与排汽支管(2 )连通的蒸汽分配管(3 )，蒸汽分配管(3 )依次通过顺流空冷凝汽器(4)和逆流空冷凝汽器(5)与凝结水箱(6)连通，在凝结水箱(6)上设置有凝结水管路(7)，在逆流空冷凝汽器(5)的顶部设置有抽真空管路(8)，其特征在于，在进入到顺流空冷凝汽器(4)和逆流空冷凝汽器(5)中的蒸汽分配管(3)上设置有列中蒸汽隔离阀(10)，在被列中蒸汽隔离阀(10)关断的蒸汽分配管(3)与抽真空管路(8)之间设置有列中抽真空管路(12)，在抽真空管路(12)上设置有关闭真空隔离阀(11)，在蒸汽分配管(3)连通的顺流空冷凝汽器(4)和逆流空冷凝汽器(5)中设置有列中空冷风机(13)。
2.根据权利要求1所述的设置列中隔离阀的直接空冷系统，其特征在于，在所述的与主排气管道(1)连通的排汽支管(2)上还设置有多条蒸汽分配管，每条蒸汽分配管依次通过顺流空冷凝汽器和逆流空冷凝汽器与凝结水箱连通，在凝结水箱上设置有凝结水管路， 在逆流空冷凝汽器的顶部设置有抽真空管路，在每条蒸汽分配管的入口处设置有蒸汽隔离阀(9)。
3.如权利要求1所述的设置列中隔离阀的直接空冷系统的设置方法，包括以下步骤 第一步、首先进行热力计算，根据以下公式计算冬季进入直接空冷系统的排热量Q Q=Dk (Hs — He) /1000其中Dk 一冬季最大供热工况汽轮机的排汽量，单位为kg/s Hs 一冬季最大供热工况汽轮机的排汽量的排汽焓值，单位为kj/kg Hc 一最低防冻要求的凝结水温度的凝结水焓值，单位为kj/kg ； 第二步、在列中空冷风机(13)全停，自然抽力造成凝汽器迎面风速为V = O. 5m/s，在此迎面风速下，可得到顺流凝汽器传热系数K1、逆流凝汽器传热系数K2 ；第三步、根据工程项目典型年，确定冬季连续出现的2小时最低气温ta ； 第四步、根据以下条件判断列中是否需要设置列中蒸汽隔离阀(10): 如果(Kl.Al.Atm)+ (K2-A2-Atm)<Q,则该列中不需要设置列中蒸汽隔离阀(10)，只需启动列中空冷风机(13)就能满足散热需求；如果(Kl*A0*Atm)>Q，并且(K2*A0*Atm)<Q，则该列中需要设置列中蒸汽隔离阀 (10)， 式中Al —顺流凝汽器实际散热面积，单位为平方米 A2 一逆流凝汽器实际散热面积，单位为平方米 AO 一顺流、逆流凝汽器散热面积总和A0=A1+A2，单位为平方米 Atm 一凝汽器内的乏汽温度和空气温度的对数平均温差，单位为。C ； 第五步、调整确定Al、A2值在AO为定值的情况下，不断增大逆流凝汽器实际散热面积A2值到A20，减小顺流凝汽器实际散热面积Al到A10，当(Κ1·Α10· Δ tm) + (Κ2·Α20· Δ tm) =Q时，并满足凝结水联箱水温不低于35°C，汽轮机背压不高于SkPa时，此时确定的A10、A20为在列中设置蒸汽隔离阀(10)后的顺流凝汽器实际散热面积和逆流凝汽器实际散热面积；第六步、根据确定的A10、A20值，在进入到顺流空冷凝汽器(4)和逆流空冷凝汽器(5)中的蒸汽分配管(3)上设置列中蒸汽隔离阀(10)，在被列中蒸汽隔离阀(10)关断的蒸汽分配管(3)与抽真空管路(8)之间设置列中抽真空管路(12)，在抽真空管路(12)上设置关闭真空隔离阀(11)。
全文摘要
本发明公开了一种设置列中隔离阀的直接空冷系统及其设置方法，解决了现有系统存在系统复杂运行和维护费用高的问题。包括主排气管道(1)、排汽支管(2)和蒸汽分配管(3)，蒸汽分配管(3)依次通过顺流空冷凝汽器(4)和逆流空冷凝汽器(5)与凝结水箱(6)连通，在凝结水箱(6)上设置有凝结水管路(7)，在逆流空冷凝汽器(5)的顶部设置有抽真空管路(8)，在进入到顺流空冷凝汽器(4)和逆流空冷凝汽器(5)中的蒸汽分配管(3)上设置有列中蒸汽隔离阀(10)，在被列中蒸汽隔离阀(10)关断的蒸汽分配管(3)与抽真空管路(8)之间设置有列中抽真空管路(12)。并公开了列中隔离阀的设置方法。本发明系统简单可靠，初次投资少，解决了防冻问题。
文档编号F28B1/06GK102288043SQ20111021784
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月1日 优先权日2011年8月1日
发明者张新海, 李日鑫, 潘勇胜 申请人:山西省电力勘测设计院