技术领域
[0001] 本
发明涉及火
电机组冷却技术领域，尤其涉及一种利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统及方法。
背景技术
[0002] 电站空气冷却技术大致分为两种形式，一是直接空冷，二是间接空冷。直接空冷是
汽轮机的排汽直接用空气来冷却，空气与
蒸汽之间进行热交换。其中，空冷机组的干式冷却不需要大量的
冷却水，电站干式冷却机组比湿冷机组节水60％以上。因此，在我国多
煤少水的北方，有许多空冷电站。虽然空冷机组能有效节约用水，但也存在不少缺点，例如空冷机组换热系数低、
比热小，所以空冷器需要较大的占地面积；空冷器性能易受环境气温、大
风、雨季等影响；空冷器要求采用特殊制造的翅片管，工艺复杂、造价高等。此外，经多年运行，由于
结垢等因素，使空冷机组在夏季运行背压较高，增大了发电煤耗，使得运行成本增加。同时，汽轮机耗汽量增加，导致
锅炉负荷增加，也使得锅炉各辅机运行负荷增加，各相关设备均处于超负荷状态，机组运行安全性下降。
[0003] 而在现有电站的干湿联合冷却系统中，一般是在原有空冷机组的
基础上，再增设一套独立的湿冷系统，但湿冷系统需要大量循环冷却水，对于本来就缺水的北方地区，应用度不高。同时，干湿联合冷却系统还需新增循环水
泵房及
冷却塔，对于受场地限制的电站也无法实施。
发明内容
[0004] (一)要解决的技术问题
[0005] 本发明的主要目的是提供一种利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统，旨在解决现有电站的干湿联合冷却系统存在的缺水且场地受限制的问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为了达到上述目的，本发明的利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统包括：
[0008] 空冷系统，所述空冷系统能够与主汽轮机组的排汽管道连通；
[0009] 辅机循环水系统，所述辅机循环水系统包括通
过冷却水管依次连接的辅机冷却塔、辅机循环水泵和辅机冷却器，所述辅机冷却器与所述辅机冷却塔之间通过循环水管连通；所述循环水管上设置有第一
阀门；
[0010] 尖峰凝汽器，所述尖峰凝汽器的进汽口与从所述排汽管道上分支出的抽汽管道连通，所述尖峰凝汽器的
凝结水出口与凝结水管道连通，所述尖峰凝汽器的进水口通过进水管道与所述辅机冷却器的出水口连通，所述尖峰凝汽器的出水口通过出水管道与所述辅机冷却塔的进水口连通；所述抽汽管道上设置有第二阀门；
[0011]
控制器，所述控制器能够与所述空冷系统、所述尖峰凝汽器、所述辅机循环水系统、所述第一阀门和所述第二阀门分别连接；
[0012] 其中，当控制器控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开且控制所述空冷系统、所述尖峰凝汽器和所述辅机循环水系统开启时，所述辅机循环水系统能够对进入所述尖峰凝汽器的蒸汽进行冷却。
[0013] 优选地，所述进水管道与所述循环水管连通于第一连通处，所述第一连通处位于所述第一阀门的上游，所述出水管道与所述循环水管连通于第二连通处，所述第二连通处位于所述第一阀门的下游。
[0014] 优选地，所述进水管道上设置有第三阀门，所述出水管道上设置有第四阀门，所述第三阀门和所述第四阀门均与所述控制器连接。
[0015] 优选地，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门均为电动蝶阀。
[0016] 优选地，所述尖峰凝汽器的抽
真空管道连通至所述空冷系统的抽真空设备中。
[0017] 优选地，所述进水管道上设置有
过滤器。
[0018] 优选地，所述尖峰凝汽器上设置有
超声波除垢仪。
[0019] 优选地，所述凝结水管道连通至所述主汽轮机组的排汽装置的热井中。
[0020] 另外，本发明还提供一种利用电站辅机循环水的干湿联合冷却方法，其基于上述的利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统进行实施，所述方法包括：
[0021] 检测室外
温度并判断室外温度是否高于预设温度，当室外温度高于预设温度时，控制器控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开且控制所述空冷系统、所述尖峰凝汽器和所述辅机循环水系统开启。
[0022] 优选地，在所述控制器控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开且控制所述空冷系统、所述尖峰凝汽器和所述辅机循环水系统开启的步骤之后，所述方法还包括：确定所述辅机冷却塔的剩余冷却能
力，控制器根据所述辅机冷却塔的剩余冷却能力控制所述尖峰凝汽器的工作状态，以将所述辅机冷却塔的剩余冷却能力全部用于所述尖峰凝汽器。
[0023] (三)有益效果
[0024] 本发明的有益效果是：在上述技术方案中空冷系统为常年运行，而新增的尖峰凝汽器在春、夏、秋季与空冷系统同时运行，尤其是夏季高负荷、高气温的尖峰条件下，弥补空冷
散热面积的不足。在冬季不结
冰的条件下，尖峰凝汽器根据实际运行要求适度投运。具体地，通过抽汽管道分流部分排汽至尖峰凝汽器，辅机循环冷却水在尖峰凝汽器中与排汽进行换热，换热升温后的循环冷却水经原有电站的辅机冷却塔进行散热，并经辅机冷却器进行换热，完成后送到尖峰凝汽器完成一次循环。
[0025] 该系统与传统干湿联合冷却系统相比，可以减少对水的需求，在满足冷却能力的要求的同时，还能够节约用水量及减少设备，场地制约少，节省了造价及运行
费用。同时，利用电站原有空冷机组辅机循环水系统，将原有辅机冷却塔作为冷源，通过增加尖峰凝汽器，并使尖峰凝汽器与原辅机循环水系统
串联形成湿冷系统，而湿冷系统与原空冷系统并联，组成电站干湿联合冷却系统，以达到降低机组夏季运行背压、降低发电煤耗、降低机组运行成本、提高机组运行经济性的目的。
附图说明
[0026] 图1为本发明的利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统的结构示意图。
[0027] 【附图标记说明】
[0029] 20：辅机循环水系统；21：辅机冷却塔；22：辅机循环水泵；23：辅机冷却器；24：冷却水管；25：循环水管；26：第一阀门；27：第七阀门；28：第八阀门；
[0030] 30：尖峰凝汽器；31：进水管道；32：出水管道；33：凝结水管道；34：抽真空管道；35：第三阀门；36：第四阀门；37：第五阀门；38：第六阀门；39：过滤器；
[0031] 40：主汽轮机组；41：排汽管道；42：抽汽管道；43：第二阀门；LP：低压缸。
具体实施方式
[0032] 为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
[0033] 需要说明，本发明
实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定
姿态(如附图所示)下各部件之间的相对
位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0034] 另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0035] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0036] 如图1所示，本发明提供一种利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统，其包括空冷系统10、辅机循环水系统20、尖峰凝汽器30和控制器。空冷系统10能够与主汽轮机组40的排汽管道41连通；辅机循环水系统20包括通过冷却水管24依次连接的辅机冷却塔21、辅机循环水泵22和辅机冷却器23，辅机冷却器23与辅机冷却塔21之间通过循环水管25连通；循环水管25上设置有第一阀门26。
[0037] 尖峰凝汽器30的进汽口与从排汽管道41上分支出的抽汽管道42连通，尖峰凝汽器30的凝结水出口与凝结水管道33连通，尖峰凝汽器30的进水口通过进水管道31与辅机冷却器23的出水口连通，尖峰凝汽器30的出水口通过出水管道32与辅机冷却塔21的进水口连通；其中，抽汽管道42为形成干湿联合冷却系统时在排汽管道41上开孔而新增设的管道，抽汽管道42上设置有第二阀门43。控制器能够与空冷系统10、尖峰凝汽器30、辅机循环水系统
20、第一阀门26和第二阀门43分别连接。其中，当控制器控制第一阀门26关闭、第二阀门43打开且控制空冷系统10、尖峰凝汽器30和辅机循环水系统20开启时，辅机循环水系统20能够对进入尖峰凝汽器30的蒸汽进行冷却，从而实现对干湿联合冷却系统的便利调节，以使得整个系统的性能发挥到最佳状态。
[0038] 在上述技术方案中空冷系统10为常年运行，而新增的尖峰凝汽器30在春、夏、秋季与空冷系统10同时运行，尤其是夏季高负荷、高气温的尖峰条件下，弥补空冷散热面积的不足。在冬季不结冰的条件下，尖峰凝汽器30根据实际运行要求适度投运。具体地，空冷系统10包括空冷凝汽器11等，主汽轮机组40的排汽管道41将低压缸LP中的部分排汽引入空冷凝汽器11中进行空气冷却。同时，通过抽汽管道42从排汽管道41中分流部分排汽至尖峰凝汽器30，辅机循环冷却水在尖峰凝汽器30中与排汽进行换热，换热升温后的循环冷却水经原有电站的辅机冷却塔21进行散热，并经辅机冷却器23进行换热，完成后送到尖峰凝汽器30完成一次循环。
[0039] 利用电站原有空冷机组辅机循环水系统20，将原有辅机冷却塔21作为冷源，通过增加尖峰凝汽器30，并使尖峰凝汽器30与原辅机循环水系统20串联形成湿冷系统，而湿冷系统与原空冷系统10并联，组成电站干湿联合冷却系统，以达到降低机组夏季运行背压、降低发电煤耗、降低机组运行成本、提高机组运行经济性的目的。同时，该系统与传统干湿联合冷却系统相比，还能够节约用水量及减少设备，场地制约少，节省了造价及运行费用。另外，尖峰凝汽器30与原辅机循环水系统20串联形成湿冷系统后，不需要另外增加水泵对循环水进行驱动，而直接利用原有辅机循环水系统20中的辅机循环水泵22进行
水体驱动，从而能够进一步地节省电站成本。其中，辅机循环水系统20中的每台机组可以按照单供、单回进行设计。另外，在实际生产过程中，还可以根据实际情况对辅机冷却水泵22进行改造，以提高辅机冷却水泵22的扬程或流量。
[0040] 其中，再次参见图1，在优选的实施方式中，将循环水管25的中间一段截断或去掉(图1中用多个“×”表示截断的管路)，然后将进水管道31与靠近辅机冷却器23的一段循环水管25对接连通，从而能够将从辅机冷却器23流出的经过一次换热的循环水引入尖峰凝汽器30内进行热交换，而尖峰凝汽器30的出水管道32与靠近辅机冷却塔21的一段循环水管25对接连通，从而能够将换热升温后的循环水送入辅机冷却塔21进行再次冷却。其中，进水管道31与循环水管25连通于第一连通处，第一连通处位于第一阀门26的上游，出水管道32与循环水管25连通于第二连通处，第二连通处位于第一阀门26的下游。当第一阀门26打开且第二阀门43关闭时，从辅机冷却器23流出的经过一次换热的循环水会经
流体压力较小的第一阀门26处流过，而直接进到辅机冷却塔21，此时尖峰凝汽器30不起作用，适用于冬季工作状态。而当需要利用尖峰凝汽器30分担换热负荷时，关闭第一阀门26而打开第二阀门43，从辅机冷却器23流出的经过一次换热的循环水不能流经第一阀门26，而是全部进入尖峰凝汽器30进行二次换热，为尖峰凝汽器30提供足够的冷量。
[0041] 另外，考虑到冬季工作状态的需求，在进水管道31上设置有第三阀门35(参见图1)，出水管道32上设置有第四阀门36，第三阀门35和第四阀门36均与控制器连接。当第一阀门26打开且第二阀门43、第三阀门35和第四阀门36均关闭时，从辅机冷却器23流出的经过一次换热的循环水全部会经第一阀门26直接进到辅机冷却塔21，此时尖峰凝汽器30不起作用，从而也防止冬季时冷却水进入尖峰凝汽器30后结冰而损坏尖峰凝汽器30。而在需要尖峰凝汽器30工作时，将关闭第一阀门26且打开第二阀门43、第三阀门35和第四阀门36。
[0042] 其中，第一阀门26、第二阀门43、第三阀门35和第四阀门36均为电动蝶阀。此外，在凝结水管道33上设置有第五阀门37，抽真空管道34上设置有第六阀门38，第五阀门37和第六阀门38均为电动闸阀。冷却水管24上设置有第七阀门27，循环水管25上在第一阀门26与辅机冷却塔21之间设置有第八阀门28，第七阀门27和第八阀门28均为电动蝶阀。这些阀门全部与控制器连接，从而能够方便对干湿联合冷却系统工作状态进行调整。
[0043] 其中，闸阀是一种最常见的启闭阀，利用闸板来接通(全开)或截断(全关)管路中的介质，它不允许作为节流用，使用中应避免将闸板微量开启，因高速流动的介质的冲蚀会
加速密封面的损坏。而蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流作用。闸阀流阻小，
密封性能好，因启闭速度较慢，也不适用紧急切断的场合。闸阀使用工况范围很广，在高温、低温、高压、低压等工况都可以使用。而蝶阀不但有截止的作用，并且具有调节的功能，蝶阀启闭迅速，可频繁的启闭，在要求快速开启或切断的场合尤其适用。相对闸阀来说，蝶阀外形尺寸小、重量轻、价格便宜，在一些安装空间有限的工况，可选择对夹式连接的蝶阀，更加节省空间，但蝶阀使用的压力及温度范围较小。因此，在辅机循环水系统20中采用电动蝶阀来进行管路控制，而在凝结水管道33和抽真空管道34上采用电动闸阀进行管路控制。
[0044] 进一步地，在优选的实施方式中，尖峰凝汽器30的抽真空管道34连通至空冷系统10的抽真空设备中，而不需要额外增加新的抽真空设备。另外，排汽经尖峰凝汽器30冷却后变为饱和凝结水，凝结水由凝结水管道33通过自流至主汽轮机组40的排汽装置的热井中，不需要另外设置水泵来泵送凝结水，直接利用高差自流进行管道设计。这两处的结构均巧妙地利用了原有机组设备，在保证工作性能的同时，还能够节省新增设备所需的费用。
[0045] 为了提高尖峰凝汽器30的使用寿命，在进水管道31上设置有过滤器39，具体可以为二次过滤器，其作用是滤除循环水中的灰尘和杂质，以避免尖峰凝汽器30内部的
管束被循环水杂物堵塞。另外，尖峰凝汽器30上设置有
超声波除垢仪。超声波除垢仪的超音频脉冲电
信号功率放大后经磁致转换器产生加速度，并带来超音频脉冲机械振动。由于转换器安装在尖峰凝汽器30的
外壳上并正对
管板，振动就由管板传给管束上，以使得水中垢质不易附着在管壁上，起到防垢作用。另外，当超声波由结垢的热交换管金属外表面向里传播时，即会引起板结在金属换热界面上的垢质跟随金属同步振动，但由于垢质性态和弹性阻抗和金属不同，垢质与金属之间会在相邻界面上形成剪切作用，导致板结在金属管上的垢质疲劳、裂纹、疏松、
破碎而脱落，起到除垢作用。同时，受到超声波激振的液体介质，能将其中的溶解
氧包围封
锁，这就切断了
微生物进行生命活动所需的氧气，从而达到了杀菌灭藻的目的，从而保证尖峰凝汽器30始终具有良好的换热性能。
[0046] 另外，本发明还提供一种利用电站辅机循环水的干湿联合冷却方法，其基于上述的利用电站辅机循环水的干湿联合冷却系统进行实施，方法包括：检测室外温度并判断室外温度是否高于预设温度，当室外温度高于预设温度时，控制器控制第一阀门26关闭、第二阀门43打开且控制空冷系统10、尖峰凝汽器30和辅机循环水系统20开启。其中，预设温度可以为1°至5°。当室外温度高于预设温度，空冷系统10仍旧正常工作对主汽轮机组40的排汽进行冷却，同时通过抽汽管道42从排汽管道41中分流部分排汽至尖峰凝汽器30，辅机循环冷却水在尖峰凝汽器30中与排汽进行换热，换热升温后的循环冷却水经电站原有的辅机冷却塔21进行散热，并经辅机冷却器23进行换热，完成后送到尖峰凝汽器30完成换热循环。
[0047] 而在更优选的实施方式中，为了提升干湿联合冷却系统的工作效率，并尽可能地降低机组的运行背压和降低发电煤耗，在控制器控制第一阀门26关闭、第二阀门43打开且控制空冷系统10、尖峰凝汽器30和辅机循环水系统20开启的步骤之后，方法还包括：确定辅机冷却塔21的剩余冷却能力，控制器根据辅机冷却塔21的剩余冷却能力控制尖峰凝汽器30的工作状态，以将辅机冷却塔21的剩余冷却能力全部用于尖峰凝汽器30，从而最大化利用电站原有设备的工作性能，形成最优化的电站设备配套方案。其中，辅机冷却塔21的剩余冷却能力，可以根据辅机冷却塔21的额定冷却能力减去为辅机冷却器23等其他设备提供的冷却能力来计算得到。
[0048] 需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明
权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
