一种火电机组直接空冷系统的制作方法

本发明涉及直接空冷火电机组
技术领域：
，更具体地说，涉及一种火电机组直接空冷系统。
背景技术：
：近年来，由于我国火电装机容量的快速增加以及国内经济增长速度放缓，工业用电量下降，导致火电机组利用小时急速下降，部分地区机组平均运行负荷只有设计容量的50％左右，致使许多电站有一半机组处于停运状态，导致火电机组发电能力浪费。另一方面，在夏季等高温环境下，由于冷却能力下降导致直接空冷机组散热器面积相对不足，使得机组运行背压升高，随之能耗水平大幅升高。国内现有的直接空冷火电机组夏季运行时，因环境温度较高造成机组背压大幅升高，目前主要通过对空冷凝汽器频繁冲洗和空冷单元内部喷淋等方式强化空冷凝汽器散热能力，降低机组夏季运行背压。然而这两种方式均是以消耗大量高品质除盐水而降低空冷机组运行背压，增加了投入成本；而且凝汽器经过频繁的高压冲洗和喷淋后，对空冷翅片管束表面防腐和使用寿命造成严重影响。综上所述，如何实现在不增加投入成本的前提下，降低运行机组空冷背压，同时减小对空冷翅片管束表面防腐和使用寿命造成的影响，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种火电机组直接空冷系统，以实现在不增加投入成本的前提下，降低运行机组空冷背压，同时减小对空冷翅片管束表面防腐和使用寿命造成的影响。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种火电机组直接空冷系统，包括相邻的a机组和b机组，还包括：连通所述a机组的主排汽管道与所述b机组的主排汽管道的蒸汽连接管道，所述蒸汽连接管道上设置有第一蒸汽隔离阀；连通所述a机组的凝结水主管道与所述b机组的凝结水主管道的凝结水连接管道，所述凝结水连接管道上设置有凝结水控制阀；设置在所述a机组的凝结水主管道上的第一主管道凝结水阀门，所述第一主管道凝结水阀门位于所述凝结水连接管道的第一连接口的下游；设置在所述b机组的凝结水主管道上的第二主管道凝结水阀门，所述第二主管道凝结水阀门位于所述凝结水连接管道的第二连接口的下游；连通所述a机组的抽真空主管道与所述b机组的抽真空主管道的抽真空连接管道，所述抽真空连接管道上设置有抽真空控制阀；设置在所述a机组的抽真空主管道上的第一主管道抽真空阀门，所述第一主管道抽真空阀门位于所述抽真空连接管道的第一连接口的下游；设置在所述b机组的抽真空主管道上的第二主管道抽真空阀门，所述第二主管道抽真空阀门位于所述抽真空连接管道的第二连接口的下游。优选的，上述火电机组直接空冷系统中，所述a机组的主排汽管道和所述b机组的主排汽管道均包括六列蒸汽分配管，所述蒸汽连接管道连通所述a机组的第六列蒸汽分配管与所述b机组的第一列蒸汽分配管。优选的，上述火电机组直接空冷系统中，所述a机组的第六列蒸汽分配管下端还设置有第一竖直连接管，所述a机组的第六列蒸汽分配管与第五列蒸汽分配管通过第一水平管连接，所述第一水平管、所述a机组的第六列蒸汽分配管和所述第一竖直连接管通过第一等径三通接头连接；所述b机组的第一列蒸汽分配管下端还设置有第二竖直连接管，所述b机组的第一列蒸汽分配管与第二列蒸汽分配管通过第二水平管连接，所述第二水平管、所述b机组的第一列蒸汽分配管和所述第二竖直连接管通过第二等径三通接头连接；所述蒸汽连接管道的两端分别连通所述第一竖直连接管与所述第二竖直连接管。优选的，上述火电机组直接空冷系统中，还包括设置在所述第一水平管上的第二蒸汽隔离阀和设置在所述第二水平管上的第三蒸汽隔离阀。优选的，上述火电机组直接空冷系统中，所述蒸汽连接管道沿水平方向设置，且分别通过第一90°弯头和第二90°弯头与所述第一竖直连接管和所述第二竖直连接管连通。优选的，上述火电机组直接空冷系统中，所述第一竖直连接管和所述第二竖直连接管均为万向膨胀节。优选的，上述火电机组直接空冷系统中，还包括支撑在所述第一90°弯头底端的第一支座和支撑在所述第二90°弯头底端的第二支座。从上述的技术方案可以看出，本发明提供的火电机组直接空冷系统包括相邻的a机组和b机组，还包括连通a机组的主排汽管道与b机组的主排汽管道的蒸汽连接管道，蒸汽连接管道上设置有第一蒸汽隔离阀；连通a机组的凝结水主管道与b机组的凝结水主管道的凝结水连接管道，凝结水连接管道上设置有凝结水控制阀；设置在a机组的凝结水主管道上的第一主管道凝结水阀门，第一主管道凝结水阀门位于凝结水连接管道的第一连接口的下游；设置在b机组的凝结水主管道上的第二主管道凝结水阀门，第二主管道凝结水阀门位于凝结水连接管道的第二连接口的下游；连通a机组的抽真空主管道与b机组的抽真空主管道的抽真空连接管道，抽真空连接管道上设置有抽真空控制阀；设置在a机组的抽真空主管道上的第一主管道抽真空阀门，第一主管道抽真空阀门位于抽真空连接管道的第一连接口的下游；设置在b机组的抽真空主管道上的第二主管道抽真空阀门，第二主管道抽真空阀门位于抽真空连接管道的第二连接口的下游。当a机组和b机组需要各自独立运行时，将第一蒸汽隔离阀、凝结水控制阀和抽真空控制阀均关闭，并打开第一主管道凝结水阀门、第二主管道凝结水阀门、第一主管道抽真空阀门和第二主管道抽真空阀门，这样a机组和b机组的排汽凝结后均回到本机组凝结水系统内。在夏季等高温工况下，若b机组停运，a机组需要降低背压运行时，将第一蒸汽隔离阀打开，并通过控制b机组原隔离门的开闭，根据机组负荷和背压情况确定启动b机组的风机个数，如仅运转第一列风机，使b机组运行的主排汽管道部分的蒸汽通过蒸汽连接管道流入a机组的主排汽管道，b机组其它列的风机保持静止状态，实现降背压操作。在运行过程中，打开凝结水控制阀、第一主管道凝结水阀门、抽真空控制阀和第一主管道抽真空阀门，关闭第二主管道凝结水阀门和第二主管道抽真空阀门，从而使b机组运行的凝结水主管道部分的凝结水通过凝结水连接管道流入a机组的凝结水主管道内，利用a机组的抽真空主管道通过抽真空连接管道对b机组运行的抽真空主管道部分进行抽真空。若a机组停运，情况亦相同。综上所述，本发明将相邻两台运行机组(a机组、b机组)的空冷凝汽器(空冷岛)的主排汽管道、凝结水主管道、抽真空主管道分别连通，在环境温度较高时，能够有效利用停运机组闲置的空冷凝汽器降低运行机组空冷背压，提高运行汽轮机效率，实现了火力发电机组节能减排和提升经济效益及安全稳定运行的目标。同时，本发明省去了为降低机组背压所消耗的大量高品质除盐水，能够避免投入成本的增加，同时减小了凝汽器频繁的高压冲洗和喷淋对空冷翅片管束表面防腐和使用寿命造成的影响，保证了机组的安全高效运行。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的空冷凝汽器主排汽管道相互连通的结构示意图；图2是本发明实施例提供的空冷凝汽器凝结水管道相互连通的结构示意图；图3是本发明实施例提供的空冷凝汽器抽真空管道相互连通的结构示意图；图4是夏季考核工况环境温度对机组改造前后背压的影响；图5是夏季考核工况发电负荷对机组改造前后背压的影响；图6是tha设计工况环境温度对机组改造前后背压的影响；图7是tha设计工况发电负荷对机组改造前后背压的影响。具体实施方式本发明实施例提供了一种火电机组直接空冷系统，实现了在不增加投入成本的前提下，降低运行机组空冷背压，同时减小了对空冷翅片管束表面防腐和使用寿命造成的影响。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。请参考附图1-3，本发明实施例提供的火电机组直接空冷系统包括相邻的a机组和b机组，还包括连通a机组的主排汽管道与b机组的主排汽管道的蒸汽连接管道10，蒸汽连接管道10上设置有第一蒸汽隔离阀11；连通a机组的凝结水主管道与b机组的凝结水主管道的凝结水连接管道19，凝结水连接管道19上设置有凝结水控制阀20；设置在a机组的凝结水主管道上的第一主管道凝结水阀门21，第一主管道凝结水阀门21位于凝结水连接管道19的第一连接口的下游；设置在b机组的凝结水主管道上的第二主管道凝结水阀门，第二主管道凝结水阀门位于凝结水连接管道19的第二连接口的下游；连通a机组的抽真空主管道与b机组的抽真空主管道的，抽真空连接管道23上设置有抽真空控制阀24；设置在a机组的抽真空主管道上的第一主管道抽真空阀门22，第一主管道抽真空阀门22位于抽真空连接管道23的第一连接口的下游；设置在b机组的抽真空主管道上的第二主管道抽真空阀门，第二主管道抽真空阀门位于抽真空连接管道23的第二连接口的下游。当a机组和b机组需要各自独立运行时，将第一蒸汽隔离阀11、凝结水控制阀20和抽真空控制阀24均关闭，并打开第一主管道凝结水阀门21、第二主管道凝结水阀门、第一主管道抽真空阀门22和第二主管道抽真空阀门，这样a机组和b机组的排汽凝结后均回到本机组凝结水系统内。在夏季等高温工况下，若b机组停运，a机组需要降低背压运行时，将第一蒸汽隔离阀11打开，并通过控制b机组原隔离门的开闭，根据机组负荷和背压情况确定启动b机组的风机个数，如仅运转第一列风机，使b机组运行的主排汽管道部分的蒸汽通过蒸汽连接管道10流入a机组的主排汽管道，b机组其它列的风机保持静止状态，实现降背压操作。在运行过程中，打开凝结水控制阀20、第一主管道凝结水阀门21、抽真空控制阀24和第一主管道抽真空阀门22，关闭第二主管道凝结水阀门和第二主管道抽真空阀门，从而使b机组运行的凝结水主管道部分的凝结水通过凝结水连接管道19流入a机组的凝结水主管道内，利用a机组的抽真空主管道通过抽真空连接管道23对b机组运行的抽真空主管道部分进行抽真空。若a机组停运，情况亦相同。综上所述，本发明将相邻两台运行机组(a机组、b机组)的空冷凝汽器(空冷岛)的主排汽管道、凝结水主管道、抽真空主管道分别连通，在环境温度较高时，能够有效利用停运机组闲置的空冷凝汽器降低运行机组空冷背压，提高运行汽轮机效率，实现了火力发电机组节能减排和提升经济效益及安全稳定运行的目标。同时，本发明省去了为降低机组背压所消耗的大量高品质除盐水，能够避免投入成本的增加，同时减小了凝汽器频繁的高压冲洗和喷淋对空冷翅片管束表面防腐和使用寿命造成的影响，保证了机组的安全高效运行。本发明一具体的实施例中，a机组的主排汽管道和b机组的主排汽管道均包括六列蒸汽分配管，蒸汽连接管道10连通a机组的第六列蒸汽分配管2与b机组的第一列蒸汽分配管17。本实施例利用蒸汽连接管道10连通a机组的第六列蒸汽分配管2与b机组的第一列蒸汽分配管17实现a机组的主排汽管道和b机组的主排汽管道的连通，两列相连的蒸汽分配管距离较近，缩短了蒸汽连接管道10的长度，且便于蒸汽连接管道10的安装。由于每台机组的第3、4、5列没有蒸汽隔离阀，因此，新增的凝结水连接管道19将从地面上的凝结水主管道上进行连接，在原有凝结水管道接口下方适当位置增设一处凝结水主管道电动阀门作为第一主管道凝结水阀门21(第二主管道凝结水阀门)，在新增的凝结水连接管道19上适当位置增设一处凝结水联络管电动阀门即凝结水控制阀20，用于在不同条件下的切换使用，以便使运行机组的排汽凝结后回到本机组凝结水系统内。其它未并入运行机组的凝汽器单元凝结水系统均由原隔离门隔离。新增的抽真空连接管道23的布置与凝结水连接管道19的布置相似，从地面上的抽真空主管道上进行连接，在原有抽真空主管道接口下方适当位置增设一处抽真空主管道电动阀门作为第一主管道抽真空阀门22(第二主管道抽真空阀门)，在新增管道上适当位置增设一处抽真空联络管电动阀门即抽真空控制阀24，用于在不同条件下的切换使用，以便使运行机组的抽真空系统正常抽取连通后停运机组空冷凝汽器真空。其它未并入运行机组的凝汽器单元抽真空系统均由原隔离门隔离。抽真空管道接口位置和阀门、支墩等位置可与凝结水管道走向布置一致，支墩等公用。新增阀门(包含图1、含图2、含图3)的供电可接到任意一台机组供电系统上。其它电气系统、热控系统仍采用原有系统，不需要改进。当然，上述a机组的主排汽管道和b机组的主排汽管道还可以包括四列、或八列等蒸汽分配管。上述蒸汽连接管道10也可以连接a机组和b机组间隔的两列蒸汽分配管，以实现同样的使a机组和b机组主排汽管道相互连通的效果。优选的，a机组的第六列蒸汽分配管2下端还设置有第一竖直连接管6，a机组的第六列蒸汽分配管2与第五列蒸汽分配管1通过第一水平管3连接，第一水平管3、a机组的第六列蒸汽分配管2和第一竖直连接管6通过第一等径三通接头5连接；b机组的第一列蒸汽分配管17下端还设置有第二竖直连接管13，b机组的第一列蒸汽分配管17与第二列蒸汽分配管18通过第二水平管15连接，第二水平管15、b机组的第一列蒸汽分配管17和第二竖直连接管13通过第二等径三通接头14连接；蒸汽连接管道10的两端分别连通第一竖直连接管6与第二竖直连接管13。本发明的蒸汽连接管道10通过第一竖直连接管6和第二竖直连接管13分别与a机组和b机组的主排汽管道连通，结构比较简单。当然，本发明还可以不设置上述第一竖直连接管6和第二竖直连接管13，使蒸汽连接管道10直接与a机组的第六列蒸汽分配管2以及b机组的第一列蒸汽分配管17连接。上述第一等径三通接头5和第二等径三通接头14更加简化了装配操作，保证了安装可靠性。当然，上述各管之间也可以采用焊接、法兰连接或其他连接方式。上述实施例提供的火电机组直接空冷系统还包括设置在第一水平管3上的第二蒸汽隔离阀4和设置在第二水平管15上的第三蒸汽隔离阀16。本发明利用第二蒸汽隔离阀4隔离开a机组的第六列蒸汽分配管2与第五列蒸汽分配管1，利用第三蒸汽隔离阀16离开b机组的第一列蒸汽分配管17与第二列蒸汽分配管18，当仅需要借助停运机组闲置的一列蒸汽分配管时，将相应的蒸汽隔离阀关闭，从而扩大了运行机组空冷背压的可调范围。本发明也可以不设置上述第二蒸汽隔离阀4和第三蒸汽隔离阀16，仅通过a机组和b机组系统自带的隔离门调节停运机组并入运行机组的蒸汽分配管列数。为了便于蒸汽的流动，蒸汽连接管道10沿水平方向设置，且分别通过第一90°弯头7和第二90°弯头12与第一竖直连接管6和第二竖直连接管13连通，简化了蒸汽连接管道10的装配。上述蒸汽连接管道10也可以与水平方向具有夹角或者弯曲设置。上述90°弯头还可以替换为弧形弯头等。进一步的技术方案中，第一竖直连接管6和第二竖直连接管13均为万向膨胀节。本发明通过万向膨胀节保证主排汽管道上原有各部件及膨胀节等部件的受力在安全范围内及位移满足要求。当然，上述第一竖直连接管6和第二竖直连接管13还可以为刚性管道。优选的，火电机组直接空冷系统还包括支撑在第一90°弯头7底端的第一支座8和支撑在第二90°弯头12底端的第二支座9。本发明利用第一支座8和第二支座9支撑新增加的蒸汽连接管道10、第一竖直连接管6和第二竖直连接管13，增加了结构连接可靠性。上述支座还可以替换为将蒸汽连接管道10吊起的吊架等。效果分析：以内蒙古某火力发电厂b机组停运，a机组运行为例，根据空冷凝汽器变工况模型进行空冷凝汽器变工况计算分析。空冷背压计算表达式：空冷凝汽器为换热器，空冷系统蒸汽冷凝温度(代表了空冷机组排气压力)计算表达式为：式中：△ta为空冷凝汽器空气侧温升，即空冷系统实际散热量与空气质量流量和空气比热容的比值；ts为空冷凝汽器蒸汽冷凝温度；ta为空冷凝汽器进风温度；d0为进入空冷系统的乏汽流量；hk为进入空冷系统的乏汽焓值；hc为进入空冷系统的乏汽冷凝后的凝结水焓值；aw为空冷凝汽器的迎风面积，m2；vw为空冷凝汽器的迎面风速；pa为空气密度；ca为空气比热容；1-e-ntu为表征换热器效率。1.夏季考核工况对比a机组设计迎面风速2.15m/s，发电负荷330mw，环境温度29℃，背压32kpa。图4所示为夏季考核工况环境温度对改造前后背压的影响。表1所示为夏季考核工况下，气温对互联改造前后a机组背压影响的变工况计算。表1环境温度(℃)改造前背压(kpa)改造后背压(kpa)2931.822.82728.320.52525.318.52322.616.62120.315.01918.313.5从表1和图4可以知道，空冷凝汽器互联扩容改造后，a机组在夏季考核工况下，背压有非常明显的降低，随着气温的下降，背压降低的量略有减少，但即使环境温度为19℃时，背压也降低了4.8kpa，对应煤耗降低约4g/(kwh)。图5所示为夏季考核工况发电负荷对改造前后背压的影响。表2所示为夏季考核工况下，a机组发电负荷对互联改造前后机组背压影响的变工况计算。表2发电负荷(mw)改造前背压(kpa)改造后背压(kpa)33031.822.8313.528.520.129725.719.3280.523.317.726421.016.4247.519.115.1从表2和图5可以看出，随着发电负荷的降低，背压降低的量逐渐减少，但即使在75％负荷即247.5mw的工况时，背压也降低了4kpa，对应煤耗为3.2g/(kwh)。2.设计工况对比a机组在tha设计工况下，迎面面风速1.95m/s，发电负荷330mw，环境温度17.2℃，设计背压15kpa。根据空冷凝汽器变工况模型进行设计工况下a机组空冷凝汽器变工况计算分析。图6所示为tha设计工况气温对a机组改造前后背压的影响。表3所示为tha设计工况下，环境温度对a机组互联改造前后机组背压影响的变工况计算。表3环境温度(℃)改造前背压(kpa)改造后背压(kpa)17.21511.315.213.510.313.212.29.211.2118.39.2107.5从表3和图6可以知道，扩容改造后，在夏季考核工况条件下，a机组运行背压显著降低，随着环境温度下降，机组运行背压降低的量略有减少，但即使环境温度为9.2℃，背压也降低了2.5kpa，对应煤耗降低约2g/(kwh)。图7所示为tha设计工况发电负荷对改造前后背压的影响。表4所示为tha设计工况下，a机组发电负荷对互联改造前后机组背压影响的变工况计算。表4发电负荷(mw)改造前背压(kpa)改造后背压(kpa)3301511.3313.513.510.329712.19.4280.510.98.62649.87.9247.58.87.2从表4和图7可以看出，随着发电负荷的降低，背压降低的量逐渐减少，但即使在75％负荷即247.5mw的工况，背压也降低了1.6kpa，对应煤耗为1.3g/(kwh)。上述研究表明：a、b机组互联改造后，在夏季考核工况下，a机组运行降低背压约9kpa，对应机组供电煤耗约7.4g/(kwh)。同时计算表明：无论夏季运行工况还是其它运行工况，a、b机组互联改造后，a机组节能效果非常明显；但随着环境温度或发电负荷的降低，背压降低的量逐渐减小。当环境温度或发电负荷降低到一定程度时，需要考虑汽轮机背压超过极限背压的情况。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12