汽輪機組強迫冷卻系統技術方案

一種汽輪機組強迫冷卻系統，用作強迫冷卻汽輪機組高壓缸和中壓缸內的高溫部件；具體包括高壓缸的第一蒸汽管道和去再熱器蒸汽管道、中壓缸的第二蒸汽管道、凝汽器上的真空泵、第一冷空氣管道、第二冷空氣管道、總換熱空氣排出管道、空氣冷卻器；第一蒸汽管道、去再熱器蒸汽管道和第二蒸汽管道分別通過截止閥連接有換熱空氣排出管道；真空泵用作將冷空氣吸入高壓缸和中壓缸內，并將換熱空氣吸出；第一冷空氣管道和第二冷空氣管道用作將冷空氣分別吸入高壓缸和中壓缸內；總換熱空氣排出管道用作匯集各換熱空氣排出管道排出的換熱空氣，并經真空泵排出；空氣冷卻器用作降低總換熱空氣排出管道排出的換熱空氣溫度。它的冷卻效果好、安全可靠性高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及汽輪機組的冷卻系統，具體是一種汽輪機組強迫冷卻系統。
技術介紹
汽輪機組在運行過程中一旦出現故障，就需要停機并打開高、中壓缸進行檢修，但是，通常開缸要求的溫度是，高、中壓缸的第一級后溫度低于150°C。由于汽輪機組在運行過程中，高、中壓缸內的各部件均被加熱至遠大于150°C的高溫，在這種狀況下，若要達到開缸要求，那么需要汽輪機組的高、中壓缸自然冷卻約6 10天左右，這使得汽輪機組檢修的開缸等待時間過長，嚴重影響汽輪機組的可用性，進而影響企業生產效益，增加企業生產成本。此外，隨著出于提高汽輪機組運行熱效率的考慮，近些年來，制造的汽輪機組在選擇材料時，主要選用的是優質保溫材料，這在很大程度上改善了汽輪機組的保溫性能，提高了汽輪機組的運行熱效率，但這種保溫性能好的汽輪機組在停機檢修時，開缸等待的時間更長。為了提高汽輪機組的可用性，并提高企業生產效益，降低企業生產成本，需要采用強迫冷卻的冷卻技術，縮短汽輪機組檢修的開缸等待時間。目前，用作汽輪機組強迫冷卻的冷卻技術主要有蒸汽冷卻法、壓縮空氣冷卻法和抽真空冷卻法三種。其中，蒸汽冷卻法是依靠蒸汽所具有的較大比熱容和放熱系數，以低溫低壓的蒸汽可獲得較高的冷卻速度。但是，蒸汽在冷卻過程中，因與汽輪機組高、中壓缸內的高溫部件換熱，會產生凝結水，從而導致汽輪機組進水，為了避免凝結水的現象，要求冷卻蒸汽始終具有合適的過熱度，這一要求直接增大了蒸汽過熱度的控制難度；而且，更為嚴重的是，采用蒸汽冷卻，易使高、中壓缸產生局部溫降過快、熱應力偏大的現象，從而影響汽輪機組的使用壽命，安全可靠性低；此外，蒸汽冷卻法需要依靠蒸汽供應系統投入運行，這直接增加了汽輪機組的檢修成本，不夠實用。故此，該蒸汽冷卻法在實際應用過程中相對較少用。壓縮空氣冷卻法是采用電廠壓縮空氣系統，將0.5 0.8MPa的空氣經電加熱器加熱后引入汽輪機組內，順流或逆流冷卻高、中壓缸通流；該壓縮空氣冷卻法控制靈活、效果直接，應用較為普遍。但是，該壓縮空氣冷卻法不僅需要設置專門的加熱裝置，而且在實際運行中，空氣很難加熱到設計溫度，可靠性較差，甚至會影響汽輪機組的安全；此外，該壓縮空氣冷卻法存在投入時消耗壓縮空氣量大、使用氣量達到電廠壓縮空氣系統極限、中壓缸后期冷卻效果差、高壓缸逆流時漏氣等問題，進而影響冷卻效果和鄰機運行安全性。故此，該壓縮空氣冷卻法的安全隱患大。抽真空冷卻法是利用汽輪機組的凝汽器真空泵或額外設置的真空泵，將外界冷空氣吸入至汽輪機組的高、中壓缸內，實現冷卻通流。該抽真空冷卻法若在高、中壓缸內順向流動冷卻，會使高溫進汽部分的溫差大、熱應力高，同時越往后空氣冷卻能力越差，冷卻效果受影響；若在高、中壓缸內逆向流動冷卻的話，則高壓缸存在高排逆止閥漏氣的現象，將低壓缸及流通管內的熱量帶入中壓缸內通流，不僅冷卻效果差，而且會增加冷卻負荷，冷卻負荷增加勢必要求真空泵的容量增大，這是凝汽器的真空泵難以滿足的，同時，逆向流動冷卻要求所有抽氣均需從高壓缸和中壓缸的第一級后才引出，這勢必會要求排氣口的口徑增大；此外，在冷卻過程中，存在須維持凝汽器的真空、汽輪機組的軸封蒸汽參數不易控制等問題。故此，該抽真空冷卻法在實際應用過程中未得到廣泛的應用。
技術實現思路
本專利技術的目的在于:針對上述汽輪機組的檢修現狀及現有技術的不足，在不影響汽輪機組安全性的前提下，提供一種操作容易、實現雙流(順流和逆流)冷卻、冷卻效果理想、安全可靠、經濟實用的汽輪機組強迫冷卻系統。本專利技術采用的技術方案是:一種汽輪機組強迫冷卻系統，用作強迫冷卻汽輪機組高壓缸和中壓缸內的高溫部件；所述冷卻系統包括:高壓缸的第一蒸汽管道和去再熱器蒸汽管道，所述第一蒸汽管道通過截止閥連接有第二換熱空氣排出管道，所述去再熱器蒸汽管道通過截止閥連接有第一換熱空氣排出管道；中壓缸的第二蒸汽管道，所述第二蒸汽管道通過截止閥連接第四換熱空氣排出管道，第四換熱空氣排出管道處在中壓缸的前部，第五換熱空氣排出管道處在中壓缸的后部；凝汽器上的真空泵，所述真空泵用作將外界冷空氣吸入至高壓缸和中壓缸內，并將高壓缸和中壓缸內的換熱空氣吸出，在真空泵上通過截止閥連接有總換熱空氣排出管道； 第一冷空氣管道，所述第一冷空氣管道通過截止閥連接在高壓缸的通流中部，第一冷空氣管道在凝汽器上的真空泵作用下，將外界冷空氣吸入高壓缸內，利用冷空氣與高壓缸內的高溫部件換熱； 第二冷空氣管道，所述第二冷空氣管道通過截止閥連接在中壓缸的通流中部，第二冷空氣管道在凝汽器上的真空泵作用下，將外界冷空氣吸入中壓缸內，利用冷空氣與中壓缸內的高溫部件換熱； 總換熱空氣排出管道，所述總換熱空氣排出管道連接第一換熱空氣排出管道、第二換熱空氣排出管道、第四換熱空氣排出管道和第五換熱空氣排出管道，用作將第一換熱空氣排出管道、第二換熱空氣排出管道、第四換熱空氣排出管道和第五換熱空氣排出管道排出的換熱空氣匯集排出； 空氣冷卻器，所述空氣冷卻器連接在總換熱空氣排出管道上，在空氣冷卻器上通過截止閥連接有冷卻水管道，通過截止閥和疏水閥連接有冷凝水排出管道，空氣冷卻器通過冷卻水與總換熱空氣排出管道排出的換熱空氣換熱，降低換熱空氣溫度。所述高壓缸和中壓缸之間的事故排放閥管道上通過截止閥連接有第三換熱空氣排出管道，第三換熱空氣排出管道連接在總換熱空氣排出管道上。所述截止閥是由串聯在一起的電動截止閥和手動截止閥組成；所述高壓缸和中壓缸內，以及總換熱空氣排出管道上，分別設有熱電偶；所述冷卻系統還包括有PLC控制器，PLC控制器用作接收各個熱電偶傳來的溫度數據，并調節、控制各個調節閥的開度和電動截止閥的開關。 所述PLC控制器與DCS監控系統連接。所述總換熱空氣排出管道上的熱電偶為兩個，分別布置在空氣冷卻器前、后兩端的總換熱空氣排出管道上。所述第二換熱空氣排出管道和第四換熱空氣排出管道上分別設有氣動調節閥。所述第一冷空氣管道和第二冷空氣管道上分別設有空氣濾網。本專利技術的有益效果是: 1.上述冷卻系統基于抽真空冷卻法，利用汽輪機組凝汽器上的真空泵實現冷空氣吸入及換熱空氣的排出；冷空氣從高壓缸和中壓缸的中部通流處分別吸入，使冷空氣在高壓缸和中壓缸內實現雙流(順流和逆流)冷卻，減小進汽部分高溫部件與冷卻空氣間的溫差，冷卻效果理想，同時降低了高壓缸和中壓缸的熱應力，確保不會影響汽輪機組的安全性，安全可靠；而且換熱空氣的排出采用雙側排氣(高壓缸的兩側和中壓缸的兩側)，這種排氣方式不僅確保了換熱空氣逆向流動的流量足夠，減小了排氣口的口徑，還能繞過無需冷卻的低壓通流，減少了冷卻系統帶走的熱量，降低了凝汽器真空泵的負荷，使凝汽器的真空泵滿足作業要求； 2.上述冷卻系統采用成熟的PLC控制器，能夠有效實現自動化操作，操作容易、方便，使高壓缸和中壓缸的通流溫度下降率穩定控制在4 5°C /h范圍內，確保冷卻效果，提高冷卻效率(一臺普通汽輪機組在冷卻3 4天時，即能達到開缸要求)，極大的縮短了開缸等待時間，進而提高了汽輪機組的檢修效率及企業生產效益，降低了企業生產成本；采用的PLC控制器與DCS監控系統連接，可以對整個冷卻過程實現實時、有效的監控，可控性強，自動化程度高； 3.利用高壓缸和中壓缸之間的事故排放閥管道引出換熱空氣的排出管道，使最高溫度部件可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種汽輪機組強迫冷卻系統，用作強迫冷卻汽輪機組高壓缸（HP）和中壓缸（IP）內的高溫部件；其特征在于，所述冷卻系統包括：高壓缸（HP）的第一蒸汽管道（3）和去再熱器蒸汽管道（1），所述第一蒸汽管道（3）通過截止閥連接有第二換熱空氣排出管道（11），所述去再熱器蒸汽管道（1）通過截止閥連接有第一換熱空氣排出管道（10）；中壓缸（IP）的第二蒸汽管道（15），所述第二蒸汽管道（15）通過截止閥分別連接有第四換熱空氣排出管道（13）和第五換熱空氣排出管道（14），第四換熱空氣排出管道（13）處在中壓缸（IP）的前部，第五換熱空氣排出管道（14）處在中壓缸（IP）的后部；凝汽器（CE）上的真空泵（4），所述真空泵（4）用作將外界冷空氣吸入至高壓缸（HP）和中壓缸（IP）內，并將高壓缸（HP）和中壓缸（IP）內的換熱空氣吸出，在真空泵（4）上通過截止閥連接總換熱空氣排出管道（5）；第一冷空氣管道（8），所述第一冷空氣管道（8）通過截止閥連接在高壓缸（HP）的通流中部，第一冷空氣管道（8）在凝汽器（CE）上的真空泵（4）作用下，將外界冷空氣吸入高壓缸（HP）內，利用冷空氣與高壓缸（HP）內的高溫部件換熱；第二冷空氣管道（9），所述第二冷空氣管道（9）通過截止閥連接在中壓缸（IP）的通流中部，第二冷空氣管道（9）在凝汽器（CE）上的真空泵（4）作用下，將外界冷空氣吸入中壓缸（IP）內，利用冷空氣與中壓缸（IP）內的高溫部件換熱；總換熱空氣排出管道（5），所述總換熱空氣排出管道（5）連接第一換熱空氣排出管道（10）、第二換熱空氣排出管道（11）、第四換熱空氣排出管道（13）和第五換熱空氣排出管道（14），用作將第一換熱空氣排出管道（10）、第二換熱空氣排出管道（11）、第四換熱空氣排出管道（13）和第五換熱空氣排出管道（14）排出的換熱空氣匯集排出；空氣冷卻器（C1），所述空氣冷卻器（C1）連接在總換熱空氣排出管道（5）上，在空氣冷卻器（C1）上通過截止閥連接有冷卻水管道（7），通過截止閥和疏水閥連接有冷凝水排出管道（6），空氣冷卻器（C1）通過冷卻水與總換熱空氣排出管道（5）排出的換熱空氣換熱，降低換熱空氣溫度。...

【技術特征摘要】
1.一種汽輪機組強迫冷卻系統，用作強迫冷卻汽輪機組高壓缸(HP)和中壓缸(IP)內的高溫部件；其特征在于，所述冷卻系統包括: 高壓缸(HP)的第一蒸汽管道(3)和去再熱器蒸汽管道(1)，所述第一蒸汽管道(3)通過截止閥連接有第二換熱空氣排出管道(11)，所述去再熱器蒸汽管道(I)通過截止閥連接有第一換熱空氣排出管道(10); 中壓缸(IP)的第二蒸汽管道(15)，所述第二蒸汽管道(15)通過截止閥分別連接有第四換熱空氣排出管道(13)和第五換熱空氣排出管道(14)，第四換熱空氣排出管道(13)處在中壓缸(IP)的前部，第五換熱空氣排出管道(14)處在中壓缸(IP)的后部； 凝汽器(CE)上的真空泵(4)，所述真空泵(4)用作將外界冷空氣吸入至高壓缸(HP)和中壓缸(IP)內，并將高壓缸(HP)和中壓缸(IP)內的換熱空氣吸出，在真空泵(4)上通過截止閥連接總換熱空氣排出管道(5)； 第一冷空氣管道(8)，所述第一冷空氣管道(8)通過截止閥連接在高壓缸(HP)的通流中部，第一冷空氣管道(8)在凝汽器(CE)上的真空泵(4)作用下，將外界冷空氣吸入高壓缸(HP)內，利用冷空氣與高壓缸(HP)內的高溫部件換熱； 第二冷空氣管道(9)，所述第二冷空氣管道(9)通過截止閥連接在中壓缸(IP)的通流中部，第二冷空氣管道(9)在凝汽器(CE)上的真空泵(4)作用下，將外界冷空氣吸入中壓缸(IP)內，利用冷空氣與中壓缸(IP)內的高溫部件換熱； 總換熱空氣排出管道(5)，所述總換熱空氣排出管道(5)連接第一換熱空氣排出管道(10)、 第二換熱空氣排出管道(11)、第四換熱空氣排出管道(13)和第五換熱空氣排出管道(14)，用作將第一換熱空氣排出管道(10)、第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史宣平，朱志堅，方宇，潘家成，劉金芳，許曄，譚銳，唐清舟，魏小龍，薛軍，
申請(專利權)人：東方電氣集團東方汽輪機有限公司，
類型：發明
國別省市：