[发明专利]塔式直接空冷凝汽器及其塔式直接干冷系统

说明书

技术领域

本发明属于火（核）电厂乏汽干式冷却使乏汽变为凝结水的技术领域，特别涉及一种塔式直接空冷凝汽器及其塔式直接干冷系统。

背景技术

火力发电每发一度电能，采用干式冷却（俗称空冷），比采用湿式冷却节省2.5kg的水。经典的干式冷却系统为下表中的混间、表间和直冷三种系统。由经典的三种系统又派生出下表中其余的六种冷却系统。

发达国家均已改称空冷系统为dry cooling system，目前，中国尚未规范干式冷却的术语，歧义较多，严谨性不足。对于电站冷却，换热器、散热器、凝汽器和湿冷、干冷系统可定义如下：

干式冷却显著的节水效果必然导致系统投资的变大和运行费用的增高。已有干式冷却系统的小缺陷和适配性的不足，迫使人们更换思路，集成各种冷却系统的优点，相互借鉴。

50多年来，全球配备干式冷却的电厂装机容量已达2亿千瓦。中国（主要是近10年来）已建和在建的干冷式发电机组，装机容量也超过1亿千瓦，单机容量从2MW到1000MW大小不等，有千余套干式冷却系统。“以煤换水”的干式冷却发电，煤耗比湿冷高5%（大型机组）到10%（小机组）。中国干式冷却发电，每年节水约10亿吨，需多耗标煤700万吨。随着煤炭价格的不断攀升，发电厂面临既要节水还要节能的两难局面，急需研发新的干式冷却技术。未来20年内，中国至少还将建设1亿千瓦装机总容量的干式冷却发电厂，急需完善关键技术及设备。

ACC系统因系统简单、运行灵活、初投资低，换热次数少而效率高，受到青睐。但随着环保要求的提升，ACC系统噪音扰民凸显；ACC系统对大风的风向（比间冷）敏感，且风扇耗能较大。ACC系统在节能评估上遇到政策瓶颈，还有，一些发电公司的考核指标中强制列入厂用电率[有失公允，应仅考核发电能（煤）耗，较为合理。例如，考核厂用电率，迫使一些电厂的给水泵放弃电力驱动，改用蒸汽驱动]，使得ACC系统在与间冷的方案比选中遇到了前所未有的困难。因此，保留ACC的优点，消除风扇能耗及噪音和降低大风敏感性，为干式冷却的研究明确了方向。

1993年比利时HAMON LUMMUS公司首先提出Natural Draft Condenser的概念，即后来被广泛谈论的NDC系统，它的核心概念就是用自然抽风冷却塔替代ACC系统的风扇强制鼓风。但该研究只停留在空冷凝汽器塔内屋脊水平布置的层面上，简单的说，就是去掉ACC系统的风扇，把ACC摆到冷却塔内。该公司为新疆红雁池二电厂的一台200MW机组配备干式冷却塔的概念设计为：塔全高H＝94m，塔底部直径D＝83m，进风口高度h10m，未能进入实际应用阶段。

1994年德国GEA公司提出Natural Draft Air Cooled Condenser概念，即后来其图形被广泛复制的NDACC系统。1995年10月德国GEA公司为新疆红雁池二电厂的一台200MW机组配备干式冷却塔的初步设计为：塔全高H115m，塔底部直径D127m，进风口高度h14m，空冷凝汽器在塔内仍呈屋脊状水平布置，下部增设有百叶窗，但也未能进入实际应用阶段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种塔式直接空冷凝汽器及其塔式直接干冷系统，以保留ACC系统简单、运行灵活、初投资低，换热次数少而效率高的优点，消除ACC系统风扇能耗、和噪音、降低对风向的敏感性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种塔式直接空冷凝汽器，包括蜗壳状蒸汽分配干管和若干冷凝单元；冷凝单元包括立管、顺流管束、逆流管束和逆流顺流分配斜隔板；立管包括配汽立管和集气管，配汽立管和集气管之间安装有逆流顺流分配斜隔板，配汽立管和集气管竖直设置且集气管位于配汽立管上方；所述立管上倾斜向下安装有第一排管束和第二排管束；第一排管束包括多个安装于配汽立管上的顺流管束和多个安装于集气管上的逆流管束；第二排管管束与第一排管束以配汽立管为中心对称布置；所述配汽立管连接所述蜗壳状蒸汽分配干管；顺流管束和逆流管束平行且间隔设置，相同排的顺流管束和逆流管束倾斜向下的末端均连接至一个凝结水收集立管。

本发明进一步的改进在于：第一排管束和第二排管束构成的八字倾斜状布置。

本发明进一步的改进在于：顺流管束和逆流管束与水平面之间的夹角为α=30～60°。

本发明进一步的改进在于：所述若干冷凝单元环形布置，相邻的冷凝单元共用一个凝结水收集立管。