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电厂直接空冷岛喷淋冷却系统
 
  详细介绍

一、产品研制背景
   我国是一个煤炭资源和水   资源分布极不均匀的国家, 火力发电受煤炭资源和水资源双重制约的矛盾日益突出. 直接空冷机组是解决富煤贫水矛盾的有效措施之一。下图为在建的空冷机组。

   空冷发电是通过自然空气直接对发电机组冷凝系统管束翅片换热器进行换热冷却,通过自然空气流通,将冷凝管束翅片换热的热量带走,达到冷凝系统的冷却换热效果,确保机组安全正常运行。       
   直接空冷机组在夏季高温时段出力受阻是一个普遍问题。在夏季,由于气温高,空冷器的冷却能力明显下降,导致机组被迫降负荷运行,极端情况下还会使机组的背压超限而导致机组停机。
   针对这一情况,我院自主研制开发出一整套直接空冷岛喷淋冷却系统,以改善空冷机组散热器的散热, 提高机组的出力,降低机组背压。

二、产品工作原理
   喷淋冷却系统的工作原理有两种: 
1、蒸发冷却, 原理是将雾化的除盐水直接喷在换热器表面,利用水气化吸热降低换热器表面温度, 从而增强换热器的换热效果。
2、喷雾冷却, 原理是将雾化的除盐水喷在冷却风机的出口或入口, 利用水气化吸热降低换热器周围空气的温度, 达到降低机组背压的目的。


三、介绍及说明
1、蒸发冷却方法
   以国产某300MW机组为例,空冷单元平台长宽相等,均为12200 mm, 空冷三角夹角为60度, 空冷风机的直径为9410mm, 空冷单元三角高度为11200mm, 其几何模型示于下图。

未加装喷淋冷却系统时空冷单元出口温度场的分布

加装喷淋冷却系统后空冷单元出口温度场的分布


   采用了18个喷嘴,喷嘴的入口压力为0.2MPa,喷孔直径为2.4mm,单个喷嘴的喷水流量为4.5L/min,雾化角为90度,其喷嘴的布置形式示于图一. 从图一可看出:每个空冷单元布置2排供水支管, 每排分3路,每路布置3个喷嘴。
   加装喷淋冷却系统的空冷单元出口空气平均温度降低了5K,排汽压力降低了6.7kPa.
2、喷雾冷却方法,以1台200MW 直接空冷机组为例
   夏季工况的设计气温为34℃,相应的机组背压为37.27kPa ,出力为200MW。但实际上在夏季当环境温度达到28℃以上,汽轮机的背压高于报警值(45kPa),导致机组负荷由200MW 被迫降至190MW。如果温度继续升高,机组的负荷会被限制在更低的范围内,在极端炎热的夏天,机组有可能因排汽温度过高而停机。
   采用喷雾增湿降温系统后,在可接受的喷水强度下,可以将空冷器入口温度降低4 ℃左右,汽轮机背压可下降5 kPa 左右.

两种冷却方式对比:
(1)、蒸发冷却耗水量相对较高,降低背压效果较好,易对空冷器造成结垢危害。
(2)、喷雾冷却耗水量相对较低,可实现降低空冷单元出口空气温度,降低排气压力作用。
无论是从提高机组的经济性还是安全性上考虑两种冷却方式都是可行的


四、系统组成
1、多级离心泵
喷淋减温装置的水泵选用多级离心式水泵。在水泵进水管路上设置手动闸阀。在水泵的出水管路上设置电动闸阀及止回阀。

2、管路系统   
水泵出口接喷淋减温系统的供水管路。管路沿空冷岛立柱至空冷岛平台上,在平台上沿A型塔排列方向设置一路横向供水管路,横向供水管路上在每一列A型塔处设有一只三通,三通接手动球阀,在每列A型塔内部设置一路变径分管路。在两台机组管路之间设置一台手动阀,可使两台机组的水泵互为备用。

3、控制系统
   空冷岛度夏水喷雾系统应进入DCS进行控制,能够实现远程控制、操作。在中控室中应能实现喷雾系统的人工起、停工作,系统运行时水泵出口压力和系统故障信号应及时反馈至中控室。做到运行时无人值守,故障时即时反馈。 
4、喷淋装置
   喷淋装置需考虑以下几个问题:喷嘴个数、布置形式、喷嘴型式、喷孔大小和喷雾方向等,它们对空冷单元内的热湿交换效果均有一定的影响。


喷嘴布置形式

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