涉外火力發(fā)電站主廠房蒸發(fā)冷卻技術(shù)

姜 梅

(西南電力設計院，四川 成都 610021)

涉外火力發(fā)電站主廠房蒸發(fā)冷卻技術(shù)

姜 梅

(西南電力設計院，四川 成都 610021)

從某涉外大型火力發(fā)電站主廠房著手，介紹了蒸發(fā)冷卻技術(shù)的具體應用情況和特點，同時對設計中存在的設備、管路布置等問題進行了分析探討，為蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應用積累了經(jīng)驗。

火力發(fā)電站，設計，主廠房，蒸發(fā)冷卻

1 工程簡介

某涉外火力發(fā)電站的規(guī)劃容量為：5×660 MW。其中，一期工程的建設規(guī)模為3×660 MW超臨界燃煤機組，一次設計，連續(xù)施工。二期按規(guī)劃設計預留2×660 MW機組的場地。

該工程位于印度馬哈拉施特拉邦(Maharashtra)，是該國的首個超臨界機組。該工程業(yè)主為印度APML公司，中國窗口公司為四川省機械設備進出口公司(SCMEC)，由西南電力設計院(SWEPDI)負責設計工作。其中，概念設計階段為全廠范圍，施工圖設計階段為主機島(BTG)范圍。

2012年，該電站完成施工圖設計并投入施工中。

2 工程設計概況

該工程的設計依據(jù)主要是總包合同(APML與SCMEC)、主機合同、設計合同(SWEPDI與SCMEC)以及各方之間的會議紀要。

由于其涉外項目的性質(zhì)，合同中所要求執(zhí)行的均為國際公認的標準(如ASHRE標準)，而對中國國內(nèi)現(xiàn)行標準沒有強制要求。同時，針對當?shù)鼐唧w的氣象條件，合同也提出了一些不同于中國常規(guī)的火電站(廠)的設計要求。

本文將首先簡單介紹蒸發(fā)冷卻技術(shù)的基本概念，再結(jié)合該工程實際來介紹蒸發(fā)冷卻技術(shù)在火力發(fā)電站(廠)主廠房通風中的應用，最后分析了其在應用中的一些特點。

3 蒸發(fā)冷卻技術(shù)

蒸發(fā)冷卻是一種利用自然環(huán)境空氣中的干、濕球溫度差和水進行熱質(zhì)交換，從自然環(huán)境中獲得冷量的技術(shù)。它利用低品位自然能，基本上不消耗或消耗很少的一次能源，對環(huán)境無破壞作用。

蒸發(fā)冷卻包括：直接蒸發(fā)冷卻(DEC)和間接蒸發(fā)冷卻(IEC)兩種基本形式。直接蒸發(fā)冷卻是指空氣直接與水充分接觸，實現(xiàn)空氣的絕熱降溫加濕，空氣與水之間的熱量傳遞是顯熱交換和潛熱交換的綜合結(jié)果。間接蒸發(fā)冷卻是指：將直接蒸發(fā)冷卻得到的濕空氣或循環(huán)水的冷量通過非直接接觸式換熱器傳遞給待處理的空氣，實現(xiàn)空氣的等濕降溫。

3.3 中醫(yī)健康宣教的重要性 小米粥營養(yǎng)價值豐富，有“代參湯”之美稱，一般患者及家屬對小米的飲食功效都比較熟悉，但是對于小米其他的作用就了解比較少。我院是中醫(yī)醫(yī)院，對患者進行中醫(yī)健康宣教是護理工作的一個重要組成部分，也是護理質(zhì)量考核的一個指標。所以對入選本課題的壓瘡高危患者講解小米的中醫(yī)作用是不可或缺的一部分，讓患者了解小米的作用后，在知情同意的情況下愿意配合使用小米墊，真正從心里接受此實驗方法，符合醫(yī)學倫理范疇。

蒸發(fā)冷卻是一種節(jié)能、環(huán)保、健康的冷卻方式，具有廣泛的應用前景，但它也存在一些不足，其限制因素主要是受室外氣候條件、水資源及室內(nèi)濕度要求的制約，同時也存在諸如填料問題、室外設備易受污染的問題。直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)主要應用于空氣干濕球溫度相差較大的干旱、半干旱地區(qū)夏季空氣降溫，不宜應用于對濕度敏感的場所。

4 蒸發(fā)冷卻技術(shù)在某涉外火力發(fā)電站中的應用

4.1 該工程所在地區(qū)的夏季室外氣象條件

夏季室外計算(干球)溫度：45 ℃；夏季室外計算(濕球)溫度：25 ℃；夏季大氣壓力：970 hPa。

4.2 該工程主廠房(含除氧間)散熱量

根據(jù)相關(guān)資料，660 MW等級的火力發(fā)電站(廠)主廠房(含除氧間)的散熱量為4.35×106MW/臺。

4.3 該工程主廠房降溫通風設計方案

在該工程的總包合同中，已經(jīng)明確規(guī)定了對主廠房通風采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的設計方案。從另一角度，我們?nèi)孕鑿钠湎募臼彝鈿庀髼l件進行分析，以驗證該工程采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的可行性。從上述氣象參數(shù)得出，該地區(qū)干濕球溫差達到了20 ℃，根據(jù)相關(guān)資料(見表1)，該地區(qū)屬于蒸發(fā)冷卻技術(shù)的高適應區(qū)，故對該工程主廠房的降溫通風系統(tǒng)采用蒸發(fā)冷卻的方案是有良好預期的。

表1 四區(qū)劃分范圍

4.4 主廠房降溫通風設計方案

1)相關(guān)計算如下。

a.主要設計輸入：室外(干球)溫度tw1=45 ℃，含濕量dw=12.55 g/kg=0.012 55 kg/kg；室外(濕球)溫度tw2=25 ℃，室內(nèi)平均溫度差為5 ℃。

b.主要設計輸出：室內(nèi)平均溫度tn=45-5=40 ℃；送風溫度tj=28.4 ℃；含濕量dj=19.26 g/kg=0.019 26 kg/kg；送風溫差Δtj=23.2 ℃，排風溫度tp=51.6 ℃；計算風量為L1=1 798 000 m3/h。

c.根據(jù)合同中技術(shù)規(guī)范的要求，按6次/h的換氣次數(shù)核算風量L2=2 665 048 m3/h。

最終的計算風量在L1和L2中取大值為2 665 048 m3/h。

2)設備選擇及布置。

關(guān)于送風設備：每臺汽機的主廠房設置3臺蒸發(fā)冷卻機組，均采用整體式機組，其風量為每臺300 000 m3/h，其中2臺露天布置在主廠房0米層A排外，另外1臺布置在B～C框架屋頂。整個工程共設置9臺蒸發(fā)冷卻機組。

關(guān)于排風設備：每臺汽機設置9臺屋頂風機，每臺風量86 250 m3/h，整個工程共設置27臺。

關(guān)于設備的耗水量：單臺機組的耗水量G1=L(dj-dw)=30×104×(0.019 26-0.012 55)=2 013 kg/h，9臺機組耗水量G1=2 013×9=18 117 kg/h。

3)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)圖。

蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)流程圖見圖1；蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖2。

5 主廠房通風中的一些特點及體會

火力發(fā)電站(廠)中主廠房具有廠房高、設備發(fā)熱量大、熱壓大等特點，所以其通風換氣量也大。依據(jù)國內(nèi)設計標準，常用方案有自然通風、機械通風及機械通風與自然通風相結(jié)合的通風方式。

其中的機械通風又分為自然進風機械排風、機械送風機組機械排風等，常用的機械通風設備有屋頂風機、軸流風機以及機械送風機組等。但是，在某些氣象條件下，常規(guī)的通風方案已不能滿足主廠房的降溫目的。對此，國內(nèi)標準對發(fā)電廠的降溫通風都有明確規(guī)定。例如，對主廠房、集中控制樓、煙氣除塵和除灰建筑物內(nèi)常用配電裝置室，當夏季通風室外計算溫度不小于30 ℃時，通風系統(tǒng)宜采取降溫措施。所謂降溫通風，是指以消除余熱為目的對空氣進行冷卻處理，以保證室內(nèi)溫度滿足設備安全運行的通風方式。而對于夏季干球溫度高，濕球溫度低，空氣的含濕量低的炎熱干燥地區(qū)，降溫通風的冷卻方式宜采用水蒸發(fā)冷卻。在干燥缺水地區(qū)，夏季干熱、冬季寒冷、春季沙塵天氣頻率較高。為防止灰塵滲入，室內(nèi)應保證正壓，進風應過濾。所以，在此類地區(qū)應用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，即可滿足室內(nèi)溫度的要求、防風沙，同時較之普通的機械通風方式又降低了進風溫度，減少了通風量。就此而言，這確是一個節(jié)能、環(huán)保的方案。

在國外，蒸發(fā)冷卻技術(shù)已經(jīng)廣泛地應用在通風空調(diào)工程上。從我院多年來與東南亞一些能源公司的合作中可見一斑，目前在印度各火力發(fā)電站(廠)的招標中幾乎都對主廠房通風提出了蒸發(fā)冷卻技術(shù)的要求。

在火力發(fā)電站(廠)主廠房通風中運用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，應注意以下幾個問題。

5.1 設備布置問題

我國制造生產(chǎn)的蒸發(fā)冷卻機組一般為整體式，體積大、占地大，可露天布置。而在印度已建電廠中主廠房的蒸發(fā)冷卻機組通常都設有專用機房，機組設備分散布置，布置靈活，占地小、便于維修。蒸發(fā)冷卻技術(shù)的系統(tǒng)形式和設備生產(chǎn)技術(shù)有密切關(guān)系。作為設計方理應密切關(guān)注，同時在遵循合同的前提下向業(yè)主方提供合理可行的方案。但是，不管采用何種方案，設計時均應考慮設備占地、消防間距等要求。

5.2 管路布置問題

從管路布置來看，由于蒸發(fā)冷卻機組的送風管將深入主廠房各層進行送風，其風管截面尺寸大，應注重與工藝專業(yè)各類管路的協(xié)調(diào)配合，合理分配、避免交叉碰撞。

5.3 設備補水問題

除了設備首次充水量較大外，蒸發(fā)冷卻機組存在長期補水量，在設計各階段均應充分考慮兩種水量并合理布置設備的補水管。

[1] 中國建筑標準設計研究院.全國民用建筑工程設計技術(shù)措施節(jié)能專篇 暖通空調(diào)·動力[M].北京:中國計劃出版社，2007.

[2] 民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范宣貫輔導教材[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] 狄育慧，劉加平，黃 翔.蒸發(fā)冷卻空調(diào)應用的氣候適應性區(qū)域劃分[J].暖通空調(diào)，2010,40(2):108-111.

Evaporative cooling technology for the main building of a foreign power station

Jiang Mei

(SouthwestElectricPowerDesignInstitute,Chengdu610021,China)

Starting from the major workshop of large-scale heat power station concerning foreign affairs, the thesis introduces specific application conditions and properties of evaporative cooling technology, and inquires equipment and piping layout and other design problems, which has accumulated experience for applying evaporative cooling technology.

heat power station, design, main workshop, evaporative cooling

2015-01-27

姜 梅(1971- )，女，高級工程師

1009-6825(2015)10-0127-02

TM621

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