火电厂空冷变频间降温通风设计探讨.doc

火电厂空冷变频间降温通风设计探讨
任彩玮
山西省电力勘测设计院 ，山西省太原市迎泽大街255号，030001
REN Cai-wei
Shanxi Electric Power Exploration & Design Institute
Add:No.255 Yingze Street, Taiyuan, Shanxi, China
Postcode:030001
摘要：文章简要介绍了空冷变频间降温通风设计的几种方案，通过各方案在工程中的运行比较，推荐采用直接蒸发式冷却进风装置，达到了节能、降耗、方便运行管理的目的。
关键词：空冷变频间；降温通风
Abstract: This paper briefly deals with design alternatives for frequency-variation air cooling unit room in power plant. By comparison between design alternatives applied in actual engineering practice, the writer recommends applying the cooling air intake unit of direct vaporing type in order to reach the purpose of energy saving, consumption reduction and simple operation.
Key words: Frequency-variation Air Cooling Unit Room, Detemperature and Ventilation

1. 引言
随着大型火力发电厂空冷机组的不断投运，部分电厂存在空冷变频器发热量大，房间内热量散发不出去，影响设备正常工作等反馈意见。若不能有效排除空冷变频间内的热量，导致变频器柜体内及房间温度持续升高，达到一定数值时，电气系统的保护便会报警、跳闸，影响空冷系统正常运行甚至出现机组停机现象。因此寻找一种既节能又有效的空冷变频间降温通风设计在当前尤为重要。近几年，我院根据不同的工程条件，采用了多种不同的设计方案，并相继投入运行。本文以几个电厂的空冷变频间降温通风设计为依据，通过对各方案在工程中的运行比较，力求寻找一种既节能又方便运行管理的设计方案。
2. 几种方案介绍
2.1 山西永济2×300MW空冷机组改扩建工程空冷变频间降温通风
山西永济2×300MW空冷机组改扩建工程已于2006年10月第一台机组投产运行，2006年12月第二台机组投产运行。永济电厂地处山西省南部地区，空冷变频间布置在汽机房A列毗屋6.30米层，分单元式布置。共设有两个空冷变频间，房间面积分别为100 m2，每个变频间布置30台变频柜。每台变频器发热量为3kW ，设备总散热量为90kW，维护结构及其他室内照明引起的冷负荷为50kW。则空冷变频间室内冷负荷为140kW。空冷变频间变频柜分三排布置，每排布置10台变频柜。平面布置见图1。

2.1.1 通风量计算
空冷变频间为无人值守房间，室内温湿度应满足工艺设备的运行要求。变频间要求可参考常用配电装置室的工艺要求，夏季室内环境温度不高于40℃[1 ]。经计算比较室内设计温度设定为37℃时最经济合理。该变频间采用了全新风降温通风方式，室外新风经直接空调机组过滤降温后送入室内，吸收热量后的热空气由屋顶风机排至室外[2 ]。依据经验估算，考虑变频柜通过柜体散入房间的热量为总热量的1/3，其余2/3由屋顶风机连接管道从设备顶部排热风口直接排至室外，则排至室外余热量为60kW。
（1）排风量计算[2 ]
L1===17337m3/h （1）
Δt =tex-tin
式中：L1—空冷变频间排风量， m3/h；
Q—排至室外的余热量，W；
c—空气比热熔，取1.01kJ/(kg. ℃)；
ρav—进排风平均密度，kg/m3；
Δt-- 进排风温度差，℃。不应超过15℃；
tin,，tex--进排风温度，tin取变频间室内温度，一般要求配电间环境温度控制在不超过40℃；tex取变频柜内顶部排风温度48℃。
（2） 降温送风量计算[2 ]
设备散发至变频间的余热量为30kW，室内照明等其它冷负荷为12kW，则室内冷负荷为42kW。L2’= ==28800kg/h （2） 室内所需送风量为L2=28800/1.1175=25772 m3/h
式中： L2—室内冷负荷所需送风量， m3/h；
Q—设备散发至室内余热量维护结构等其他冷负荷，W；
hin—室内设计状态点的空气焓值，kJ/kg,由焓湿图查得；
hs—送风状态点的空气焓值，kJ/kg；由焓湿图查得；
2.1.2 设备选型
平衡送风量和排风量，在变频间屋顶设置有三台No7风量为10128 m3/h的屋顶风机机械排风。每台屋顶风机布置位置与每排变频柜相对应。
根据室内所需送风量在变频间屋面设置两台全新风屋顶风冷冷风型空调机组，每台风量为16000 m3/h。高峰期间两台设备同时运行。
2.1.3降温通风及屋顶排风布置见图2、图3采用了全新风的降温通风设计，变频柜内大量热量由屋顶排风机排出室外，减小了降温温通风的制冷量和送风量

2.1.3 运行效果
电厂自2006年投运以来，由专业空调公司负责维护管理，室内温度保持在35℃左右，空调通风设备及降温系统运行良好。
2.2其他电厂工程空冷变频器降温通风设计
2.2.1阳泉南庄煤矸石电厂空冷配电间降温通风
阳泉南庄煤矸石电厂于2009年2月投产，空冷变频柜与电气配电柜及变压器合并，简称为空冷配电间，布置在主厂房A列外，两台机组共布置一个空冷配电间，室内布置24台变频柜。每台变频器发热量为3kW ，同时布置三台2000kV.A干式变压器，每台变压器发热量为17kW.。两台运行，一台备用。空冷配电间室内设备总散热总量为106kW，室内其它冷负荷为16kW总负荷为122kW。
该电厂空冷配电间同样采用风冷降温循环通风方式。采用2台风冷冷风型屋顶空调机组，经空调机组降温处理后的冷风（22℃）送入室内，冷空气经各台变频柜进风口进入设备内部，热空气由其顶部排风口排至室内上部，散发至室内的热空气经布置在房间两侧上部的回风管回至屋顶空调机组再冷却，循环运行。该工程2009年2月投产以来，由于发电主机设备发生某些故障，一直没有正常运行，故不能有效反映空冷配电间空调设备的运行效果。
2.2.2 太原第二热电厂六期（2×300MW空冷机组）空冷变频间降温通风
太原第二热电厂（2×300MW空冷机组）于2006年12月和2007年11月两台机组相继投产。其空冷变频间布置在主厂房A列毗屋，分单元布置。每个变频间内设置有30台变频柜。其室内设备发热量约为90kW，考虑其它散热量为40kW，总冷负荷为130kW。该工程空冷变频间同样采用全新风空调系统，空调设备选用风冷柜式机组，室内机组布置在变频器间，变频间外墙开新风网式风口与空调机组新风口直联。新风经空调机组过滤降温处理后送入房间，并经变频器低部的进风口进入设备内部，热空气由其顶部排风口排至室内上部，由轴流风机排出室外。每个空冷变频间设置四台风冷冷风型全新风空调机组，每台风量为6500 m3/h，冷量为34kW。在每个空冷变频间设置4台轴流风机排风。每台风机风量为8500 m3/h。三台机械排风，一台事故排风。太原第二热电厂投运以来，空冷配电间空调系统运行时好时坏，设备的维修率高。主要原因是由于配电间周围环境比较恶劣，空气中煤尘、粉尘含量较高，导致新风风口频繁堵塞，又因为空调设备布置在空冷配电间内，没有专门的人员负责管理维护，不能及时清洗过滤器，进风不畅，从而导致空调机组出现故障。
2.2.3 古交发电厂（2×300MW空冷机组）空冷变频间降温通风
古交发电厂一期工程，建设2台300MW直接空冷机组，于2005年8月和2006年3月两台机组相继投产。该工程空冷变频间布置在主厂房A列毗屋，分单元布置。每个变频间内设置有24台变频柜，总冷负荷按120kW计算。采用空调循环风降温方式。每个变频器间选用4台风冷式空调降温机组，同时运行。每台空调设备额定制冷量为32kW，循环风量为8000m3/h。4台风冷空调室内机组直接布置在变频器间，采用下部前侧送风、上部前侧回风的循环方式。室内热空气由房间上部进入各空调机组内，经冷却盘管降温后由房间底部吹入室内，并进入变频器发热通道内，冷空气经由变频器吸收热量后经风扇（变频器自带）再排入房间上部，如此循环制冷，达到冷却的目的，保证室内温度不高于35℃，满足设备降温要求。设备自投运以来，运行效果良好。
3．结语
以上介绍了几种不同的空冷变频间降温通风方案。结合近几年对各空冷电厂跟踪回访信息，分析以上各设计方案的优缺点，得出以下结论：
1）尽可能提高排风温度。空冷变频间（或空冷配电间）属于高热无人值守车间，房间内的温湿度只要满足工艺设备的运行要求即可。根据电气专业要求，变频柜内部温度可高达60℃。因此，通风设计时可以适当提高室内的温度，一般保证室内温度不高于40℃。这样计算降温通风量时就可以减少很多。相同热量的情况下，提高室内温度，可大大减少通风量，节省设备的初投资及运行费用。
2）选用全新风降温通风方式，采用机械排风设施将设备热量尽可能地排出室外。但选择该方案时，应考虑当地的环境条件。当室外通风温度在30℃以下，变频间周围环境比较干净的情况下，采用正压全新风空调降温通风[3]方案比较合理。但如果周边环境空气质量较差，风沙较大，煤尘较多，则不适宜采用直接排热的直流新风形式。
3）采用低部送风/上部回风的置换通风气流方式，增强降温排热效果。有些工程，由于环境、工艺布置等原因，不能采用全新风降温通风方式时，可采用循环空调降温方式。为了保证室内冷热气流更加合理，设备形式应采用下部送风，回风系统直接连接于电气设备排风出口，以减少热气流排放到室内，达到降温的目的。
目前，空冷变频间降温通风主要设备是电制冷空调机组，通过全年连续运行来保证室内的环境温度，运行过程中需要消耗大量的电能[3]，为了节约能源，在条件许可的情况下，某电厂考虑了采用直接蒸发式冷却降温装置，该装置减少了电力消耗。整体经济效节省需进行估算，有待以后设计运行测试后再给以论述。

参考文献
[1] 火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程，（DL/T5035—2004）中华任命共和国电力行业标准。2004年7月中国电力出版社出版、发行，P20
[2] 李善，康慧，孙向军等。火力发电厂及变电所 供暖通风空调设计手册 中国电力出版社2001。P160
[3] 陆耀庆，实用供热空调设计手册（第二版）中国建筑工业出版社，2008.5，P1694

作者简介：任彩玮，女，1963年1月生，1987年毕业于太原工业大学暖通专业，工作单位：山西省电力勘测设计院，太原市迎泽大街255号，邮编：030001。电话[phone]。

5