一种扩大单元制直接空冷机组系统及控制方法与流程

本发明涉及空冷机组优化运行技术领域，尤其涉及一种扩大单元制直接空冷机组系统及控制方法。

背景技术：

我国是水资源严重缺少地区，水资源短缺已经成为限制电力建设的主要瓶颈。我国应用大型空冷技术项目始于20世纪80年代末期，从2002年开始，我国富煤缺水的“三北”(西北、东北、华北)地区新增火电机组基本都采用空冷技术，对于缺水地区国家发改委也有相关规定，不允许建造采用湿式冷却的火力发电厂。电站空冷技术已经被证明具有非常显著的节水效果，与传统的水冷却方式相比较，空冷系统具有冷端系统节水95％及全厂节水65％以上等优势。

电站空冷技术又分成直接空冷和间接空冷两大冷却系统，从早期的海勒式间接空冷系，到后来大量采用的直接空冷系统和表面式凝汽器间接空冷系统，其中直接空冷技术以其节约用水、占地面积少和运行灵活方便等诸多优点而广泛地应用于电力和石油等工业领域。

我国空冷技术发展很快，在此之前的20年间，我国新建机组主要以直接空冷机组为主，直接空冷技术虽然发展迅速，但空冷岛在设计和运行中仍然面临以下难题：直接空冷凝汽器在运行中受环境影响较大，特别是在高温环境、大风等气象条件下，极易造成空冷凝汽器换热性能低，导致机组背压升高，发电出力下降。由于空冷机组设计过程中因为初期投资的限制，设计时就允许留有一定的不满发小时数，当机组实际运行环境气温超过设计温度时，空冷机组的冷却能力就会出现不足，背压升高，发电出力下降，虽然设计允许风机超频运行(110％转数运行)，但风机超频运行会造成风机轴功的3次方剧增耗功，厂用电明显升高，极不经济，造成供电煤耗大幅度增加。

技术实现要素：

针对现有技术中提出的上述缺点，本发明提供了一种扩大单元制直接空冷机组系统及控制方法。

本发明提供了一种扩大单元制直接空冷机组系统，包括至少n组空冷机组，其中n为大于1的整数；

每组空冷机组包括一个排汽主管道和多个与所述排汽主管道连接的排汽支管道，排汽主管道上安装有主管道排汽隔离阀，每个排汽支管上安装有支管道排汽隔离阀；

每组空冷机组包括一个凝结水主管道和多个与所述凝结水主管道连接的凝结水支管道，凝结水主管道上安装有主管道凝结水隔离阀，每个凝结水支管上安装有支管道凝结水隔离阀；

每组空冷机组包括一个抽真空主管道和多个与所述抽真空主管道连接的抽真空支管道，抽真空主管道上安装有主管道抽真空隔离阀，每个抽真空支管道上安装有支管道抽真空隔离阀；

相邻的两组空冷机组的排汽主管道之间设置有第一排汽连通管道，所述第一排汽连通管道上设置有第一排汽连通管道控制阀；相邻的两组空冷机组的凝结水主管道之间设置有第一凝结水连通管道，所述第一凝结水连通管道上设置有第一凝结水连通管道控制阀；相邻的两组空冷机组的抽真空主管道之间设置有第一抽真空连通管道，所述第一抽真空连通管道上设置有第一抽真空连通管道控制阀；

或，相邻的两组空冷机组中排汽支管道之间连接有至少一个第二排汽连通管道，所述第二排汽连通管道上设置有第二排汽连通管道控制阀；相邻的两组空冷机组中凝结水支管道之间连接有至少一个第二凝结水连通管道，所述第二凝结水连通管道上设置有第二凝结水连通管道控制阀；相邻的两组空冷机组中抽真空支管道之间连接有至少一个第二抽真空连通管道，所述第二抽真空连通管道上设置有第二抽真空连通管道控制阀。

上述扩大单元制直接空冷机组系统还具有以下特点：

所述直接空冷机组系统还包括控制器，

所述控制器与所述主管道排汽隔离阀、所述支管道排汽隔离阀、所述主管道凝结水隔离阀、所述支管道凝结水隔离阀、所述主管道抽真空隔离阀、所述支管道抽真空隔离阀电信号连接；

并且，

所述控制器与所述第一排汽连通管道控制阀、所述第一凝结水连通管道控制阀、所述第一抽真空连通管道控制阀电信号连接，和/或，所述控制器与所述第二排汽连通管道控制阀、所述第二凝结水连通管道控制阀、所述第二抽真空连通管道控制阀电信号连接的控制器。

上述扩大单元制直接空冷机组系统还具有以下特点：

第一排汽连通管道上固定有膨胀节，所述第二排汽连通管道上固定有膨胀节。

上述扩大单元制直接空冷机组系统还具有以下特点：

第一排汽连通管道下设置有支架，第二排汽连通管道下设置有支架。

上述扩大单元制直接空冷机组系统还具有以下特点：

第一排汽连通管道与所述排汽主管道的连接处设置有蒸汽导流装置，第二排汽连通管道与所述排汽支管道的连接处设置有蒸汽导流装置。

本发明还提供了一种扩大单元制直接空冷机组控制方法，包括：

在相邻的两组空冷机组的排汽主管道之间设置第一排汽连通管道，在所述第一排汽连通管道上设置第一排汽连通管道控制阀；在相邻的两组空冷机组的凝结水主管道之间设置第一凝结水连通管道，所述第一凝结水连通管道上设置第一凝结水连通管道控制阀；在相邻的两组空冷机组的抽真空主管道之间设置第一抽真空连通管道，在所述第一抽真空连通管道上设置第一抽真空连通管道控制阀；

或，在相邻的两组空冷机组中排汽支管道之间设置至少一个第二排汽连通管道，在所述第二排汽连通管道上设置第二排汽连通管道控制阀；在相邻的两组空冷机组中凝结水支管道之间设置至少一个第二凝结水连通管道，在所述第二凝结水连通管道上设置第二凝结水连通管道控制阀；在相邻的两组空冷机组中抽真空支管道之间设置至少一个第二抽真空连通管道，在所述第二抽真空连通管道上设置第二抽真空连通管道控制阀；

设置控制器与所述主管道排汽隔离阀、所述支管道排汽隔离阀、所述主管道凝结水隔离阀、所述支管道凝结水隔离阀、所述主管道抽真空隔离阀、所述支管道抽真空隔离阀电信号连接，并且设置控制器与第一排汽连通管道控制阀、第一凝结水连通管道控制阀、第一抽真空连通管道控制阀电信号连接，和/或，设置控制器与第二排汽连通管道控制阀、第二凝结水连通管道控制阀、第二抽真空连通管道控制阀电信号连接；

在需要扩大直接空冷机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的直接空冷机组的主管道排汽隔离阀关闭、支管道排汽隔离阀、支管道凝结水隔离阀、支管道抽真空隔离阀开启；并且通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的第一排汽连通管道控制阀、第一凝结水连通管道控制阀、第一抽真空连通管道控制阀同时开启，或者，控制所述第一排汽连通管道控制阀开启后，在预设时长后控制开启第一凝结水连通管道控制阀和第一抽真空连通管道控制阀；

或者，在需要扩大直接空冷机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的第二排汽连通管道控制阀、第二凝结水连通管道控制阀、第二抽真空连通管道控制阀同时开启；相应的支管道排汽隔离阀、相应的支管道凝结水隔离阀、相应的管道抽真空隔离阀同时关闭，或者，控制所述第二排汽连通管道控制阀开启、相应的支管道排汽隔离阀关闭后，在预设时长后控制开启第二凝结水连通管道控制阀、相应的支管道凝结水隔离阀关闭以及第二抽真空连通管道控制阀开启、相应的管道抽真空隔离阀关闭。

上述扩大单元制直接空冷机组控制还具有以下特点：

所述方法还包括：在需要恢复机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的直接空冷机组的支管道排汽隔离阀、支管道凝结水隔离阀、管道抽真空隔离阀开启；

并且控制与所述直接空冷机组相连的第一排汽连通管道控制阀、第一凝结水连通管道控制阀、第一抽真空连通管道控制阀同时关闭。

上述扩大单元制直接空冷机组控制还具有以下特点：

所述方法还包括：在需要恢复机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的第二排汽连通管道控制阀、第二凝结水连通管道控制阀、第二抽真空连通管道控制阀同时关闭；相应的支管道排汽隔离阀、相应的支管道凝结水隔离阀、相应的管道抽真空隔离阀同时开启。

上述扩大单元制直接空冷机组控制还具有以下特点：

所述方法还包括：在第一排汽连通管道与所述排汽主管道的连接处设置蒸汽导流装置，在第二排汽连通管道与所述排汽支管道的连接处设置有蒸汽导流装置。

本发明中的系统可以通过排汽连接管道、凝结水管道和抽真空管道连接相邻的直接空冷机组，可以使相邻机组的空冷冷却单元任意供给第一机组使用，扩大了直接空冷机组的冷却能力，增强了直接空冷机组的运行能力和发电能力，能够根据机组负荷灵活的控制空冷机组的运行情况，特别是在高温大风环境下，使机组的冷却能力大大高于设计时的冷却能力。在相邻机组不开动风机或者部分风机转数较低的情况下就可以满足机组的冷却能力，避免了机组风机超频运行，可以大幅度降低风机电耗，节能效果非常显著。

综上，本发明中的系统可以解决空冷电厂机组现有的运行力不足、能耗较高的问题，并降低能耗，增强机组抵抗复杂环境气象变化的能力，提高机组运行的安全性，且施工方便。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例一中扩大单元制直接空冷机组系统的结构图；

图2是实施例二中扩大单元制直接空冷机组系统的结构图；

图3是实施例中直接空冷机组控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一

图1是实施例一中扩大单元制直接空冷机组系统的结构图；此系统包括至少n组空冷机组，其中n为大于1的整数；图中以两台300mw级(采用6×5布置方式)直接空冷机组为例进行说明。

本系统中每组空冷机组包括一个排汽主管道100和多个与排汽主管道100连接的排汽支管道102，排汽主管道100上安装有主管道排汽隔离阀101，每个排汽支管102上安装有支管道排汽隔离阀103；

每组空冷机组包括一个凝结水主管道200和多个与凝结水主管道200连接的凝结水支管道202，凝结水主管道200上安装有主管道凝结水隔离阀201，每个凝结水支管202上安装有支管道凝结水隔离阀203；

每组空冷机组包括一个抽真空主管道300和多个与凝结水主管道300连接的凝结水支管道302，抽真空主管道300上安装有主管道抽真空隔离阀301，每个凝结水支管302上安装有支管道凝结水隔离阀303。

相邻的两组空冷机组的排汽主管道100之间设置有第一排汽连通管道，第一排汽连通管道上设置有第一排汽连通管道控制阀104。

相邻的两组空冷机组的凝结水主管道200之间设置有第一凝结水连通管道，第一凝结水连通管道上设置有第一凝结水连通管道控制阀204。

相邻的两组空冷机组的抽真空主管道300之间设置有第一抽真空连通管道，第一抽真空连通管道上设置有第一抽真空连通管道控制阀304。

本实施例一中原直接空冷机组的空冷单元扩大了6列，冷却能力增加了一倍。

此系统还包括控制器，此控制器与主管道排汽隔离阀101、支管道排汽隔离阀103、主管道凝结水隔离阀201、支管道凝结水隔离阀203、主管道抽真空隔离阀301、支管道抽真空隔离阀303电信号连接，并且与第一排汽连通管道控制阀104、第一凝结水连通管道控制阀204、第一抽真空连通管道控制阀304电信号连接。

实施例二

图2是实施例二中扩大单元制直接空冷机组系统的结构图；此系统包括至少n组空冷机组，其中n为大于1的整数；图中以两台300mw级(采用6×5布置方式)直接空冷机组为例进行说明。

本系统中，每组空冷机组包括一个排汽主管道100和多个与排汽主管道100连接的排汽支管道102，每个排汽支管102上安装有支管道排汽隔离阀103；

每组空冷机组包括一个凝结水主管道200和多个与凝结水主管道200连接的凝结水支管道202，每个凝结水支管202上安装有支管道凝结水隔离阀203；

每组空冷机组包括一个抽真空主管道300和多个与凝结水主管道300连接的凝结水支管道302，每个凝结水支管302上安装有支管道凝结水隔离阀303。

另外本系统中，相邻的两组空冷机组中排汽支管道102之间连接有至少一个第二排汽连通管道，第二排汽连通管道上设置有第二排汽连通管道控制阀105。

相邻的两组空冷机组中凝结水支管道202之间连接有至少一个第二凝结水连通管道，第二凝结水连通管道上设置有第二凝结水连通管道控制阀205。

相邻的两组空冷机组中抽真空支管道302之间连接有至少一个第二抽真空连通管道，第二抽真空连通管道上设置有第二抽真空连通管道控制阀305。

本实施例二中左侧直接空冷机组的空冷单元扩大了1列，冷却能力增加了1/6。

此系统还包括控制器，此控制器与支管道排汽隔离阀103、支管道凝结水隔离阀203、支管道抽真空隔离阀303电信号连接，并且与第二排汽连通管道控制阀105、第二凝结水连通管道控制阀205、第二抽真空连通管道控制阀305电信号连接的控制器。

实施例三

结合实施例一和实施例二的设置方式，实施例三中包括实施例一和实施例二的技术特征。

实施例三的系统中，相邻的两组空冷机组的排汽主管道100之间设置有第一排汽连通管道，第一排汽连通管道上设置有第一排汽连通管道控制阀104。相邻的两组空冷机组中排汽支管道102之间连接有至少一个第二排汽连通管道，第二排汽连通管道上设置有第二排汽连通管道控制阀105。

相邻的两组空冷机组的凝结水主管道200之间设置有第一凝结水连通管道，第一凝结水连通管道上设置有第一凝结水连通管道控制阀204。相邻的两组空冷机组中凝结水支管道202之间连接有至少一个第二凝结水连通管道，第二凝结水连通管道上设置有第二凝结水连通管道控制阀205。

相邻的两组空冷机组的抽真空主管道300之间设置有第一抽真空连通管道，第一抽真空连通管道上设置有第一抽真空连通管道控制阀304。相邻的两组空冷机组中抽真空支管道302之间连接有至少一个第二抽真空连通管道，第二抽真空连通管道上设置有第二抽真空连通管道控制阀305。

此系统还包括与第一排汽连通管道控制阀104、第一凝结水连通管道控制阀204、第一抽真空连通管道控制阀304电信号连接的控制器、第二排汽连通管道控制阀105、第二凝结水连通管道控制阀205、第二抽真空连通管道控制阀305电信号连接的控制器。

实施例三中可以根据冷却能力的扩容需要控制主管道或支管道上的控制阀。控制器控制上述各控制阀同时开关或闭合，或者第一预设顺序依次开启各控制阀，并按第二预设顺序依次关闭各控制阀。

上述实施例中，主管道排汽隔离阀101、主管道凝结水隔离阀201、主管道抽真空隔离阀301具有重要的作用，当第一组空冷机组采用整台机组扩大单元制运行时，其中第一组空冷机组的空冷系统将变成一个完全隔离的独立于第二组空冷机组的冷却系统配合第一组空冷机组运行。可以实现第二组空冷机组冷却系统独立于第二组空冷机组的其他系统，即从第一组空冷机组通过连通管道进入第二组空冷机组的主蒸汽不能流入第二组空冷机组的本体内，第一组空冷机组的主凝结水和主抽真空空气也不流入第二组空冷机组的本体内。

上述实施例中，第一排汽连通管道上固定有膨胀节，第二排汽连通管道上固定有膨胀节。

第一排汽连通管道下设置有支架，第二排汽连通管道下设置有支架。

第一排汽连通管道与排汽主管道100的连接处设置有蒸汽导流装置，第二排汽连通管道与排汽支管道102的连接处设置有蒸汽导流装置,以实现蒸汽优化流动，降低阻力，减少过冷度。

第一排汽连通管道的直径为3.6至8.6米之间的值。第二排汽连通管道的直径为1.6至3.6米之间的值。

实施例四

图3是实施例中直接空冷机组控制方法的流程图，此方法包括：

步骤1，在相邻的两组空冷机组的排汽主管道100之间设置第一排汽连通管道，在所述第一排汽连通管道上设置第一排汽连通管道控制阀104；在相邻的两组空冷机组的凝结水主管道200之间设置第一凝结水连通管道，所述第一凝结水连通管道上设置第一凝结水连通管道控制阀204；在相邻的两组空冷机组的抽真空主管道300之间设置第一抽真空连通管道，在所述第一抽真空连通管道上设置第一抽真空连通管道控制阀304；或，在相邻的两组空冷机组中相邻的排汽支管道102之间设置至少一个第二排汽连通管道，在所述第二排汽连通管道上设置第二排汽连通管道控制阀105；在相邻的两组空冷机组中相邻的凝结水支管道202之间设置至少一个第二凝结水连通管道，在所述第二凝结水连通管道上设置第二凝结水连通管道控制阀205；在相邻的两组空冷机组中相邻的抽真空支管道302之间设置至少一个第二抽真空连通管道，在所述第二抽真空连通管道上设置第二抽真空连通管道控制阀305；

步骤2，设置控制器与主管道排汽隔离阀101、支管道排汽隔离阀103、主管道凝结水隔离阀201、支管道凝结水隔离阀203、主管道抽真空隔离阀301、支管道抽真空隔离阀303电信号连接，并且设置控制器与第一排汽连通管道控制阀104、第一凝结水连通管道控制阀204、第一抽真空连通管道控制阀304电信号连接，和/或，设置控制器与第二排汽连通管道控制阀105、第二凝结水连通管道控制阀205、第二抽真空连通管道控制阀305电信号连接；

步骤3，在需要扩大直接空冷机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的主管道排汽隔离阀101关闭，直接空冷机组的支管道排汽隔离阀103、支管道凝结水隔离阀203、支管道抽真空隔离阀303开启；并且通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的第一排汽连通管道控制阀104、第一凝结水连通管道控制阀204、第一抽真空连通管道控制阀304同时开启，或者，控制所述第一排汽连通管道控制阀104开启后，在预设时长后控制开启第一凝结水连通管道控制阀204和第一抽真空连通管道控制阀304；

或者，在需要扩大直接空冷机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的第二排汽连通管道控制阀105、第二凝结水连通管道控制阀205、第二抽真空连通管道控制阀305同时开启；相应的支管道排汽隔离阀103、相应的支管道凝结水隔离阀203、相应的管道抽真空隔离阀303同时关闭，或者，控制所述第二排汽连通管道控制阀105开启、相应的支管道排汽隔离阀103关闭后，在预设时长后控制第二凝结水连通管道控制阀205开启、相应的支管道凝结水隔离阀203关闭，以及第二抽真空连通管道控制阀305开启、相应的管道抽真空隔离阀303关闭。

本方法还包括：在需要恢复机组的冷却能力时，通过控制器控制与直接空冷机组相连接的直接空冷机组的支管道排汽隔离阀103、支管道凝结水隔离阀203、管道抽真空隔离阀303同时开启；并且控制与所述直接空冷机组相连的第一排汽连通管道控制阀104、第一凝结水连通管道控制阀204、第一抽真空连通管道控制阀304同时关闭。

或者，在需要恢复机组的冷却能力时，通过所述控制器控制与所述直接空冷机组相连接的第二排汽连通管道控制阀105、第二凝结水连通管道控制阀205、第二抽真空连通管道控制阀305同时关闭；支管道排汽隔离阀103、支管道凝结水隔离阀203、支管道抽真空隔离阀303同时开启。

本方法还包括：在第一排汽连通管道与所述排汽主管道100的连接处设置蒸汽导流装置，在第二排汽连通管道与所述排汽支管道102的连接处设置有蒸汽导流装置。以实现蒸汽优化流动，降低阻力，减少过冷度。

本发明中的系统可以通过排汽连接管道、凝结水管道和抽真空管道连接相邻的直接空冷机组，可以使相邻机组的空冷冷却单元任意供给第一机组使用，扩大了直接空冷机组的冷却能力，增强了直接空冷机组的运行能力和发电能力，能够根据机组负荷灵活的控制空冷机组的运行情况，特别是在高温大风环境下，使机组的冷却能力大大高于设计时的冷却能力。在相邻机组不开动风机或者部分风机转数较低的情况下就可以满足机组的冷却能力，避免了机组风机超频运行，可以大幅度降低风机电耗，节能效果非常显著。

综上，本发明中的系统可以解决空冷电厂机组现有的运行力不足、能耗较高的问题，并降低能耗，增强机组抵抗复杂环境气象变化的能力，提高机组运行的安全性，且施工方便。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。