本发明为电厂冷却系统，该冷却系统包括直接接触冷凝器(11)、具有至少一个散热单元(13)的冷却塔(12)、适用于使冷却水在所述直接接触冷凝器(11)和所述散热单元(13)之间循环的管线(15)和冷却水泵(16)、以及限定与所述散热单元(13)的流动空间顶部邻接的除气空间的除气结构部件(14)。本发明的冷却系统包括适合于在所述除气空间中维持负压的装置。本发明还涉及该冷却系统的操作方法。
1.一种电厂冷却系统，包括直接接触冷凝器(11)、具有至少一个散热单元(13)的冷却塔(12)、适用于使冷却水在所述直接接触冷凝器(11)和所述散热单元(13)之间循环的管线(15)和冷却水泵(16)、和限定与所述散热单元(13)的流动空间顶部邻接的除气空间的除气结构部件(14)，该冷却系统的特征在于包括维持在所述除气空间中的负压的装置。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，维持在所述除气空间中的负压的所述装置包括用于将所述除气结构部件(14)的所述除气空间可控地闭合以与环境空气隔离的真空密闭阀(19)、以及与所述除气空间相连的真空管线(20)。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，在所述除气空间中维持负压的情况下，将所述真空管线(20)在存在的水位以上与所述除气空间相连。
4.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，在所述除气空间中维持负压的情况下，将所述真空管线(20)在存在的水位以下与所述除气空间相连，并且通过与所述真空管线(20)相连的除气装置排放最终积聚于所述散热单元(13)的流动空间顶部的空气。
5.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，在所述除气空间中维持负压的情况下，将所述真空管线(20)在存在的水位以下与所述除气空间相连，并且通过与所述真空管线(20)相连的球尖阀(22)排放最终积聚于所述散热单元(13)的流动空间顶部的空气。
6.根据权利要求3所述的冷却系统，其特征在于，所述散热单元(13)沿着所述冷却塔(12)的外周设置并被分成区段，其中对于与同一个区段相关的所述散热单元(13)设置有共同的冷却水入口和共同的除气结构部件(14)。
7.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述散热单元(13)沿着所述冷却塔(12)的外周设置并被分成区段，其中对于与同一个区段相关的所述散热单元(13)设置有共同的冷却水入口和共同的除气结构部件(14)。
8.根据权利要求5所述的冷却系统，其特征在于，所述散热单元(13)沿着所述冷却塔(12)的外周设置并被分成区段，其中对于与同一个区段相关的所述散热单元(13)设置有共同的冷却水入口和共同的除气结构部件(14)。
9.根据权利要求6所述的冷却系统，其特征在于，所述散热单元(13)为三角冷却单元，所述共同的除气结构部件(14)包括连接与同一个区段相关的所述三角冷却单元顶部的除气环线和相关的直立突出的除气架管，并且所述维持负压的装置与所述除气架管相连。
10.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述散热单元(13)为三角冷却单元，所述共同的除气结构部件(14)包括连接与同一个区段相关的所述三角冷却单元顶部的除气环线和相关的直立突出的除气架管，并且所述维持负压的装置与所述除气架管相连。
11.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，所述散热单元(13)为三角冷却单元，所述共同的除气结构部件(14)包括连接与同一个区段相关的所述三角冷却单元顶部的除气环线和相关的直立突出的除气架管，并且所述维持负压的装置与所述除气架管相连。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述直接接触冷凝器(11)中的水位被保持在所述散热单元(13)的垂直延伸的下部三分之一上方。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述直接接触冷凝器(11)中的水位被保持在所述散热单元(13)的垂直延伸的一半水平上方。
14.根据权利要求1至11中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述直接接触冷凝器(11)中的水位被保持在所述散热单元(13)的最高水平上方。
15.一种电厂冷却系统的操作方法，所述冷却系统包括直接接触冷凝器(11)、具有至少一个散热单元(13)的冷却塔(12)、适用于使冷却水在所述直接接触冷凝器(11)和所述散热单元(13)之间循环的管线(15)和冷却水泵(16)、和连接与所述散热单元(13)的流动空间顶部邻接的除气空间的除气结构部件(14)，该方法的特征在于在所述除气空间中维持负压。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述除气空间中，所述负压是通过适用于将所述除气结构部件(14)的所述除气空间可控地闭合以与环境空气隔离的真空密闭阀(19)、以及与所述除气空间相连的真空管线(20)维持的。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述冷却系统开始操作时，在所述负压在所述直接接触冷凝器(11)中形成之前，所述真空密闭阀(19)是闭合的。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接接触冷凝器(11)中的水位被保持在所述散热单元(13)的垂直延伸的下部三分之一上方。
19.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接接触冷凝器(11)中的水位被保持在所述散热单元(13)的垂直延伸的一半水平上方。
20.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述直接接触冷凝器(11)中的水位被保持在所述散热单元(13)的最高水平上方。
电厂冷却系统及其操作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电厂冷却系统及其操作方法。
背景技术
[0002] 图1示出传统的海勒式冷却系统或换言之间接干式冷却系统的示意图。该冷却系统包括直接接触冷凝器11，其利用在间接干式冷却塔12中重冷却的冷却水将来自涡轮10的废汽冷凝。利用由马达17驱动的冷却水泵16将在直接接触冷凝器11中温热的冷却水供入管道15中的冷却塔12。
[0003] 已知海勒冷却系统包括所谓的回热式水轮机(recuperative water turbine)18，其构建于源自冷却塔12并流向直接接触冷凝器11的冷却水支流中。其主要任务是有用地吸收对于将冷却水返回至直接接触冷凝器11来说为不必要的升高高度(下落)。水轮机18回收的电力有助于驱动冷却水泵16的马达17的操作，从而减少了马达17的能量需求。
驱动冷却水泵16的马达17(电动马达)有两个轴端。它在一侧与冷却水泵16相连而在另一侧与水轮机18相连，从而创建一个以一个公共轴操作的水机组。该方法披露于例如匈牙利专利说明书152217中。
[0004] 传热必需的空气流(气流)由间接干式冷却塔12提供。该气流可以是自然通风(烟囱效应)，也可以是人工气流(通风器气流)。现有技术的冷却塔12具有一个或更多个散热单元13，其将待吸收的热转移至周围的空气中，并且冷却系统还包括除气结构部件14，其限定除气空间，该除气空间与散热单元13的流动空间的顶部相连。一般来说，现有技术的散热单元13为水平排列或沿冷却塔12的外周直立的三角冷却单元(冷却三角，cooling delta)，并被分成区段，其中与同一个区段相关的多个三角冷却单元具有共同的冷却水入口和共同的除气结构部件14。该除气结构部件14通常包括连接同一个区段的多个三角冷却单元顶部的除气环线、和已知本身与其相连的直立突出的除气架管。
[0005] 在传统海勒式冷却系统的操作过程中，来自涡轮10的废汽由供至直接接触冷凝器11的冷却的冷却水冷凝。为了改善蒸汽再循环的效率，在直接接触冷凝器11中必须确保负压。是具有适当的冷却额量的冷却塔12确保达到这一负压的。排出的蒸汽冷凝的结果是，冷却水在直接接触冷凝器11中被温热。温热的冷却水由冷却水泵16从直接接触冷凝器11的负压空间中排出，然后冷却水泵16将其供至位于三角冷却单元顶部的架管。
[0006] 除气架管甚至可达到三角冷却单元顶部上方6至8米处，在操作过程中冷却水位可达到三角冷却单元顶部上方1至2米处。除气架管的顶部开放，因此大气压力普遍存在于冷却水上方。
[0007] 需要如此确定冷却水泵16的升高高度：将冷却水从直接接触冷凝器11的负压中提高到架管中的大气压力，此外还以克服前进支流的液压阻力的方式从直接接触冷凝器11的水位提高到架管的高得多的水位。冷却水流返回到直接接触冷凝器11的驱动力是普遍存在于直接接触冷凝器11的大气压力和负压(蒸汽冷凝器壳体压力)之间的压力差、以及架管的水位和直接接触冷凝器11的水位之间的测地差。该驱动力克服返回支流和直接接触冷凝器11的液压阻力。然而，可用的驱动力比克服液压阻力所需要的驱动力高得多。为了吸收这一额外的驱动力，通常应用节流阀或更符合成本效益的技术方案，回热式水轮机18。
[0008] 从上述关于传统海勒式冷却系统披露的内容可明白，冷却水泵16并非设计用于克服整个冷却水回路的液压阻力，而是用于更高的负载。因此，必须具有水轮机18使得可相对成本有效地(比使用节流阀有效得多)利用不必要的升高高度(下落)。然而，水轮机18的应用必然也带来损失，这些损失来自冷却水泵16和水轮机18的损失。
发明内容
[0009] 本发明的目的是提供一种电厂冷却系统及其操作方法，其减少或消除现有技术的技术方案的缺点。本发明的目的尤其是创建一种电厂冷却系统及其操作方法，其使得能够减少或消除冷却水的返回支流的不必要的升高高度(下落)，并免除应用回热式水轮机的必要性。由此，可减少循环冷却水所需的电力，并可能应用具有较低的升降高度的冷却水泵。
[0010] 本发明基于这样的认识：如果在除气结构部件(根据现有技术，其向大气压力开放)的内部空间维持低于大气压力的压力，即负压，可实现本发明的目的。
[0011] 因此，本发明的一个方面涉及一种电厂冷却系统，包括直接接触冷凝器(11)、具有至少一个散热单元(13)的冷却塔(12)、适用于使冷却水在所述直接接触冷凝器(11)和所述散热单元(13)之间循环的管线(15)和冷却水泵(16)、和限定与所述散热单元(13)的流动空间顶部邻接的除气空间的除气结构部件(14)，该冷却系统的特征在于包括维持在所述除气空间中的负压的装置。本发明的另一个方面涉及一种电厂冷却系统的操作方法，所述冷却系统包括直接接触冷凝器(11)、具有至少一个散热单元(13)的冷却塔(12)、适用于使冷却水在所述直接接触冷凝器(11)和所述散热单元(13)之间循环的管线(15)和冷却水泵(16)、和连接与所述散热单元(13)的流动空间顶部邻接的除气空间的除气结构部件(14)，该方法的特征在于在所述除气空间中维持负压。本发明优选的实施方案限定于从属权利要求中。
附图说明
[0012] 以下将参照附图对本发明优选的示例性实施方案进行说明，其中[0013] 图1是现有技术的海勒式冷却系统的示意图，
[0014] 图2是根据本发明的第一实施方案的电厂冷却系统的示意图，
[0015] 图3是图2的一个细节的放大和补充示意图，
[0016] 图4是根据本发明的第二个实施方案的电厂冷却系统的示意图，以及[0017] 图5是进一步的优选的技术方案的示意图。
具体实施方式
[0018] 本发明所使用的方法的一个特征在于，在散热单元13中(即，在三角冷却单元顶部的架管中)产生低于大气压力的压力——负压。根据本发明，负压的定义(如在本领域通常应用的那样)为在直接接触冷凝器11的蒸汽冷凝器壳体中产生的压力，该压力通常低于大气压力，例如，它通常低于0.3巴。维持在除气结构部件14所限定的除气空间中的负压或任何程度的低于大气压力的压力即带来以下有益效果：冷却水泵16不必克服也存在于前进支流中的大气压力，因此在返回支流中的冷却水的驱动力也将更低。
[0019] 因此，根据本发明的电厂冷却系统包括一种装置，其能够将除气空间的压力保持在低于大气压力的程度，该装置优选为负压维持装置。
[0020] 通过举例，本发明可以两个特别优选的实施方案实施。这些实施方案的共同特征是，适合维持在除气空间中的负压的装置包括：设计为将除气结构部件的除气空间可控地密封以与环境空气隔离的真空密封阀、以及与所述除气空间相连的真空管线。
[0021] 根据图2所示的第一实施方案，真空密闭阀19设置于接近三角冷却单元顶部，因此下方相连并仅示出的真空管线20通常在水位以下与除气空间邻接，所述水位是通过维持在除气空间中的负压而产生。优选的是，在每个区段中使用一个真空密封阀19，并且它们优选固定在构成除气结构部件14的部分的架管上。
[0022] 真空密闭阀19通过启动冷却系统的操作而被关闭，甚至在三角冷却单元被填充之前，经由真空管线20在三角冷却单元中产生负压。然后除气结构部件14的位于真空密闭阀19下方的部分代表其中维持低于大气压力的压力——负压的空间。在填充三角冷却单元之后，在操作状态下，用冷却水填充真空密闭阀19下方的空间。
[0023] 图3显示了图2的一个部分的放大和更详细的图。真空管线20连接到负压产生装置23，优选所谓的喷射器，其也确保直接接触冷凝器11是在负压状态下。真空管线20包括可控的排气阀21，在产生负压过程中当开始操作时，排气阀21打开。作为除气单元，散热单元13的流动室顶部上的球阀22(其允许相对较小通过量)用于转移在操作过程中最终积聚的空气。
[0024] 不断地对散热单元13优选三角冷却单元的区段进行排水。例如，在维护期间和当存在霜冻风险时，这可能是必要的。在这种情况下，将可控和机动的真空密闭阀19打开并通过阀门控制将真空管线20与除气空间分开，这时提供其传统功能，即：集成在除气结构部件14中的除气环线和相关的直立突出除气架管允许冷却水从三角冷却单元排出。
[0025] 在图4所示的第二实施方案中，真空管线20与当维持在所述除气空间中的负压的情况下存在的水位以上的除气空间相连，即优选与架管相连。如上所述那样，通过适当控制真空密闭阀19和排气阀21实施使系统处于负压/排水状态下的操作。
[0026] 真空管线20使除气架管受到抽吸作用，这提高了架管中的水柱的高度。除气结构部件14以及优选地集成于其中的架管应被安装在这样的高度，使得抽吸作用并未将冷却水抽入直接接触冷凝器11的蒸汽冷凝器壳体中。
[0027] 易于看出，根据本发明的技术方案也可与提高直接接触冷凝器11的水位的方法结合；该方法示于图5(其中，为简单起见，未示出负压产生单元，即产生低于大气压力的压力的单元)。由于直接接触冷凝器11的水位被由此提高，可减少甚至在给定的情况下消除冷却系统的返回支流中逐步形成的额外的升高高度(下落)。
[0028] 尤其在汽轮机10具有横向、轴向或向上的流出的情况下，可应用这种方法。可通过将直接接触冷凝器11恰当设置在更高的垂直位置或通过增加其中的水量来提高直接接触冷凝器11的水位。
[0029] 直接接触冷凝器11的水位越高，能够越多地减少不必要的额外的升高高度(下落)。优选将直接接触冷凝器11中的水位保持在散热单元13的垂直延伸的下部三分之一上方，更优选在其一半水平上方，进一步优选在其最高水平上方。
[0030] 在三角冷却单元顶部产生负压和提高直接接触冷凝器11中的水位为局部条件的最佳利用提供广阔的组合选项。根据图2的方法和根据图4的方法均可与图5描述的布置相结合。
[0031] 本发明当然不仅限于上述详细的实施方案，而在权利要求限定的范围内可能进一步修改和变化。例如，也可使用位于适当的垂直位置的除气罐代替所述除气架管。
