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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yīng)用情況和特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)中存在的設(shè)備、管路布置等問題進(jìn)行了分析探討，為蒸發(fā)冷卻技術(shù)的應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

火力發(fā)電站，設(shè)計(jì)，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(shè)規(guī)模為3×660 MW超臨界燃煤機(jī)組，一次設(shè)計(jì)，連續(xù)施工。二期按規(guī)劃設(shè)計(jì)預(yù)留2×660 MW機(jī)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(gè)超臨界機(jī)組。該工程業(yè)主為印度APML公司，中國窗口公司為四川省機(jī)械設(shè)備進(jìn)出口公司(SCMEC)，由西南電力設(shè)計(jì)院(SWEPDI)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工作。其中，概念設(shè)計(jì)階段為全廠范圍，施工圖設(shè)計(jì)階段為主機(jī)島(BTG)范圍。

2012年，該電站完成施工圖設(shè)計(jì)并投入施工中。

2 工程設(shè)計(jì)概況

該工程的設(shè)計(jì)依據(jù)主要是總包合同(APML與SCMEC)、主機(jī)合同、設(shè)計(jì)合同(SWEPDI與SCMEC)以及各方之間的會(huì)議紀(jì)要。

由于其涉外項(xiàng)目的性質(zhì)，合同中所要求執(zhí)行的均為國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)(如ASHRE標(biāo)準(zhǔn))，而對(duì)中國國內(nèi)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒有強(qiáng)制要求。同時(shí)，針對(duì)當(dāng)?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(shè)計(jì)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(shí)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(fēng)中的應(yīng)用，最后分析了其在應(yīng)用中的一些特點(diǎn)。

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(jìn)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(duì)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(shí)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(shí)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(jià)值豐富，有“代參湯”之美稱，一般患者及家屬對(duì)小米的飲食功效都比較熟悉，但是對(duì)于小米其他的作用就了解比較少。我院是中醫(yī)醫(yī)院，對(duì)患者進(jìn)行中醫(yī)健康宣教是護(hù)理工作的一個(gè)重要組成部分，也是護(hù)理質(zhì)量考核的一個(gè)指標(biāo)。所以對(duì)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(shí)驗(yàn)方法，符合醫(yī)學(xué)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(yīng)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(shí)也存在諸如填料問題、室外設(shè)備易受污染的問題。直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)主要應(yīng)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(yīng)用于對(duì)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(yīng)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(jì)算(干球)溫度：45 ℃；夏季室外計(jì)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(jí)的火力發(fā)電站(廠)主廠房(含除氧間)的散熱量為4.35×106MW/臺(tái)。

4.3 該工程主廠房降溫通風(fēng)設(shè)計(jì)方案

在該工程的總包合同中，已經(jīng)明確規(guī)定了對(duì)主廠房通風(fēng)采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的設(shè)計(jì)方案。從另一角度，我們?nèi)孕鑿钠湎募臼彝鈿庀髼l件進(jìn)行分析，以驗(yàn)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(dá)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(yīng)區(qū)，故對(duì)該工程主廠房的降溫通風(fēng)系統(tǒng)采用蒸發(fā)冷卻的方案是有良好預(yù)期的。

表1 四區(qū)劃分范圍

4.4 主廠房降溫通風(fēng)設(shè)計(jì)方案

1)相關(guān)計(jì)算如下。

a.主要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)輸出：室內(nèi)平均溫度tn=45-5=40 ℃；送風(fēng)溫度tj=28.4 ℃；含濕量dj=19.26 g/kg=0.019 26 kg/kg；送風(fēng)溫差Δtj=23.2 ℃，排風(fēng)溫度tp=51.6 ℃；計(jì)算風(fēng)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(fēng)量L2=2 665 048 m3/h。

最終的計(jì)算風(fēng)量在L1和L2中取大值為2 665 048 m3/h。

2)設(shè)備選擇及布置。

關(guān)于送風(fēng)設(shè)備：每臺(tái)汽機(jī)的主廠房設(shè)置3臺(tái)蒸發(fā)冷卻機(jī)組，均采用整體式機(jī)組，其風(fēng)量為每臺(tái)300 000 m3/h，其中2臺(tái)露天布置在主廠房0米層A排外，另外1臺(tái)布置在B～C框架屋頂。整個(gè)工程共設(shè)置9臺(tái)蒸發(fā)冷卻機(jī)組。

關(guān)于排風(fēng)設(shè)備：每臺(tái)汽機(jī)設(shè)置9臺(tái)屋頂風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量86 250 m3/h，整個(gè)工程共設(shè)置27臺(tái)。

關(guān)于設(shè)備的耗水量：單臺(tái)機(jī)組的耗水量G1=L(dj-dw)=30×104×(0.019 26-0.012 55)=2 013 kg/h，9臺(tái)機(jī)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(fēng)中的一些特點(diǎn)及體會(huì)

火力發(fā)電站(廠)中主廠房具有廠房高、設(shè)備發(fā)熱量大、熱壓大等特點(diǎn)，所以其通風(fēng)換氣量也大。依據(jù)國內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，常用方案有自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。

其中的機(jī)械通風(fēng)又分為自然進(jìn)風(fēng)機(jī)械排風(fēng)、機(jī)械送風(fēng)機(jī)組機(jī)械排風(fēng)等，常用的機(jī)械通風(fēng)設(shè)備有屋頂風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)以及機(jī)械送風(fēng)機(jī)組等。但是，在某些氣象條件下，常規(guī)的通風(fēng)方案已不能滿足主廠房的降溫目的。對(duì)此，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)電廠的降溫通風(fēng)都有明確規(guī)定。例如，對(duì)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(dāng)夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度不小于30 ℃時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)宜采取降溫措施。所謂降溫通風(fēng)，是指以消除余熱為目的對(duì)空氣進(jìn)行冷卻處理，以保證室內(nèi)溫度滿足設(shè)備安全運(yùn)行的通風(fēng)方式。而對(duì)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(fēng)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(yīng)保證正壓，進(jìn)風(fēng)應(yīng)過濾。所以，在此類地區(qū)應(yīng)用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，即可滿足室內(nèi)溫度的要求、防風(fēng)沙，同時(shí)較之普通的機(jī)械通風(fēng)方式又降低了進(jìn)風(fēng)溫度，減少了通風(fēng)量。就此而言，這確是一個(gè)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(yīng)用在通風(fēng)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(biāo)中幾乎都對(duì)主廠房通風(fēng)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(fēng)中運(yùn)用蒸發(fā)冷卻技術(shù)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題。

5.1 設(shè)備布置問題

我國制造生產(chǎn)的蒸發(fā)冷卻機(jī)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(jī)組通常都設(shè)有專用機(jī)房，機(jī)組設(shè)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(shè)備生產(chǎn)技術(shù)有密切關(guān)系。作為設(shè)計(jì)方理應(yīng)密切關(guān)注，同時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)均應(yīng)考慮設(shè)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(jī)組的送風(fēng)管將深入主廠房各層進(jìn)行送風(fēng)，其風(fēng)管截面尺寸大，應(yīng)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(shè)備補(bǔ)水問題

除了設(shè)備首次充水量較大外，蒸發(fā)冷卻機(jī)組存在長期補(bǔ)水量，在設(shè)計(jì)各階段均應(yīng)充分考慮兩種水量并合理布置設(shè)備的補(bǔ)水管。

[1] 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施節(jié)能專篇 暖通空調(diào)·動(dòng)力[M].北京:中國計(jì)劃出版社，2007.

[2] 民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范宣貫輔導(dǎo)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(yīng)用的氣候適應(yīng)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(jí)工程師

1009-6825(2015)10-0127-02

TM621

A