蒸發式冷卻器在變頻改造中的應用

楊明喜

(神華億利能源有限責任公司,內蒙古鄂爾多斯 014300)

蒸發式冷卻器在變頻改造中的應用

楊明喜

(神華億利能源有限責任公司,內蒙古鄂爾多斯 014300)

文章介紹了蒸發冷卻器在電廠風機變頻節能改造中應用的案例。通過冷卻方案,大大改善了設備運行條件,保障了變頻器的運行環境和溫度環境,增加了變頻設備使用壽命。為大規模變頻改造集中布置方式變頻器提供了冷卻保障。

蒸發式冷卻器 變頻改造 技術方案

1 蒸發式冷卻器的冷卻原理

蒸發冷卻是利用干空氣能制冷的技術。蒸發冷卻空氣處理機組,根據使用需求不同,地域不同,機組被設計制造成多級多功能組合使用。多段組合式蒸發冷卻空氣處理機組采用各功能段組合的多級分段式結構。機組由間接蒸發冷卻器與表冷器、直接蒸發冷卻器、空氣過濾器及空氣加熱器等功能段組合而成,實現空氣過濾、冷卻、加熱、排風、冷熱回收等功能。

2 蒸發式冷卻器在變頻改造項目中應用案例分析

案例機組為4×200MW煤矸石電站,配套4×690t/h循環流化床鍋爐。于2006年開工建設。2007年12月26日,第一臺機組并網發電;至2008年8月23日,機組全部并網發電。

2.1 變頻改造設備范圍

根據分析結果,計劃對以下設備進行變頻改造見下表1。

2.2 變頻改造冷卻方案

2.2.1 改造冷卻環境概況

該項目為4×200MW煤矸石電站二次風機、引風機變頻改造工程。建筑物為二層獨立框架結構。變頻器室裝有6KV/1400KW變頻器(192單元)型號變頻器8臺,(一層設置四臺,二層設置四臺)6KV/3200KW變頻器(400單元)型號變頻器8臺(一層設置四臺,二層設置四臺)。總容量28.8mw。建筑為獨立兩層建筑。按照常規的冷卻方式如果采用空-水冷卻方式,不僅需要在每個變頻器布置冷卻風道以及冷卻水管道,而且改造現場條件以及冷卻水量量均滿足不了要求。因此需要采取變頻器室集中冷卻的方式才能解決問題。經過綜合考慮,排除了安裝空調制冷的方案,采用蒸發式冷卻器制冷方案。

2.2.2 冷卻設計方案

(1)變頻器室空氣處理設計參數;①室外空氣設計參數,夏季室外空氣計算干球溫度29.2℃,夏季室外空氣計算濕球溫度19℃,夏季大氣壓 84863pa。②室內空氣設計參數,室內設計空氣干球溫度28--35℃,室內設計空氣相對濕度30--50%。

(2)室內顯熱負荷(變頻器室散熱量);變頻器室內發熱量,根據變頻器生產廠家給出的計算方法確定:首先將變頻器的額定功率相加匯總,按照匯總后的額定總功率乘以110%作為計算額定功率,按照計算額定功率的3%計算變頻器的顯熱發熱量。計算結果如下:

①計算額定功率:N=8×(3200+1400)×1.1=40480kw;②顯熱發熱量:Q=N×3%=40480×0.03=1214.4kw;③變頻器本身帶有冷卻風機,將柜內發熱元件產生的部分熱量靠空氣帶走,冷卻空氣總量為584000m3/h。如果在變頻器頂部接上排風管道,把40%熱風排至室外,那么至少40%顯熱負荷被排至室外。蒸發冷卻空氣處理機組只需要處理剩余的60%(728.64kw)的顯熱負荷。

(3)設備選型;包括:①變頻器室選型計算;②計算理論所需風量為196863m3/h,考慮富裕系數1.1,實際需求風量為196863*1.1=216549m3/h;③根據蒸發冷卻產品系列選擇兩級蒸發冷卻空氣處理機組JSZL-600-Ⅱ四臺;④單臺機組參數的確定;五、機組功能段組成:整機由新風過濾段、間接蒸發冷卻段、中間段、直接蒸發冷卻段、送風段組成;六、機組重量分布。

表1 改造設備清單

(4)機組布局及室內氣流組織;①三臺兩級蒸發冷卻機組布局在變頻器室屋面。在建筑樓梯間走廊區設置風井一處,尺寸為3360×1600,從二層屋面到底層貫穿。②二層分別從風井送風至變頻器室。變頻器室設置一條等截面風管。風管上設置不銹鋼球形射流可調風口,側向射流送風。③變頻器頂部配置冷卻風機,將變頻器的熱風排至室外;在排風管室內側裝設對開多頁調節閥,把排風總量的一部分回流至室內,以調節送風與排風的平衡。④經過蒸發冷卻機組處理過的冷空氣由風管送至室內,在室內用球形射流風口給變頻器室內送風。⑤在變頻器排風管上設置回流調節閥,保持室內微正壓。

(5)機組特點;機組進出口配置為對開多頁調節閥,調節閥可實現電動手動操作。軸端配滾珠軸承葉片開閉靈活,加油保養方便。機組框架有鋼板折彎外表面噴涂處理,耐候性強,抗紫外能力高;同時選用鋁合金型材制作,造型美觀,無銹蝕,兩種材質可供選擇。框架中腔采用閉孔發泡聚酯氈填充,防冷橋熱橋效果好。機組圍板有雙層鍍鋅鋼板中間聚氨酯發泡處理,熱阻大,保溫性能強。間接蒸發冷卻器:采用具有獨立知識產權的管式間接蒸發冷卻器。該冷卻器一二次流道間隙大無堵塞,換熱管內外特殊處理熱交換效率高。一二次流道采用柔性密封,無貫穿現象,保證換熱效率穩定。管式蒸發冷卻器阻力小,熱交換效率可達86%。直接蒸發冷卻器:采用鋁合金箔表面特殊處理,沖壓成型。水膜覆蓋均勻,填料比表面積大,不銹蝕,壽命長,熱交換效率可達88%。循環水泵采用全不銹鋼直聯離心泵,體積小,運轉平穩,功耗低。二次風機:選用低噪音防潮性軸流風機,運行穩定,振動小。送風機——選用雙進風離心風機。葉輪為前彎多葉大寬度,風量風壓可選范圍大,工作可靠,運行穩定,噪音低。蝸殼采用鍍鋅鋼板沖壓成型,蝸殼和框架采用咬口連接和球形鉚接,整機無焊縫。美觀輕巧。經濟型配置電氣控制為:繼電控制+軟啟動器。經典配置為PLC+HMI+變頻器控制。風閥控制選擇:可選擇電磁雙位開關控制或電動執行器線性控制。機組循環水系統配射頻波殺菌防垢水處理儀,防止循環水中產生苔蘚和換熱器表面結垢。

2.3 冷卻效果

改造設備投產后,變頻器室內部保持恒溫恒濕狀態,環境溫度30℃時內部溫度在20℃左右。

3 結語

通過蒸發式冷卻器在電廠風機節能改造中的應用,大大改善了設備運行條件,保障了變頻器的運行環境和溫度環境,增加了變頻設備使用壽命。

[1]蔣常建,范云良,楊強生.蒸發式冷卻器的傳熱傳質試驗研究[J].上海交通大學學報,1999(08).

[2]趙昌富.蒸發式冷卻器的應用技術總結[J].化工設計通訊,2008(04).