一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统

技术领域

本发明涉及热力循环系统的蓄冷技术，具体涉及一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统。

背景技术

因直接空冷系统具有不需要冷却水等中间冷却介质，设备少、系统简单、占地少等优点在我国北部缺水地区得到迅速发展，对于直接空冷系统，从汽轮机低压缸排出的蒸汽需要冷凝成水再送回锅炉循环使用，随着直接空冷系统投入使用时间增长，其空冷凝汽器结垢严重，造成夏季高温时刻冷却效率低下，机组运行背压升高这与火力发电过程追求的节能低碳发展方式相背离。在直接空冷系统上设置尖峰冷却系统是常用的降低背压手段之一，但忽略了其尖峰冷却系统的冷却效率也容易受到环境气象条件影响。近些年火力发电冷却系统的蓄冷蓄热成为关注热点，如何将蓄冷蓄热与直接空冷系统、尖峰冷却系统相关联，保证直接空冷系统与尖峰冷却系统的换热效率稳定，蓄能使用灵活，充分降低机组背压是本专利的出发点。

发明内容

一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统，包括直接空冷蓄能系统、尖峰冷却蓄能系统；所述直接空冷蓄能系统包括直接空冷系统、蓄冷凝结水箱、蓄热凝结水箱、直接空冷蓄能循环单元；所述尖峰冷却蓄能系统包括尖峰冷却系统、蓄冷循环水箱、蓄热循环水箱、尖峰冷却蓄能循环单元；所述直接空冷蓄能系统和尖峰冷却蓄能系统通过尖峰冷却系统连接；一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统，可利用昼夜温差，在环境气温较低时进行直接空冷蓄能系统与尖峰冷却蓄能系统蓄冷，环境气温较高时放冷；同时在环境气温较高时，进行直接空冷蓄能系统与尖峰冷却蓄能系统蓄热，在环境气温较低时放热，蓄能、放能过程中尖峰冷却系统保持水力平衡，且蓄能、放能程度可调，灵活使用，实现不同环境温度下机组背压相对恒定；高温时刻不仅减少了进入直接空冷系统的排汽量，降低了直接空冷系统的热负荷，同时利用夜间存储的低温冷凝水直接降低排汽装置内的蒸汽温度，有效提高了高温时段冷却效率和机组真空；在低温时段，蓄热放入凝结水箱或凝结水管道，提高凝结水温度，降低其过冷度和含氧量，并有效减少凝结水回水吸热量，从而提高机组效率。

一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统，包括直接空冷蓄能系统、尖峰冷却蓄能系统，其特征在于：所述直接空冷蓄能系统包括直接空冷系统、蓄冷凝结水箱、蓄热凝结水箱、直接空冷蓄能循环单元；所述尖峰冷却蓄能系统包括尖峰冷却系统、蓄冷循环水箱、蓄热循环水箱、尖峰冷却蓄能循环单元；所述直接空冷蓄能系统和尖峰冷却蓄能系统通过尖峰冷却系统连接，在环境气温高时协调放冷，环境气温低时协调放热，提高直接空冷系统效率。

所述直接空冷系统包括排汽装置、疏水泵组、疏水管道、主排汽管道、空冷散热器、凝结水箱、凝结水管道；所述排汽装置将高温蒸汽通过主排汽管道输送至空冷散热器；蒸汽在空冷散热器中冷却凝结后进入凝结水箱后沿凝结水管道送出；排汽装置内凝结水则由疏水泵组经疏水管道送至凝结水箱。

所述所述蓄冷凝结水箱用于存放环境气温较低时尖峰冷却塔冷却蒸汽生成的低温凝结水，蓄冷凝结水箱可设置在地上，也可以设置在地下，蓄冷凝结水箱绝热保温；所述蓄热凝结水箱用于存放环境气温较高时尖峰冷却塔冷却蒸汽生成的高温凝结水，蓄热凝结水箱可设置在地上，也可以设置在地下，蓄热凝结水箱绝热保温。

所述直接空冷蓄能循环单元包括排汽阀门、次排汽管道、凝结水回水管道、低温凝结水阀门、低温凝结水泵单元、高温凝结水阀门1、高温凝结水泵单元、高温凝结水阀门2、回水阀门2、回水阀门；所述次排汽管道为尖峰冷却系统输送蒸汽，排汽阀门设置在次排汽管道上用于切断或打开次排汽管道也可进行次排汽管道蒸汽量调节，在尖峰冷却系统冷却后的蒸汽凝结水通过凝结水回水管道送出；所述低温凝结水阀门一端连接凝结水回水管道另一端连接蓄冷凝结水箱；所述低温凝结水泵单元一端连接蓄冷凝结水箱另一端连接排汽装置，低温凝结水泵单元为N路并联水泵，N≥1，N为整数，可将蓄冷凝结水箱中的凝结水混合供至排汽装置。

所述高温凝结水阀门1一端连接凝结水回水管道另一端连接蓄热凝结水箱；所述高温凝结水阀门2一端连接凝结水箱另一端连接蓄热凝结水箱；所述回水阀门一端连接凝结水回水管道另一端连接凝结水管道；所述回水阀门2一端连接蓄热凝结水箱另一端连接凝结水管道；所述高温凝结水泵单元一端连接蓄热凝结水箱另一端连接凝结水箱，高温凝结水泵单元为M路并联水泵，M≥1，M为整数，可将蓄热凝结水箱中的凝结水混合供至凝结水箱。

所述尖峰冷却系统包括尖峰冷却塔、循环水回水管道、循环水泵单元、循环水阀门、循环水上水管道；所述尖峰冷却塔冷却循环水或蒸汽，循环水在尖峰冷却塔内参与换热后经设置在循环水回水管道上的循环水泵单元送出后沿循环水阀门进入循环水上水管道为尖峰冷却塔供水完成一个循环，所述循环水泵单元为A路并联水泵，A≥1，A为整数。

所述尖峰冷却塔包括塔体、循环水喷淋装置、换热盘管；塔体包裹循环水喷淋装置、换热盘管，循环水喷淋装置将沿循环水上水管道进入塔内的循环水进行雾化喷淋至换热盘管，与换热盘管中的蒸汽进行换热，换热盘管一端连接次排汽管道另一端连接凝结水回水管道。

所述蓄冷循环水箱用于存放尖峰冷却塔冷却后的冷循环水，蓄冷循环水箱可设置在地上，也可以设置在地下，蓄冷循环水箱绝热保温；所述蓄热循环水箱用于存放尖峰冷却塔中吸收蒸汽热量后的热循环水，蓄热循环水箱可设置在地上，也可以设置在地下，蓄热循环水箱绝热保温。

所述尖峰冷却蓄能循环单元包括冷循环水阀门、冷循环水泵单元、热循环水阀门、热循环水泵单元；所述冷循环水阀门连接或隔离循环水回水管道与蓄冷循环水箱；所述冷循环水泵单元一端连接蓄冷循环水箱另一端连接循环水上水管道，可将蓄冷循环水箱中的水供至尖峰冷却塔，为B路并联水泵，B≥1，B为整数；所述热循环水阀门连接或隔离循环水回水管道与蓄热循环水箱；所述热循环水泵单元一端连接蓄热循环水箱另一端连接循环水上水管道，可将蓄热循环水箱中的水供至尖峰冷却塔，为C路并联水泵，C≥1，C为整数。

所述一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统的使用模式有：1）低温首次使用模式：汽源进入排汽装置，排汽阀门打开，一部分蒸汽通过主排汽管道进入空冷散热器冷却，冷却后的凝结水被凝结水箱收集，由凝结水管道送出，一部分蒸汽沿次排汽管道进入尖峰冷却塔，此时冷循环水阀门、循环水阀门、冷循环水泵单元、热循环水泵单元、高温凝结水阀门1、低温凝结水泵单元关闭，循环水泵单元、循环水阀门、低温凝结水阀门打开，尖峰冷却塔对蒸汽进行冷却，冷却生成的凝结水沿低温凝结水阀门进入蓄冷凝结水箱，t小时后，t＞0，关闭排汽阀门，打开冷循环水阀门，尖峰冷却塔中的循环水进行自冷却，冷却后沿循环水回水管道、冷循环水阀门进入蓄冷循环水箱，此时排汽装置、主排汽管道、空冷散热器、凝结水箱、凝结水管道组成的环路正常运行；2）高温循环使用模式：热循环水泵单元、冷循环水阀门、循环水阀门、低温凝结水阀门、高温凝结水泵单元、回水阀门2关闭，循环水阀门、冷循环水泵单元、循环水泵单元、排汽阀门、低温凝结水泵单元打开，一部分蒸汽通过排汽阀门、次排汽管道进入尖峰冷却塔，利用冷循环水泵单元向尖峰冷却塔中供水冷却尖峰冷却塔中的蒸汽，一部分蒸汽沿排汽装置、主排汽管道、空冷散热器管路冷却，冷却后的凝结水进入凝结水箱，比较凝结水箱中水温T

附图说明

图1为本发明所涉及的一种实施方式的一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统示意图。

图中：1—排汽装置，2—疏水泵组，3—空冷散热器，4—凝结水箱，5—凝结水管道，6—主排汽管道，7—次排汽管道，8—尖峰冷却塔，9—蓄冷凝结水箱，10—低温凝结水泵单元，11—蓄热凝结水箱，12—高温凝结水泵单元，13—循环水泵单元，14—冷循环水阀门，15—蓄冷循环水箱，16—冷循环水泵单元，17—热循环水阀门，18—蓄热循环水箱，19—热循环水泵单元，20—循环水阀门，21—低温凝结水阀门，22—高温凝结水阀门1，23—循环水上水管道，24—凝结水回水管道，25—循环水回水管道，26—排汽阀门，27—高温凝结水阀门2，28—回水阀门，29—回水阀门2，30—疏水管道，31—循环水喷淋装置，32—换热盘管。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如附图1所示，一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统包括：排汽装置1，疏水泵组2，空冷散热器3，凝结水箱4，凝结水管道5，主排汽管道6，次排汽管道7，尖峰冷却塔塔体8，蓄冷凝结水箱9，低温凝结水泵单元10，蓄热凝结水箱11，高温凝结水泵单元12，循环水泵单元13，冷循环水阀门14，蓄冷循环水箱15，冷循环水泵单元16，热循环水阀门17，蓄热循环水箱18，热循环水泵单元19，20循环水阀门，低温凝结水阀门21，高温凝结水阀门1图中22所示，循环水上水管道23，凝结水回水管道24，循环水回水管道25，排汽阀门26，高温凝结水阀门2图中27所示，回水阀门28，回水阀门2图中29所示，疏水管道30，循环水喷淋装置31，换热盘管32。

如附图1所示，排汽阀门26布置在次排汽管道7上；低温凝结水阀门21一端通过管道连接凝结水回水管道24另一端通过管道连接蓄冷凝结水箱9；低温凝结水泵单元10一端连接温凝结水箱9另一端连接排汽装置1；高温凝结水阀门1图中22所示一端通过管道连接凝结水回水管道24另一端通过管道连接蓄热凝结水箱11；高温凝结水泵单元12一端连接蓄热凝结水箱11另一端连接凝结水箱4；高温凝结水阀门2图中27所示一端通过管道连接蓄热凝结水箱11另一端通过管道连接凝结水箱4；回水阀门28一端通过管道连接凝结水回水管道24另一端连接凝结水管道5；回水阀门2图中29所示一端通过管道连接蓄热凝结水箱11另一端连接凝结水管道5；循环水泵单元13设置在循环水回水管道25上；循环水阀门20设置在循环水回水管道25与循环水上水管道23之间；冷循环水阀门14一端连接循环水回水管道25另一端连接蓄冷循环水箱15，冷循环水泵单元16一端连接蓄冷循环水箱15另一端连接循环水上水管道23；热循环水阀门17一端连接连接循环水回水管道25另一端连接蓄热循环水箱18；热循环水泵单元19一端连接蓄热循环水箱18另一端连接循环水上水管道23；尖峰冷却塔8内设置循环水喷淋装置和换热盘管，换热盘管一端连接次排汽管道7一端连接凝结水回水管道24；排汽装置1，主排汽管道6，空冷散热器3，凝结水箱4，凝结水管道5依次连接；疏水泵组2一端连接排汽装置1另一端通过疏水管道30与凝结水箱4相连；低温凝结水泵单元10、高温凝结水泵单元12、循环水泵单元13、冷循环水泵单元16、热循环水泵单元19均为两台并联水泵。

日间高温时段平均气温为30℃，夜间低温时段平均气温20℃，排汽装置1排汽量为2190.0t/h。

实施例1一种双蓄冷蓄热的直接空冷尖峰冷却系统的使用模式为：

低温首次使用模式：汽源进入排汽装置1，排汽阀门26打开，1533t/h的（总蒸汽量的70%）蒸汽通过主排汽管道6进入空冷散热器3冷却，冷却后的凝结水被凝结水箱4收集，由凝结水管道5送出，657t/h的（总蒸汽量的30%）蒸汽沿次排汽管道7进入尖峰冷却塔8，此时冷循环水阀门14、热循环水阀门17、冷循环水泵单元16、热循环水泵单元19、高温凝结水阀门1图中22所示、低温凝结水泵单元10关闭，循环水泵单元13、循环水阀门20、低温凝结水阀门21打开，尖峰冷却塔对蒸汽进行冷却，冷却生成的凝结水沿低温凝结水阀门21进入蓄冷凝结水箱9，4小时后，关闭排汽阀门26，打开冷循环水阀门14，尖峰冷却塔中的循环水进行自冷却，冷却后沿循环水回水管道25、冷循环水阀门14进入蓄冷循环水箱15，此时排汽装置1、主排汽管道6、空冷散热器3、凝结水箱4、凝结水管道5组成的环路正常运行。

高温循环使用模式：热循环水泵单元19、冷循环水阀门14、循环水阀门20、低温凝结水阀门21、高温凝结水泵单元12、回水阀门2图中29所示关闭，热循环水阀门17、冷循环水泵单元16、循环水泵单元13、排汽阀门26、低温凝结水泵单元10打开，657t/h的（总蒸汽量的30%）蒸汽通过排汽阀门26、次排汽管道7进入尖峰冷却塔8，利用冷循环水泵单元16向尖峰冷却塔8中供水冷却尖峰冷却塔8中的蒸汽，1533t/h的（总蒸汽量的70%）蒸汽沿排汽装置1、主排汽管道6、空冷散热器3管路冷却，冷却后的凝结水进入凝结水箱4，凝结水箱4中水温T

低温循环使用模式：排汽阀门26、低温凝结水阀门21、高温凝结水泵单元12、热循环水泵单元19、循环水泵单元13、热循环水阀门17打开，冷循环水阀门14、循环水阀门20、低温凝结水泵单元10、高温凝结水阀门1图中22所示、冷循环水泵单元16、高温凝结水阀门2图中27、回水阀门28、回水阀门2图中29关闭，1533t/h的（总蒸汽量的70%）蒸汽通过主排汽管道6进入空冷散热器3冷却，冷却后的凝结水被凝结水箱4收集，657t/h的（总蒸汽量的30%）蒸汽沿次排汽管道7进入尖峰冷却塔8，利用热循环水泵单元19向尖峰冷却塔8供水对蒸汽进行冷却，冷却生成的凝结水以250t/h的流量沿低温凝结水阀门21进入蓄冷凝结水箱9进行储存以便高温循环使用模式使用，此时过冷度即机组排汽压力下对应的饱和温度和凝结水箱水温之差为1.4℃，则高温循环使用模式中存储在蓄热凝结水箱11中的高温凝结水以250t/h的流量沿高温凝结水泵单元12进入凝结水箱4，与空冷散热器3冷却产生的凝结水混合后由凝结水管道5送出；4小时后，关闭排汽阀门26、热循环水阀门17，打开冷循环水阀门14，尖峰冷却塔中不再进入蒸汽，尖峰冷却塔中的循环水进行自冷却，冷却后的循环水沿循环水回水管道25、冷循环水阀门14进入蓄冷循环水箱15，此时排汽装置1、主排汽管道6、空冷散热器3、凝结水箱4、凝结水管道5组成的环路正常运行。