使空冷凝汽器兼具节能延寿效果的直接空冷系统改造方法

技术领域

本发明涉及一种直接空冷系统，特别涉及一种对早期已投运直接空冷机组的空冷凝汽器本体及风机组进行改造更换，以达到延长其使用寿命，并使其具有节能效果的直接空冷系统的改造方法。

背景技术

直接空冷系统是火力发电厂中汽轮发电机的重要组成部分，该系统的运行状态直接影响到汽轮机的发电能力和电厂的热效率，因此，提高直接空冷凝汽器的传热效率，减少排汽量在排汽管道中分配不均匀，以及降低设备造价，对于整个发电厂的安全经济运行起着极其重要的作用；现有的早期已投运的直接空冷机组的空冷凝汽器散热器采用多排管（三排管或双排管），由于其结构特点，管束基管截面积较小，管束多排基管交错布置，导致了蒸汽侧压降大，运行背压高，电耗也高；特别是设备较长时间运行后，散热器出现老化和传热效率降低的普遍现象，严重影响到了空冷系统的通风和散热性能；在实际运行过程中，直接空冷系统的风机出口流态呈不均匀旋流式，致使空冷凝汽器空气侧进出口流场分布不均匀，尤其在空冷凝汽器底部换热面处，容易形成进风死角，直接影响到空冷凝汽器的换热效率，以上因素叠加后，造成机组负荷出力不足或煤耗升高；目前，常用的改造技术路线是将空冷系统进行增容，即，在现有空冷排汽管道上引接出一路乏汽管线，再找一处能满足技改要求的场地，新增一个小规模的空冷岛，若现场可供增容的场地受限，会导致增容空冷规模太小和降低背压效果很有限的结果；若增容场地可行，增容较大的空冷规模，存在投资较高的缺陷（相当于大规模重新建立空冷岛）；另外，此种改造方案还涉及到需要新增排汽、凝结水、抽真空等管道，电气、热控也需要增容，存在改造难度较大的问题。

发明内容

本发明提供了一种使空冷凝汽器兼具节能延寿效果的直接空冷系统改造方法，延长了早期已投运直接空冷系统的使用寿命，并提高了运行机组的热经济性。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思：将原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器拆除，根据原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器所占空间的尺寸，制作并排设置的双小“A”型空冷凝汽器，即一个风机冷却单元对应着两个并排设置的小“A”型空冷凝汽器，该双小“A”型空冷凝汽器为自支撑结构形式，无需再设置钢质A型支架；将风机组改为低位布置，将直接空冷系统两根主排汽管道的高位水平段连通在一起，代替传统的排汽管道垂直段之间的连通管，将高位布置的水平排汽管道的顶标高，提高到与钢桁架上悬梁基本平行的位置，以减小排汽分支管垂直段长度，通过恒力支架，将高位水平排汽管道固定在空冷支柱上；同时，将排汽管道上升分支管，由常规的一根大口径变为两根小口径管道，将一根大口径管，改变为独立的二根小口径管，以及由一根大口径管，通过三通，改变为两根小口径管，分支管上膨胀节，采用一套横向大拉杆膨胀节；另一方案是将原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器拆除，根据原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器所占空间的尺寸，用单排管大“A”型空冷凝汽器来替代。

一种使空冷凝汽器兼具节能延寿效果的直接空冷系统改造方法，包括原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，其特征在于以下步骤：

第一步、测量原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的空间尺寸，并根据该尺寸制作并排设置的双小“A”型空冷凝汽器，该双小“A”型空冷凝汽器为自支撑结构形式，无需再设置钢质A型支架，双小“A”型空冷凝汽器中的左侧小“A”型空冷凝汽器与右侧小“A”型空冷凝汽器是彼此独立并列设置的；

第二步、拆除原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，并将空冷轴流风机组改装在钢桁架平台的下悬梁上；

第三步、拆除原有的与主排汽管道高位水平段上连接的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的上联箱，以及与其连通的垂直上升管；

第四步、将主排汽管道高位水平段，提高到与钢桁架上悬梁平行的位置；

第五步、将第一步制作好的双小“A”型空冷凝汽器，安装到原三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的安装空间内；

第六步、将排汽装置与主排汽管道地面水平段的一端连通，在主排汽管道地面水平段的另一端上，连接主排汽管道垂直段，将主排汽管道垂直段的上端口与提高后的主排汽管道高位水平段连通在一起，在主排汽管道高位水平段上，间隔地设置上升分支管，上升分支管的另一端与左侧小“A”型空冷凝汽器的上联箱连通在一起，另一根上升分支管的另一端与右侧小“A”型空冷凝汽器的上联箱连通在一起。

在上联箱上，设置有横向大拉杆膨胀节，在上升分支管上设置有真空电动阀门；在空冷轴流风机组的出口与并列设置的两个小“A”型空冷凝汽器的底端口之间，设置有密闭矩形通风道，密闭矩形通风道的长度为5-8米。

一种使空冷凝汽器兼具节能延寿效果的直接空冷系统改造方法，包括原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，其特征在于以下步骤：

第一步、测量原有的三排管或双排管的大“A” 型空冷凝汽器的空间尺寸，并根据该尺寸制作单排管大“A”型空冷凝汽器，该单排管大“A”型空冷凝汽器为自支撑结构形式，无需再设置钢质A型支架；

第二步、拆除原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，并将空冷轴流风机组改装在钢桁架平台的下悬梁上；

第三步、拆除原有的与主排汽管道高位水平段上连接的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的上联箱，及与其连通的垂直上升管；

第四步、将主排汽管道高位水平段，提高到与钢桁架上悬梁平行的位置；

第五步、将第一步制作好的单排管大“A”型空冷凝汽器，安装到原三排管或双排管的大“A” 型空冷凝汽器的安装空间内；

第六步、将排汽装置与主排汽管道地面水平段的一端连通，在主排汽管道地面水平段的另一端上，连接主排汽管道垂直段，将主排汽管道垂直段的上端口与提高后的主排汽管道高位水平段连通在一起，在主排汽管道高位水平段上，间隔地设置上升分支管，上升分支管的另一端与单排管大“A”型空冷凝汽器的上联箱连通在一起。

单排管大“A”型空冷凝汽器管束采用短边长扁管，长边尺寸为210-220毫米，短边两头成半圆形，半圆直径为18-20毫米，管束长度为8-12米。

本发明的技术措施简单，其防冻性、可靠性和经济性更好，且改造时间更短，不需要额外占地；适用于30MW级-600MW级采用三排管或双排管的直接空冷火电机组。

附图说明

图1是本发明采用双小“A”型空冷凝汽器的结构示意图；

图2是图1中的左视方向上的结构示意图；

图3是本发明采用双小“A”型空冷凝汽器的主排汽管道地面水平段2与右侧主排汽管道地面水平段13是并列设置时的结构示意图；

图4是本发明采用单排管大“A”型空冷凝汽器的结构示意图；

图5是改造前原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器时的直接空冷系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种使空冷凝汽器兼具节能延寿效果的直接空冷系统改造方法，包括原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，其特征在于以下步骤：

第一步、测量原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的空间尺寸，并根据该尺寸制作并排设置的双小“A”型空冷凝汽器，该双小“A”型空冷凝汽器为自支撑结构形式，无需再设置钢质A型支架，双小“A”型空冷凝汽器中的左侧小“A”型空冷凝汽器7与右侧小“A”型空冷凝汽器8是彼此独立并列设置的；

第二步、拆除原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，并将空冷轴流风机组12改装在钢桁架平台11的下悬梁上；

第三步、拆除原有的主排汽管道高位水平段上连接的与三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的上联箱，及与其连通的垂直上升管；

第四步、将主排汽管道高位水平段，提高到与钢行架上悬梁平行的位置；

第五步、将第一步制作好的双小“A”型空冷凝汽器，安装到原三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的安装空间内；

第六步、将排汽装置1与主排汽管道地面水平段2的一端连通，在主排汽管道地面水平段2的另一端上，连接主排汽管道垂直段3，将主排汽管道垂直段3的上端口与提高后的主排汽管道高位水平段4连通在一起，在主排汽管道高位水平段4上，间隔地设置上升分支管5，上升分支管5的另一端与左侧小“A”型空冷凝汽器7的上联箱6连通在一起，另一根上升分支管的另一端与右侧小“A”型空冷凝汽器8的上联箱连通在一起。

一种双小“A”型空冷凝汽器的直接空冷系统，包括排汽装置1、钢桁架平台11和空冷轴流风机组12，在每组空冷轴流风机组12所对应的钢桁架平台11上，并列设置有左侧小“A”型空冷凝汽器7和右侧小“A”型空冷凝汽器8，左侧小“A”型空冷凝汽器7和右侧小“A”型空冷凝汽器8，均为单排管的自支撑结构形式的凝汽器；排汽装置1与主排汽管道地面水平段2的一端连通，在主排汽管道地面水平段2的另一端上，连接有主排汽管道垂直段3，在主排汽管道垂直段3的上端口上，连通有主排汽管道高位水平段4，在主排汽管道高位水平段4上，间隔地设置有上升分支管5，上升分支管5的另一端与左侧小“A”型空冷凝汽器7的上联箱6连通在一起，另一根上升分支管的另一端与右侧小“A”型空冷凝汽器8的上联箱连通在一起；在上联箱6上，设置有单铰链膨胀节9，在上升分支管5上设置有真空电动阀门10。

空冷轴流风机组12是设置在钢桁架平台11的下悬梁上，在空冷轴流风机组11的出口与并列设置的两个小“A”型空冷凝汽器的底端口之间，设置有密闭矩形通风道，密闭矩形通风道的长度为5-8米。

改造后的双小“A”型空冷凝汽器的直接空冷系统，包括排汽装置1、钢桁架平台11、空冷轴流风机组12、主排汽管道地面水平段2和右侧主排汽管道地面水平段13，排汽装置1分别与主排汽管道地面水平段2的入口和右侧主排汽管道地面水平段13的入口连通在一起，在每组空冷轴流风机组12所对应的钢桁架平台11上，并列设置有左侧小“A”型空冷凝汽器7和右侧小“A”型空冷凝汽器8，左侧小“A”型空冷凝汽器7和右侧小“A”型空冷凝汽器8，均为单排管的自支撑结构形式的凝汽器；排汽装置1与主排汽管道地面水平段2的一端连通，在主排汽管道地面水平段2的另一端上，连接有主排汽管道垂直段3，在主排汽管道垂直段3的上端口上，连通有主排汽管道高位水平段4，在主排汽管道高位水平段4上，间隔地设置有上升分支管5，上升分支管5的另一端与左侧小“A”型空冷凝汽器7的上联箱6连通在一起，另一根上升分支管的另一端与右侧小“A”型空冷凝汽器8的上联箱连通在一起；在上联箱6上，设置有单铰链膨胀节9，在上升分支管5上设置有真空电动阀门10，不设置膨胀节；右侧主排汽管道地面水平段13的顶端口与主排汽管道高位水平段4连通在一起，主排汽管道地面水平段2的顶端口与主排汽管道高位水平段4连通在一起，主排汽管道地面水平段2与右侧主排汽管道地面水平段13是并列设置的。

改造后，当机组空冷系统运行时，从每台机组的排汽装置1上接出一根主排汽管道地面水平段2，水平穿过汽机房至A列外，然后，垂直于地面上升至一定高度后，连接一根主排汽管道高位水平段4，主排汽管道垂直段3与主排汽管道高位水平段4呈T字形，将该主排汽管道高位水平段4顶标高，提高到了与钢行架上悬梁基本平行的位置，以减小排汽分支管垂直段长度，排汽分支上升管长度由原来的20米缩短到8-10米，主通过恒力支架，将排汽管道高位水平段4固定在空冷支柱上，同时，将排汽管道上升分支管由常规的一根大口径变为两根小口径管道，再通过90°弯头水平与每组新冷散热器的上联箱6连通，在上升分支管5上设置有真空电动阀门10，空冷散热器由左右四组管束呈双小“A”型结构布置，双小“A”型的空冷散热器下方的风机桥架上布置有风机组(轴流风机、风筒、电动机、齿轮箱)，将空冷风机组（轴流风机、风筒、电动机、齿轮箱）布置位置，降低到钢桁架平台11的下悬梁上，即风机风筒上边缘固定在钢桁架平台11的下底面上，每个每组空冷轴流风机组12，通过分隔墙和侧板单独分离开，在每组空冷轴流风机组12的出口与双小“A”型的空冷散热器之间，形成一个长度约5-8米的密闭矩形通风整流通道，使每台风机进风互不影响，以改善其流动的不均匀性。

改造后，新型小“A”型空冷凝汽器的管束采用短边长扁管，长边尺寸为160-171毫米，短边两头成半圆形，宽度（半圆直径）为9-11毫米，管束长度约4-6米，成双小“A”型结构，采用自支撑结构形式，无需设置钢制A型架；本发明提供了一种采用新型双小“A”型管束风机低位布置的直接空冷系统，空冷散热器流场优化效果进一步显著，空冷散热器入口面下方流场将进一步趋于均匀，散热器出口速度增大约3%，优化了排汽管道布置，减小直接空冷排汽管道的压力损失，同时，可降低运行电费和造价。

一种使空冷凝汽器兼具节能延寿效果的直接空冷系统改造方法，包括原有的三排管或双排管的大“A” 型空冷凝汽器，其特征在于以下步骤：

第一步、测量原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的空间尺寸，并根据该尺寸制作单排管大“A”型空冷凝汽器，该单排管大“A”型空冷凝汽器为自支撑结构形式，无需再设置钢质A型支架；

第二步、拆除原有的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器，并将空冷轴流风机组12改装在钢桁架平台11的下悬梁上；

第三步、拆除原有的与主排汽管道高位水平段上连接的三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的上联箱，及与其连通的垂直上升管；

第四步、将主排汽管道高位水平段，提高到与钢桁架上悬梁平行的位置；

第五步、将第一步制作好的单排管大“A”型空冷凝汽器，安装到原三排管或双排管的大“A”型空冷凝汽器的安装空间内；

第六步、将排汽装置1与主排汽管道地面水平段2的一端连通，在主排汽管道地面水平段2的另一端上，连接主排汽管道垂直段3，将主排汽管道垂直段3的上端口与提高后的主排汽管道高位水平段4连通在一起，在主排汽管道高位水平段4上，间隔地设置上升分支管5，上升分支管5的另一端与单排管大“A”型空冷凝汽器的上联箱6连通在一起。

单排管大“A”型空冷凝汽器管束采用短边长扁管，长边尺寸为210-220毫米，短边两头成半圆形，宽度（半圆直径）为18-20毫米，管束长度约8-12米，空冷风机组(轴流风机、风筒、电动机、齿轮箱)布置位置可降低到钢桁架平台11的下悬梁上，即风机风筒上边缘固定在钢桁架平台的下底面上，每个空冷风机组单元通过分隔墙和侧板单独分离开；空冷风机组(轴流风机、风筒、电动机、齿轮箱)布置位置也可维持在钢桁架平台11的上悬梁上，即风机风筒上边缘固定在钢桁架平台的上底面上；本发明提供了一种采用新型大“A”型管束风机低位布置的直接空冷系统，空冷散热器流场优化效果进一步显著，空冷散热器入口面下方流场将进一步趋于均匀，散热器出口速度增大约1.5%，优化了排汽管道布置，减小直接空冷排汽管道的压力损失，同时可降低运行电费和造价。

改造后的单排管大“A”型空冷凝汽器的直接空冷系统，包括排汽装置1、钢桁架平台11、空冷轴流风机组12、主排汽管道地面水平段2和右侧主排汽管道地面水平段13，排汽装置1分别与主排汽管道地面水平段2的入口和右侧主排汽管道地面水平段13的入口连通在一起，在每组空冷轴流风机组12所对应的钢桁架平台11上，设置有单排管大“A”型空冷凝汽器15，为单排管的自支撑结构形式的凝汽器；排汽装置1与主排汽管道地面水平段2的一端连通，在主排汽管道地面水平段2的另一端上，连接有主排汽管道垂直段3，在主排汽管道垂直段3的上端口上，连通有主排汽管道高位水平段4，在主排汽管道高位水平段4上，间隔地设置有上升分支管5，上升分支管5的另一端与单排管大“A”型空冷凝汽器15的上联箱6连通在一起；在上联箱6上设置有横向大拉杆膨胀节9，在上升分支管5上设置有真空电动阀门10，不设置膨胀节；右侧主排汽管道地面水平段13的顶端口与主排汽管道高位水平段4连通在一起，主排汽管道地面水平段2的顶端口与主排汽管道高位水平段4连通在一起，主排汽管道地面水平段2与右侧主排汽管道地面水平段13是并列设置的。

改造后，当机组空冷系统运行时，从每台机组的排汽装置1上接出一根主排汽管道地面水平段2，水平穿过汽机房至A列外，然后，垂直于地面上升至一定高度后，连接一根主排汽管道高位水平段4，主排汽管道垂直段3与主排汽管道高位水平段4呈T字形，将该主排汽管道高位水平段4顶标高，提高到了与钢行架上悬梁基本平行的位置，以减小排汽分支管垂直段长度，排汽分支上升管长度由原来的20米缩短到8-10米，主排汽管道高位水平段4通过恒力支架固定在空冷支柱上，同时，将排汽管道上升分支管通过90°弯头水平与每组新冷散热器的上联箱6连通，在上联箱6上设置有横向大拉杆膨胀节9，在上升分支管5上设置有真空电动阀门10，不设置膨胀节，空冷散热器由左右两组管束呈大“A”型结构布置，大“A”型的空冷散热器15下方的风机桥架上布置有风机组(轴流风机、风筒、电动机、齿轮箱)，将空冷风机组（轴流风机、风筒、电动机、齿轮箱）布置位置，降低到钢桁架平台11的下悬梁上，即风机风筒上边缘固定在钢桁架平台11的下底面上，每个每组空冷轴流风机组12通过分隔墙和侧板单独分离开，在每组空冷轴流风机组12的出口与大“A”型的空冷散热器之间，形成一个长度约5-8米的密闭矩形通风整流通道，使每台风机进风互不影响，以改善其流动的不均匀性。