CN114856734B - 一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，包括乏汽进汽管、冷却水进水管、冷却水出水管、凝结水出水管、板式换热器、凝结水罐、凝结水泵与抽真空装置；汽轮机乏汽经过乏汽进汽管进入板式换热器；冷却水经过冷却水进水管与冷却水出水管进出板式换热器；蒸汽凝结水经过板式换热器上的凝结水出水管流出，进入凝结水罐，之后再经过与凝结水罐底部连接的凝结水泵流出；凝结水排水管最高点与抽真空装置连接，通过抽真空装置调节板式换热器内压力大小，以及将不凝气体抽出至抽真空装置外部。本发明主要通过板式换热器与抽真空装置实现解决乏汽的冷凝和不凝气体的排出问题，从而提高了汽轮机真空度和有效利用乏汽能量。
Description
技术领域
本发明涉及发电厂及其他使用汽轮机的工业行业技术领域，尤其涉及一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***。
背景技术
目前，国内大部分的火力发电厂机组，采用汽轮机拖动发电机发电。同时，汽轮机作为一种具有广泛使用功能的动力机械，也在石油化工等行业用作驱动泵、风机、压缩机等设备。是一种使用广泛的机械设备。通常汽轮机是用水蒸气或者其他工质的蒸汽(如朗肯循环的低沸点工质蒸汽)进行驱动其他设备。当蒸汽释放出热势能后，从汽轮机排出，通常称为乏汽。此时，通常采用凝汽器等设备对乏汽进行冷凝回收。现有的凝汽器通常采用管式换热器结构，管式凝汽器的工作表现，直接影响了汽轮机的排汽真空度和乏汽余热的回收。
现有的管式换热器体积大，不能完全逆流换热，所以实现小端差困难。由于无法拆开，清洗不方便，污损后换热效果差。当管式换热器增容时，不能通过添加板片增容，只能重新制作或者增加台数，且维修需要空间较大，存在诸多不便。
因此，有必要对现有技术进行进一步地改进乏汽的回收处理。
发明内容
本发明之目的是提供一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，能够解决现有技术基于管式换热器体积大、不能完全逆流换热以及实现小端差困难的技术问题。
本发明提供一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，包括乏汽进汽管、冷却水进水管、冷却水出水管、凝结水出水管、板式换热器、凝结水罐、凝结水泵与抽真空装置；
汽轮机乏汽经过所述乏汽进汽管进入所述板式换热器；
冷却水经过所述冷却水进水管与冷却水出水管进出所述板式换热器；
蒸汽凝结水经过所述板式换热器上的所述凝结水出水管流出，进入所述凝结水罐，之后再经过与所述凝结水罐底部连接的所述凝结水泵流出；
所述凝结水排水管最高点与所述抽真空装置连接，通过所述抽真空装置调节所述板式换热器内压力大小，以及将不凝气体抽出至所述抽真空装置外部。
进一步地，所述凝结水罐上设置有液位计，所述液位计用于监测液位值；所述凝结水泵与凝结水排水开关相连接；
在所述液位计监测到液位低于低位阈值时，将所述凝结水泵与凝结水排水开关全部关闭；
在所述液位计监测到液位高于高位阈值时，将所述凝结水泵与凝结水排水开关全部打开。
进一步地，所述乏汽进汽管与所述凝结水罐之间设置有平衡管，所述平衡管用于调节所述凝结水罐内的压力大小。
进一步地，所述凝结水排水管最高点与所述抽真空装置之间通过抽真空管连接，所述抽真空管上设置有空气调节阀。
进一步地，所述乏汽进汽管和抽真空管上均设置有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述乏汽进汽管内压力和所述抽真空管内的真空度，通过压力比对反馈给所述空气调节阀来调节空气进入量，进而调节所述抽真空管内的真空度。
进一步地，所述抽真空装置为真空泵、射汽抽气器或集中抽真空管路。
进一步地，还包括控制装置，所述控制装置与所述液位计连接，通过接收所述液位计监测到的液位值来判断液位是否低于低位阈值，或者是否高于高位阈值，进而控制所述凝结水泵与凝结水排水开关同时关闭或打开。
进一步地，所述凝结水泵设置为变频调节式凝结水泵。
进一步地，所述凝结水排水开关设置为调节阀；所述平衡管上设置有调节阀。
进一步地，所述板式换热器的顶部连接有抽真空管路支路，并设有调节阀，所述抽真空管路支路一端与所述板式换热器顶部连接，另一端与所述抽真空管或所述抽真空装置连接。
本发明的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明提供了一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，它可以用于汽轮机乏汽冷凝***，也可以用于汽轮机乏汽热回收，为汽轮机提供良好真空度，并在需要的时候回收乏汽热量，从而提高汽轮机作功效率和有效回收热量，更加符合国家节能降耗和双碳环保的目标。
2、本发明的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***可以用作为凝汽器，热网前置凝汽器，生水加热器、热水制备等用途，也可以基于现有管式凝汽器***的增容，补充，加强。该装置也可以作为板式换热器允许温度压力范围内的含有不凝气体蒸汽的冷凝和热回收使用。
3、本发明有效地保证和提高了乏汽的冷却及汽轮机的真空度，同时便于回收乏汽中的热量，达到节能的目的。
4、本发明解决了乏汽的冷凝和不凝气体的排出问题，从而提高了汽轮机真空度和有效利用乏汽能量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅用于解释本发明的构思。
图1为本发明的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***的结构示意图。
附图标记汇总：
1、乏汽进汽管 2、冷却水进水管 3、冷却水出水管
4、凝结水出水管 5、板式换热器 6、凝结水罐
7、凝结水泵 8、液位计 9、凝结水排水开关
10、平衡管 11、抽真空管 12、空气调节阀
13、抽真空装置 14、乏汽进汽管路调节阀
15、板式换热器乏汽侧最高点抽真空管路支路调节阀
16、抽真空管路总调节阀 17、平衡管路段调节阀
P11-P18、压力传感器
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部分的结构，各附图之间不一定按照相同的比例绘制。相同或相似的参考标记用于表示相同或相似的部分。
本发明提出一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其中汽轮机包括电站、化工、钢铁等重工业。电站可以包括燃煤电站、燃气电站、垃圾焚烧电站、生物质电站、核电站、光热电站等热力发电站，化工和钢铁等其他行业汽轮机使用也比较广泛。
本发明的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***主要用于汽轮机排出乏汽的冷凝，如图1所示，包括乏汽进汽管1、冷却水进水管2、冷却水出水管3、凝结水出水管4、板式换热器5、凝结水罐6、凝结水泵7与抽真空装置13。汽轮机乏汽经过所述乏汽进汽管1进入所述板式换热器5；冷却水经过所述冷却水进水管2与冷却水出水管3进出所述板式换热器5；蒸汽凝结水经过所述板式换热器5上的所述凝结水出水管4流出，进入所述凝结水罐6，之后再经过与所述凝结水罐6底部连接的所述凝结水泵7流出，输送进入凝汽器或者其他***。所述凝结水罐6顶部与所述抽真空装置13连接，通过所述抽真空装置13调节所述板式换热器5内压力大小，以及将不凝气体抽出至所述抽真空装置13外部。
乏汽进汽管1上设置有乏汽进汽管路调节阀14。
本发明可以几乎100％回收乏汽成冷凝水达到节水效果，同时通过板式换热器5另一侧冷却水吸收乏汽热量。本发明可以比其他形式的凝汽器保持更好的清洁便利，达到更好的端差，保持更好的真空度，同时使用冷却水量更少，冷却水温度提升更高。
本发明通过抽真空装置13可以将乏汽中的不凝气体排出，从而可以保持良好的真空度。
在本发明的进一步实施例中，所述凝结水罐6上设置有液位计8，所述液位计8用于监测液位值；所述凝结水泵7与凝结水排水开关9相连接，凝结水排水开关9设置在凝结水泵7之后。在所述液位计8监测到液位低于低位阈值时，将所述凝结水泵7与凝结水排水开关9全部关闭；在所述液位计8监测到液位高于高位阈值时，将所述凝结水泵7与凝结水排水开关9全部打开。在所述液位计8监测到液位高于低位阈值低于高位阈值时则控制凝结水泵7处于非最大负荷运行状态。通过液位信号，控制凝结水泵7的排水量，达到控制排出凝结水的流量大小。当液位计8高位报警时，凝结水泵7与凝结水排水开关9需要全开，持续的报警将导致停机。凝结水排水开关9可以设置为调节阀，和凝结水泵7一起参与到排水量的控制过程中。尤其在凝结水泵7不采用变频的定量排水工况工作时。
凝结水泵7出口方向有凝结水排水开关9，凝结水排水开关9可以根据液位信号进行开关或者调节。通过液位信号，控制凝结水泵7与凝结水排水开关9的启停和排出凝结水的强度大小，使凝结水罐6中的液位保持在设定值。
其中，所述凝结水泵7设置为变频调节式凝结水泵7，或者其他类似可调节形式。所述凝结水排水开关9设置为调节阀，以进一步调节液位。凝结水排水开关9具有单独接受指令关闭的功能，在关闭时能够防止逆向工质流向凝结水泵7方向。
本发明的基于板式换热器5的汽轮机乏汽冷凝***还包括控制装置，所述控制装置与所述液位计8连接，通过接收所述液位计8监测到的液位值来判断液位是否低于低位阈值，或者是否高于高位阈值，进而控制所述凝结水泵7与凝结水排水开关9同时关闭或打开。或者，当液位计8监测到的液位值来控制所述凝结水泵7的排水量。
在本发明的进一步实施例中，所述乏汽进汽管1与所述凝结水罐6之间设置有平衡管10，所述平衡管10用于调节所述凝结水罐6内的压力大小。进一步地，所述平衡管10上设置有可控的平衡管路段调节阀17。
在本发明的进一步实施例中，所述凝结水出水管4最高点与所述抽真空装置13之间通过抽真空管11连接，所述抽真空管11上设置有空气调节阀12和抽真空管路总调节阀16。空气调节阀12用于调节抽真空管路侧空气进气量的，抽真空管路总调节阀16用于调节抽真空管路中真空度强度的大小，在***发生故障时将抽真空装置13与***其它部件进行隔离设置。其中，凝结水管中排出的为纯液态或蒸汽、凝结水与不凝气体中至少两种的混合物。
在本发明的进一步实施例中，本发明的基于板式换热器5的汽轮机乏汽冷凝***中所述乏汽进汽管1和抽真空管11上分别设置有压力传感器P11与P12，所述压力传感器P11与P12分别用于测量所述乏汽进汽管1内压力和所述抽真空管11内的真空度，通过压力比对反馈给所述空气调节阀12来调节空气进入量，进而调节所述抽真空管11内的真空度。
其中，凝结水罐6位于板式换热器5下部布置并设置一定的高度差。所述凝结水出水管4一端与所述板式换热器5的凝结水出水口连接，另一端与凝结水罐6顶部连接，在凝结水出水管4最高点处连接有抽真空装置13。板式换热器5的顶部连接有抽真空管路支路，该抽真空管路支路一端与所述板式换热器5顶部连接，另一端与所述抽真空管11或所述抽真空装置13连接。如图1所述，在抽真空管路支路上设置有板式换热器乏汽侧最高点抽真空管路支路调节阀15，在***运行时，所述板式换热器乏汽侧最高点抽真空管路支路调节阀15可以自动调节开度直至关断。
所述乏汽进汽管1的管路上设置压力传感器P11，所述凝结水出水管4的最高点连接的抽真空管路上设置有压力传感器P12，所述凝结水出水管4与凝结水罐6连接的管路上设置有压力传感器P14，所述凝结水罐的最高点与最低点处分别设置有压力传感器P17与P18，所述抽真空管路支路上设置有压力传感器P13，所述抽真空装置13的抽真空吸入口处设置有P15，所述凝结水排水开关9之后设置有压力传感器P16。
当凝结水泵7打开时，凝结水排水开关9也打开。当凝结水泵7关闭时，凝结水排水开关9也关闭。通过压力传感器P16可以判断凝结水泵7、凝结水排水开关9的开闭状态。当凝结水泵7为常量泵，排水量不可调时，凝结水排水开关9可以根据液位计LI 8由控制装置派发指令进行调节，从而达到合适的排水量。压力传感器P17、压力传感器P18可以作为对液位计8的补充判断。
当***启动前，抽真空装置13开始对整个***进行抽真空。凝结水排水开关9关闭，乏汽进汽管调节阀14关闭。板式换热器乏汽侧最高点抽真空管路支路调节阀15打开、空气调节阀12关闭，通过压力传感器P11-P15可以判断抽真空的真空度，并于压力传感器P16进行比较，乏汽进汽管调节阀14可以根据工作负荷进行开度调节，从而调节乏汽的进汽量。
当***开始正常工作之前需要进行抽真空，板式换热器乏汽侧最高点抽真空管路支路调节阀15可以打开，便于正常快速抽真空。其真空度可由压力传感器P13读取，同时与压力传感器P12、P14与P15进行比较。当***正常工作后，板式换热器乏汽侧最高点抽真空管路支路调节阀15可关闭或者通过压力传感器P13的数值判断是否进行开度的调节。
当抽真空装置开始工作时，抽真空管路总调节阀16打开，可根据压力传感器P15与P12、P13进行比较判断开关状态和调节开度。当抽真空装置停止工作，抽真空管路总调节阀16应关闭，乏汽进汽管路调节阀14关闭，此时如工况需要，抽真空管路总调节阀16、凝结水排水开关9，乏汽进汽管路调节阀14，一起将***与外部***隔离开。
压力传感器P14通过压力反馈，可以判断凝结水出水管4垂直管路段的内部积液情况，P17、P18分别测量凝结水罐6顶部和底部压力，从而调节凝结水罐6内压力，利于排水。
抽真空装置13产生真空，将凝结水出水管4中排出的不凝气体吸出，并使气体部分保持需要的真空度。抽真空管11上设置有空气调节阀12，通过调节空气吸入量来调节抽真空管11的真空度和压力，其真空度可以由抽真空管11上的压力传感器P12测定并与压力传感器P11比对给空气调节阀12做出相应动作。
进一步地，所述抽真空装置13为真空泵、射汽抽气器、射水抽气器、更大***的集中抽真空管路或者其他抽真空装置13，以达到保持真空度和抽取不凝结气体排出的目的。
通过在凝结水出水管4顶部设置抽真空装置13，可以将凝结水出水管路上端保持一定的真空度，同时将吸出的不凝气体抽出到抽真空装置13并排出。该***解决了乏汽的冷凝和不凝气体的排出问题，从而提高了汽轮机真空度和有效利用乏汽能量。
本发明提供的基于板式换热器5的汽轮机乏汽冷凝***，其采用不少于一台的板式换热器5，可以由一套这样的***单独工作，即使采用一套***多台换热器，仍然无法满足冷凝乏汽量时，可以在一个工位由多套***平行并联工作，实现完成对汽轮机乏汽的冷凝，也可以作为现有汽轮机凝汽器等冷凝设备的助力和提高补充。由于板式换热器5逆流换热，水量相对少，端差做到更小，也便于拆装、扩容与清洗，从而最大限度地提高真空度，进一步提高汽轮机的作功效率。同时，由于板式换热器5具有端差小，冷却水量少的特点，可以进一步提高冷却水的水温，达到降低冷却水使用量，提高冷却水温度以回用热量的目的。
以上对本发明的一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***的实施方式进行了说明。对于本发明的一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***的具体特征如形状、尺寸和位置可以根据上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据本发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
Claims (8)
1.一种基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，包括乏汽进汽管、冷却水进水管、冷却水出水管、凝结水出水管、板式换热器、凝结水罐、凝结水泵与抽真空装置；
汽轮机乏汽经过所述乏汽进汽管进入所述板式换热器；
冷却水经过所述冷却水进水管与冷却水出水管进出所述板式换热器；
蒸汽凝结水经过所述板式换热器上的所述凝结水出水管流出，进入所述凝结水罐，之后再经过与所述凝结水罐底部连接的所述凝结水泵流出；
所述凝结水出水管最高点与所述抽真空装置连接，通过所述抽真空装置调节所述板式换热器内压力大小，以及将不凝气体抽出至所述抽真空装置外部；
所述凝结水罐上设置有液位计，所述液位计用于监测液位值；所述凝结水泵与凝结水排水开关相连接；
在所述液位计监测到液位低于低位阈值时，将所述凝结水泵与凝结水排水开关全部关闭；
在所述液位计监测到液位高于高位阈值时，将所述凝结水泵与凝结水排水开关全部打开；
所述凝结水出水管底部与所述凝结水罐连接，所述凝结水出水管最高点与所述抽真空装置之间通过抽真空管连接，所述抽真空管上设置有空气调节阀。
2.如权利要求1所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，所述乏汽进汽管与所述凝结水罐之间设置有平衡管，所述平衡管用于调节所述凝结水罐内的压力大小。
3.如权利要求1所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，所述乏汽进汽管和抽真空管上均设置有压力传感器，所述压力传感器用于测量所述乏汽进汽管内压力和所述抽真空管内的真空度，通过压力比对反馈给所述空气调节阀来调节空气进入量，进而调节所述抽真空管内的真空度。
4.如权利要求1所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，所述抽真空装置为真空泵、射汽抽气器或集中抽真空管路。
5.如权利要求1所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置与所述液位计连接，通过接收所述液位计监测到的液位值来判断液位是否低于低位阈值，或者是否高于高位阈值，进而控制所述凝结水泵与凝结水排水开关同时关闭或打开。
6.如权利要求1所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，所述凝结水泵设置为变频调节式凝结水泵。
7.如权利要求2所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，所述凝结水排水开关设置为调节阀，所述平衡管上设置有调节阀。
8.如权利要求1所述的基于板式换热器的汽轮机乏汽冷凝***，其特征在于，所述板式换热器的顶部连接有抽真空管路支路，所述抽真空管路支路一端与所述板式换热器顶部连接，另一端与所述抽真空管或所述抽真空装置连接。
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