葛洲壩二江電廠發(fā)電機(jī)層中央空調(diào)系統(tǒng)改造研究

覃拓

摘 要：通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的可靠性關(guān)系到整個(gè)電廠的安全生產(chǎn)，文章介紹了葛洲壩二江電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)自投運(yùn)以來，經(jīng)過對空調(diào)設(shè)備及系統(tǒng)不斷地更新改造，保證了廠房發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，為水電站廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及改造提供了一個(gè)參考。

關(guān)鍵詞：葛洲壩；空調(diào)系統(tǒng)；通風(fēng)系統(tǒng)

1 簡介

葛洲壩水利樞紐位于長江三峽出口南津關(guān)下游約2.3km處，距三峽壩址38km，是長江干流上修建的我國第一座大型水電站，是三峽工程的航運(yùn)梯級(jí)和反調(diào)節(jié)水庫。葛洲壩電站分為二江電站和大江電站，二江電站裝機(jī)7臺(tái)，其中1F、2F機(jī)組容量為170MW，其他5臺(tái)為125MW機(jī)組。葛洲壩二江電站廠房由于人員和設(shè)備散發(fā)的熱量（主要是設(shè)備）與潮氣及外界氣候的變化，導(dǎo)致廠房內(nèi)空氣溫度升高，特別是在炎熱的夏季，廠房外的溫度高達(dá)40℃以上，廠房內(nèi)的溫度也高達(dá)36℃以上。為了使廠房有一個(gè)比較穩(wěn)定適宜的工作環(huán)境，以確保發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在廠房安Ⅱ段上游？犖50.63米高程制冷機(jī)房內(nèi)設(shè)置了中央空調(diào)系統(tǒng)。

2 二江廠房空調(diào)主機(jī)布置

二江廠房空調(diào)系統(tǒng)的冷源采用兩個(gè)集中制冷系統(tǒng)，裝有四臺(tái)制冷機(jī)組，其中1#、3#機(jī)組為制冷量50萬大卡/小時(shí)頓漢布什螺桿式水冷冷水機(jī)組，2#機(jī)組為制冷量100萬大卡/小時(shí)約克螺桿式水冷冷水機(jī)組，三臺(tái)機(jī)組安裝在廠房制冷機(jī)房內(nèi)，為廠房發(fā)電機(jī)層等提供冷源。1～3#制冷機(jī)組均利用庫水作冷卻水。為解決庫水的泥沙淤積和結(jié)垢問題，在廠房安Ⅱ段壩前設(shè)置兩臺(tái)頭部沉沙管，機(jī)房的水泵房內(nèi)有兩臺(tái)庫水過濾器，1#、3#機(jī)組旁各有一臺(tái)磁水器，庫水一般均采用自流供水的方式，僅在大汛期上下游水位差很小，自流供水壓力低于0.06MPa時(shí)，才采用加壓水泵供水，使用過的庫水用水管排至尾水。冷凍水系統(tǒng)采用開式循環(huán)，設(shè)三臺(tái)冷凍水泵及四臺(tái)供冷水泵及一個(gè)總?cè)莘e為140m3冷、回水池。4#機(jī)組為制冷量23.7萬大卡/小時(shí)頓漢布什螺桿式風(fēng)冷冷水機(jī)組，安裝在廠房外左側(cè)，單獨(dú)為廠房發(fā)電機(jī)層發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁盤系統(tǒng)提供冷源。

在制冷機(jī)房左側(cè)還設(shè)有一個(gè)中央控制室，通過智能化中央控制系統(tǒng)對廠房的通風(fēng)、空調(diào)、制冷系統(tǒng)進(jìn)行集中空調(diào)與監(jiān)控。

3 二江廠房發(fā)電機(jī)層空氣處理設(shè)備的改造

3.1 二江廠房發(fā)電機(jī)層空氣處理過程

二江廠房發(fā)電機(jī)層的空氣處理是由布置于廠房兩端的左、右空調(diào)器來實(shí)現(xiàn)的。左、右空調(diào)器由離心式風(fēng)機(jī)、空氣過濾器、表冷器、擋水板等組成，廠房發(fā)電機(jī)層的熱濕負(fù)荷全部由已經(jīng)處理的空氣來負(fù)擔(dān)。1～3#制冷機(jī)組產(chǎn)生的冷源經(jīng)冷水池，由左、右空調(diào)器供冷水泵向表冷器提供循環(huán)冷水。左、右空調(diào)器的離心式風(fēng)機(jī)通過送、回風(fēng)道，使廠房發(fā)電機(jī)層空氣流通?？諝饨?jīng)過過濾器過濾、表冷器的減濕冷卻后，經(jīng)擋水板將夾在空氣中的水滴分離出來，處理后的空氣具有一定溫度、濕度、氣流速度和潔凈度，并通過送風(fēng)道送入廠房發(fā)電機(jī)層。

3.2 空氣過濾器的改造

空氣過濾器可濾去空氣中的灰塵，達(dá)到凈化空氣的目的。原左、右空調(diào)器均安裝了空氣過濾器，但為了方便清洗，將原來的整塊過濾器分改為長1.5米、寬0.5米長方形塊狀過濾器，抽插式安裝，更便于拆下清洗。改造后的過濾器加大了濾網(wǎng)的密度，過濾效果更好。

3.3 表冷器的改造

表冷器是以冷水為冷媒，用來實(shí)現(xiàn)冷水與廠房發(fā)電機(jī)層的空氣兩流體間進(jìn)行熱交換的設(shè)備。表冷器為蛇形盤管式，冷水從表冷器下部的分配集管進(jìn)入盤管組中，在盤管組內(nèi)依次往返流動(dòng)。廠房發(fā)電機(jī)層的空氣在離心式風(fēng)機(jī)的作用下，從盤管組的肋片間流過，盤管內(nèi)的冷水吸收被冷卻空氣的熱量，盤管外的空氣減濕冷卻降溫后送入廠房發(fā)電機(jī)層。冷水進(jìn)行熱濕交換后從表冷器上部集管流出，經(jīng)回水管流入回水池，進(jìn)行循環(huán)使用。

表冷器換熱效果不僅與表冷器結(jié)構(gòu)有關(guān)，也與表冷器的選料有著密切關(guān)系。材料導(dǎo)熱系數(shù)越大，其導(dǎo)熱能力越強(qiáng)。表冷器的冷卻水管一般為鐵管或銅管。鐵的導(dǎo)熱系數(shù)為201.6KJ/（m·h·K），銅的導(dǎo)熱系數(shù)為1386 KJ/（m·h·K），相當(dāng)于鐵的6.8倍。一定的傳熱量，當(dāng)采用銅管時(shí)，傳熱效果更佳。原左、右表冷器使用鐵管，兩級(jí)表冷，共三層，每層9臺(tái)，共27臺(tái)。單位體積內(nèi)鐵要比銅重，表冷器的重量大大的超過使用銅管的重量，且鐵管使用久了容易生銹，縮短使用壽命?，F(xiàn)已將原來使用鐵管的左、右表冷器全部拆除，更換了新的表冷器。新的表冷器采用的是銅管，為一級(jí)表冷，共一層，共九臺(tái)。其冷水流程示意圖如圖1。

更換后，大大減小了表冷器的體積和重量，流體的阻力也隨之減小。改造后投運(yùn)，測得表冷器進(jìn)風(fēng)溫度為26±2℃，出風(fēng)溫度為20±2℃，進(jìn)出溫差為5-6℃。實(shí)踐證明，當(dāng)使用銅管時(shí)，有很好的傳熱效果。

4 二江廠房發(fā)電機(jī)層空調(diào)系統(tǒng)的改造

4.1 二江廠房發(fā)電機(jī)層空氣循環(huán)過程

二江廠房發(fā)電機(jī)層位于？犖55.91米高程，全長約250米，寬25.8米，高約28米，該空間的平面尺寸和高度均較大，如果對發(fā)電機(jī)層全部空間進(jìn)行空調(diào)送風(fēng)，需要大量的冷量，造成不必要的浪費(fèi)。為了節(jié)約能源和更有效地帶走發(fā)電機(jī)層的熱濕負(fù)荷（發(fā)電機(jī)組及電控柜均在發(fā)電機(jī)層下層不超過？犖60米高程），該空調(diào)區(qū)域選擇了設(shè)有空氣幕風(fēng)口的分層空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過設(shè)在廠房中部的空氣幕將全部空間分隔為上下兩部分，下部為空調(diào)區(qū)域，夏季送入冷風(fēng)，上部為非空調(diào)區(qū)域。經(jīng)過左、右空調(diào)器空氣處理設(shè)備處理后的空氣，由離心式冷風(fēng)機(jī)送入送風(fēng)道，再通過送風(fēng)口送入上下游廠房發(fā)電機(jī)層。

送、回風(fēng)道布置于發(fā)電機(jī)層上游側(cè)夾墻內(nèi)，分為上中下三層，上層為空氣幕送風(fēng)道，中層為上下游工作帶送風(fēng)道，下層為回風(fēng)道。送回風(fēng)道各分為左右兩段，中間以帶門的墻隔開，左、右空調(diào)器各負(fù)責(zé)一半廠房長度的送、回風(fēng)任務(wù)。

空氣幕風(fēng)口為條縫形，間距為12米，以8.1米/每秒的速度水平送出約30%的風(fēng)量，氣流在空間形成一片氣幕，阻隔了上下空間的氣體交換。

為了減少制冷量和送風(fēng)量，采用上下游工作帶，風(fēng)口直接吹向工作區(qū)，使工作區(qū)處于射流區(qū)中，下游工作帶風(fēng)口為條縫形，間距為12米，水平角18度吹向下游工作帶，送風(fēng)量約30%，上游工作帶風(fēng)口為旋流風(fēng)口間距6米，呈72度角吹向上游工作帶，送風(fēng)量約40%。上下游工作帶送風(fēng)口，夏季送出的冷風(fēng)與發(fā)電機(jī)層進(jìn)行熱濕交換，使廠房發(fā)電機(jī)層溫度降低，并保持在一定的溫度范圍內(nèi)，夏季廠房發(fā)電機(jī)層溫度控制在28±2℃范圍內(nèi)，相對濕度控制在50%±10%范圍內(nèi)，達(dá)到空氣調(diào)節(jié)的目的。

此二者的一部分氣流分別在下游墻面和發(fā)電機(jī)組附近上升，與空氣幕下降氣流配合，在空氣幕和送風(fēng)射流之間形成一股回流，被矩形回風(fēng)口吸入回風(fēng)道，上游風(fēng)口的一少部分氣流在碰到地面后，隨即折返被吸入回風(fēng)道，經(jīng)過空氣處理設(shè)備處理后，被離心式冷風(fēng)機(jī)吸入進(jìn)行循環(huán)使用，其空氣循環(huán)流程圖如圖2。

4.2 廠房發(fā)電機(jī)層送、回風(fēng)系統(tǒng)的改造

廠房發(fā)電機(jī)層空調(diào)系統(tǒng)最初為混合式空調(diào)系統(tǒng)，即利用10%室外新風(fēng)（相當(dāng)于總送風(fēng)量的10%）及廊道風(fēng)與一部分回風(fēng)混合的系統(tǒng)。

由于夏季室外空氣溫度太高，引入室外新風(fēng)，冷量損失太大，又由于該空調(diào)區(qū)域主要是夏季對發(fā)電機(jī)層設(shè)備進(jìn)行降溫，當(dāng)引入廊道風(fēng)時(shí)，潮濕度太大。為了減少冷量損失，減小潮濕度，該通風(fēng)系統(tǒng)改為封閉式空調(diào)系統(tǒng)，即該空調(diào)系統(tǒng)所處理的空氣全部來自廠房發(fā)電機(jī)層，取消了室外新風(fēng)及廊道風(fēng)。全部為再循環(huán)室內(nèi)空氣。即廠房發(fā)電機(jī)層與空氣處理之間形成一個(gè)封閉環(huán)路，其空調(diào)系統(tǒng)流程如圖2所示。

該空調(diào)系統(tǒng)夏季空調(diào)投運(yùn)時(shí)間為每年五月中下旬至九月中下旬，這段時(shí)期也正是電廠的滿負(fù)荷發(fā)電期，而且廠房發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化程度高，在中控室設(shè)有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，除運(yùn)行巡檢維護(hù)與設(shè)備搶修外，廠房內(nèi)逗留人員少，并且廠房可以通過水輪機(jī)層送排風(fēng)機(jī)、廠用變壓器室排風(fēng)機(jī)、油庫排風(fēng)機(jī)、蓄電池室送排風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)房排風(fēng)機(jī)，起到通風(fēng)換氣的作用，可以滿足廠房內(nèi)空氣的要求。雖然廠房發(fā)電機(jī)層采用封閉空調(diào)系統(tǒng)，但仍有少量的室外新風(fēng)通過門窗滲入室內(nèi)，不過采用封閉空調(diào)系統(tǒng)冷消耗量最省。

5 結(jié)束語

葛洲壩二江廠房發(fā)電機(jī)層中央空調(diào)系統(tǒng)，經(jīng)過空調(diào)人員不斷的改造和完善，通過實(shí)際運(yùn)行表明：該空調(diào)系統(tǒng)的功能配置和設(shè)備選型是合理的，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，功能發(fā)揮正常，系統(tǒng)的改造是成功的，該空調(diào)系統(tǒng)改造的完成，使葛洲壩二江電廠廠房發(fā)電機(jī)層中央空調(diào)系統(tǒng)管理水平邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)

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