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    蒸發式冷凝器(閉式冷卻塔)用于火電廠冷卻系統中可行性分析

    日期:2022-05-12 11:17:16 點擊數:

    概述了火電廠冷卻體系的特色,介紹了閉式冷卻塔的作業原理,依據朗肯循環詳細剖析了閉式冷卻塔用在火電廠
    冷卻體系中所具有的長處,然后提出了在我國運用這項技能的必要性,并經過兩個實例闡明閉式冷卻塔用于火電廠的冷卻體系是
    可行的。
        關鍵字:閉式冷卻塔;冷卻體系;朗肯循環;必要性;可行性
    導言
         跟著國民經濟的開展,節省用水用電已越來越首要?,F在我國火電廠選用的水冷卻體系需要的冷卻水量較大,因此,研討節能
    節省用水的冷卻體系十分必要。
         閉式冷卻塔首要運用水蒸騰時吸收潛熱進行傳熱,是一種高效節能的換熱設備,因為其傳熱效率高、節能、構造緊湊等長處
    ,在制冷設備和石油化工等職業有廣泛的運用[1]。20世紀80年代中期,我國開端從國外引進閉式冷卻塔技能,首要運用于制冷裝
    置和石油化工等職業,但在電廠中還沒得到運用。而在國外,閉式冷卻塔已在電廠冷卻體系中得到了運用,而且取得了不錯的效
    果。
    1.火電廠冷卻體系簡介
         火電廠冷卻體系首要是指汽輪機排汽端凝汽器冷卻體系,它將汽輪機排出的、已做過功的乏汽冷凝成冷凝水,冷凝水再送回鍋
    爐中持續循環。它是發電體系中的一個首要構成有些,其作業功能的優劣直接影響到全部電力體系的熱經濟性和運轉可靠性?,F在
    火電廠的冷卻體系有水冷卻體系和空氣冷卻體系。
    1.1水冷卻體系
         水冷卻體系是一種由冷卻水來冷卻冷凝汽輪機排汽的體系?,F在電廠大多選用水冷卻體系,它首要運用在水源足夠的本地。按
    供水方法可分為開式直流冷卻水體系和閉式循環冷卻水體系。
    在開式直流冷卻水體系中,水自水源的上游引進,經過火力發電廠的冷卻設備,運用后排至水源的下賤。
    在閉式循環冷卻水體系中,溫度增加了的冷卻水在專設的冷卻設備中冷卻,下降溫度后供再次運用,構成一個封閉的循環。按冷卻
    水的冷卻方法又分為冷卻水池循環供水體系、冷卻水塔循環供水體系及噴水池冷卻循環供水體系。
    1.2空冷體系
         空冷體系是一種用空氣來冷卻冷凝汽輪機排氣的體系,它不需要冷卻水或只需要很少數的冷卻水。它也能夠分為直接空冷體系
    和直接空冷體系,它有如下特色:
         (1)耗水量小,廠址挑選不受水源及長距離輸電線路的限制。
         (2)熱經濟性較低??諝饽鳉w于外表式換熱器,它經過換熱外表向大氣排放熱量,故規劃時有必要選用較高的干球溫度,
    且為了削減空氣凝汽器的尺度,在空氣和放熱介質(排汽或冷卻水)之間應選用較大的溫差。這將會致使汽輪機的背壓增加,循環
    熱效率下降。
         (3)投資高。全部空冷體系的造價及占地面積均較大,其造價約為濕式冷卻塔的2倍。
         (4)空冷體系作業時對本地的氣候條件的動搖十分靈敏。這將會對汽輪機組的運轉狀況帶來很多晦氣影響,引起機組振動、
    末級葉片沖刷等。
    2.閉式冷卻塔的作業原理
         閉式冷卻塔技能是一種“風”冷和“水”冷相結合的技能,這種設備直接將冷凝器放在冷卻塔中,使兩者緊密地結合起來。
    閉式冷卻塔運用的是蒸騰冷卻原理,首要運用水蒸騰吸收潛熱而使制冷劑蒸汽或汽輪機乏汽凝聚。它格外適用于缺水區域,在氣
    候枯燥處更為有用。閉式冷卻塔的構造如圖1所示。它首要由換熱器、水循環體系及風機三有些構成,在箱體內裝有蛇形冷卻管,
    管組上面為噴水設備。制冷劑蒸汽或汽輪機乏汽從蛇形冷卻管上面進入管內,冷凝液體則經集液管流入儲液器中(在火電廠中冷凝
    液將流入熱井中),管內介質冷凝冷卻時放出的熱量使噴淋水蒸騰??諝庠陲L機作用下從箱體下部進入,上部排出,當空氣溫度低
    于水溫時風機還能夠起到必定的冷卻作用。冷卻水用循環水泵壓送到蛇形冷卻管的上方,經噴嘴噴淋后,沿蛇形冷卻管的外表構成
    水膜層下賤。水受熱后一有些成為蒸汽由空氣帶走,未蒸騰的噴淋水落入下面的水池中,經水泵再送至噴嘴循環運用。水池中有浮
    球閥調理彌補水量,使之保持必定的水位。
         噴嘴上面一般裝有擋水板,阻撓被空氣帶出的水滴。有時在擋水板上設有預冷管組,這么可使進入淋水管的蒸汽溫度下降,有
    利于削減外外表結垢,增強傳熱作用。閉式冷卻塔用軟水或經軟化處理的水。吸風機的長處是使箱內保持負壓,水的蒸騰溫度低
    ;缺陷是濕潤和帶有水滴的空氣流經風機,使風機的零件易于腐蝕損壞。
    由此可見,閉式冷卻塔的傳熱、傳質進程由兩步構成:①管內蒸汽凝聚時放出的熱量經過管壁及塵垢傳給管外的水膜,傳熱的驅
    動力來自于管內蒸汽和水膜的溫差;②熱量再經過水膜與空氣的熱質交流傳給空氣,傳熱的驅動力取決于兩者的焓差。
    3. 閉式冷卻塔與水冷卻體系的熱力功能對比
    在電廠的冷卻體系中,相對于空冷體系及水冷體系,選用閉式冷卻塔具有如下長處:
         (1)節省能量。閉式冷卻塔的傳熱量是空氣濕球溫度的函數,而空冷式冷凝器的傳熱量是干球溫度的函數。因為濕球溫度
    一般比干球溫度低,加上水膜與金屬壁面的傳熱系數大和風機發生的部分負壓作用,因此選用閉式冷卻塔的冷凝溫度遠低于空冷
    式。
    閉式冷卻塔同帶冷卻水塔的水冷式冷卻體系相比,它把汽輪機乏汽的熱量直接傳到周圍空氣中去,而在水冷式冷卻體系中,熱量
    有必要先在凝汽器中傳遞給冷卻水,然后再由循環水帶到冷卻塔中,最終傳到周圍空氣中去。因為只要一次傳熱,所以選用蒸騰式冷
    凝器的冷凝溫度較低。冷凝溫度的下降,致使蒸汽冷凝壓力下降,這么機組的能耗下降,全部火電廠的熱經濟性可進步。從表2中可
    以看出,當選用閉式冷卻塔時,郎肯循環的熱效率相對于水冷卻式進步了8.6%,一起其循環凈功和汽耗率都有所下降。
         (2)節省用水。閉式冷卻塔充分運用水的汽化潛熱,這與空冷式和水冷式運用空氣或水的顯熱來吸收熱量徹底不一樣??绽涫嚼?br style="white-space: normal;"/>凝器雖然不必水源,但需要消耗更多的機組和冷凝功耗。一般水冷式冷凝器中每千克冷卻水能帶走16.7~25.1 kJ的熱量,而1 kg水
    在常壓下蒸騰能帶走約2400 kJ的熱量,因此閉式冷卻塔的理論耗水量只為一般水冷式冷凝器的1%,實際上因為吹散丟失、排污換
    水等原因,耗水量約為一般水冷式冷凝器的5%~10[7]。一般彌補的水量僅為水冷式的1/25~1/50。閉式冷卻塔格外適用于缺水地
    區,在氣候枯燥處更為有用。
         (3)運轉費用削減。和傳統的冷卻水塔循環供水冷卻體系相對比,閉式冷卻塔運用較少的循環水,且循環水的處理較簡略
    。一起又因為風機和水泵的耗能減小,保護較簡單,所以其運轉費用大大下降。
    恰是考慮到節省用水和體系的能耗低這些長處,所以在我國,把閉式冷卻塔運用在火電廠的冷卻體系中有其必要性,尤其在水源缺乏
    的西部區域更是如此。
    下面兩個實例闡明國外把閉式冷卻塔運用在電廠冷卻體系中的狀況。
    4.兩個實例
         (1)加拿大“TransAlta”能源公司的聯合發電體系選用了蒸汽輪機和燃氣輪機聯合循環發電,閉式冷卻塔作為電力體系的
    一有些,用來冷卻汽輪機排出的蒸汽。電廠宣布的75MW電力供“Ontario Hydro”運用。另外,來自體系的熱蒸汽供鄰近的一家汽車
    制造商運用。因為兩家用戶不一樣的需要,致使蒸汽冷負荷發生較大的動搖,而美國巴爾的摩公司生產的V型閉式冷卻塔在全年運轉
    條件下能夠適用于這種狀況。
    空氣和噴淋水以逆流的方法流過蛇形冷卻管外表,這么可使較少數的水蒸騰到空氣中去。蒸汽冷凝為液體由下部流出,直接排入電
    力體系的熱井中,再由凝聚水泵送入鍋爐中參與下一次循環。
        冷凝參數:進口空氣的濕球溫度22.8℃,蒸汽流量31.5kg/s,冷凝肯定壓力10.16kPa。設備:兩臺電機功率為1.23kW的風機,
    兩臺電機功率為1kW的噴淋水泵(其中一臺備用),混凝土逆流式冷卻塔,帶有組合式空氣排出器體系。
         (2)在美國弗吉尼亞“Tradewinds”公司鋸木場的發電體系中,鍋爐發生的水蒸汽送到一臺枯燥爐中運用。因為枯燥爐所需
    要的蒸汽在很大范圍內改變,給充分運用蒸汽供給了也許??菰餇t運用有余的蒸汽以低壓力送給蒸汽發電體系,閉式冷卻塔用來
    冷凝汽輪機排出的蒸汽。電廠容量為900kW,宣布的電供鋸木場運用。冷卻設備選用的是閉式冷卻塔.
        噴淋水泵以0.407 m3/(min·m2)的速率把冷卻水送到閉式冷卻塔的上部??諝夂退皂樍鞯姆绞搅鬟^冷卻盤管,這么能夠減
    小“干區”的空間。蒸汽冷凝為液體由下部流出,直接排入電力體系的熱井中,再由凝聚水泵送入鍋爐中參與下一次循環,未凝聚
    的蒸汽被組合式空氣排出器帶走。熱水流到濕板面和吸入的冷空氣進行熱質傳遞,然后被預冷,最終流回水池。預冷增大了水和工
    質間的溫差,這么能夠減小冷卻盤管的尺度,進步冷卻作用。
    冷凝參數:進口空氣的濕球溫度26℃,蒸汽流量2.27 kg/s,冷凝肯定壓力13.54kPa,冷凝溫度51.8℃。
    風機和水泵的耗功為25.7 kW。
    5.對幾個問題的討論
         上述剖析闡明,把閉式冷卻塔用在電廠冷卻體系中有其必要性和可行性,但在我國推行運用應留意以下幾個問題:
         (1)閉式冷卻塔的開展首先應留意理論立異和完善,尋求新理論的突破。高效傳熱管的研發、管型的改善和管外表性質的
    改造是閉式冷卻塔開展的一個首要方面[7]。格外是當電廠凝汽器由管外冷凝改用管內冷凝后,其傳熱功能和構造發生了很大的變
    化,在這些方面更需要有理論的輔導和立異。
         (2)火電廠中閉式冷卻塔要冷卻的工質是水蒸氣或天然氣,而我國現在用在石油化工和制冷設備上的閉式冷卻塔所冷卻
    的工質是氨、氟里昂或碳氫化合物。要使閉式冷卻塔在火電廠中得到運用,就有必要依據水蒸氣或天然氣自身的性質特色,請求冷
    卻體系在流程組織、構造規劃及運轉操作等方面與之相適應。
         (3)因為我國幅員遼闊,各地氣候條件有很大區別,而閉式冷卻塔的冷凝作用受氣候條件影響較大,所以應結合我國本地
    實情來規劃閉式冷卻塔。
    6.定論
         閉式冷卻塔具有節省能量、節省用水和運轉費用低一級特色,其功能受氣候條件的影響很大。對節省能源已火燒眉毛的我國來說,
    把閉式冷卻塔用在火電廠的冷卻體系中有其必要性,尤其是在氣候枯燥區域。國外成功的運用實例闡明,閉式冷卻塔用在火電

    廠的冷卻體系中是可行的。


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