（中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 湖南长沙 410007）
摘要：本文针对西亚地区某燃煤电厂的实际情况，在保证汽机房降温通风效果的前提下，通过对比水蒸发冷却降温通风和集中空调降温通风两种方式，从运行能耗方面进行比较；分析表明，该工程汽机房采用水蒸发冷却降温方式，既能满足车间降温通风要求，又具有明显的节能效果。
关键词：降温通风 水蒸发冷却 节能
1 前言
随着我国内地大型煤电项目市场的日益萎缩，越来越多的大中型煤电项目走向经济欠发达地区，同时也走出国门，开拓海外市场。在我国的新疆一些地区、西亚的巴基斯坦、伊朗等，气候特点普遍为亚热带干旱和半干旱，全年降雨稀少（仅75～150毫米左右），夏季高温干热（最热月平均气温30～39℃，最高达55℃），由于这些特性，对电厂高温车间大多有降温要求，为了满足这一要求，通常所采取的方式是水蒸发冷却式降温和集中空调制冷降温。本文就这两种方式各自的系统设计、能耗两个方面进行比较，明确了在该地域的气侯特征下较为合适的降温通风方式。
2 蒸发冷却式降温通风原理
直接蒸发冷却降温，是通过空气与淋水填料层直接接触，把自身的显热传递给水而实现冷却的：一部分淋水吸收空气中的热量而不断地蒸发，未蒸发的水则被排掉，从而使得冷却后的空气温度降低到湿球温度附近。这个过程是建立在空气干、湿球温度差较大的前提之下，所以尤其适用于高温、低湿度地区【1】。
蒸发冷却式降温是利用自然力、仅耗少量电力的较经济的降温通风方式，已广泛应用于通风空调工程上，特别是发电工程汽机房的降温通风。
蒸发冷却与空气的湿球温度有关。从焓湿图上看，只有相对湿度为100%时，干球温度才等于湿球温度，而其他情况下，干球温度比湿球温度高，干湿球温度差就是蒸发冷却的动力，干湿球温差越大，蒸发冷却效果越好。在蒸发冷却过程中，水滴的饱和温度等于空气湿球温度。热湿交换的原理是，在空气饱和水的温差作用下，空气传递给水的显热量在数值上等于在分压力差作用下，水蒸发到空气中所需的汽化潜热【2】。二者传递方向相反，总热交换为零，所以这个过程为等焓冷却加湿过程，原理图如图1。
图1 用焓湿图表示的蒸发冷却原理图
直接蒸发冷却设备主要由风机、填料层、喷淋水系统及附件、控制系统和箱体组成。室外热空气通过填料，在蒸发冷却的作用下，热空气被冷却，再通过风管输送到室内。喷淋水从顶部的布水系统，均匀地淋洒在填料上，水在重力作用下，流入集水盘，或循环利用或排走。
3 项目概述
3.1 工程概述
本项目为巴基斯坦某2×25MW燃煤电厂项目，位于旁遮普平原柴尔沙漠的东北边缘。项目所在地的气候特点是高温干燥，沙尘飞扬较严重。
旱季（高温季节）设计计算干球温度45℃，相对湿度40.5%，大气压力982.63hPa，湿球温度31.7℃，干湿球温差Δt=t1-tW=13.3℃
汽机房长72.7m，宽20m，高19.6m，开窗总面积415m2。
3.2 汽机房降温通风目的
火力发电厂汽机房内设备散出的热量，主要是汽轮发电机组及其辅机设备、管道等外表面散发到室内的热量。
汽机房降温通风的主要目的，一是排除汽轮机及其辅助设备在运行中散发出的大量热量，二是为了改善运行时设备周围的环境，降低运维人员的工作环境温度及提高设备的使用寿命。
3.3 降温通风方案简述
（1） 蒸发冷却式降温方式
采用蒸发冷却式降温机组送风，屋顶通风器排风的通风方式。属于小温差、大流量的通风方式。
室外热空气经过直接蒸发式降温机组降温后，通过风管送入汽机房内，再经各层的主要散热设备周围开设的格栅、检修孔、楼梯间、吊物孔等处，吸收室内余热、余湿后的热空气经过屋面最高处设置的屋顶通风器排出。
此方式设备较少、管路布置简单，直接蒸发式降温机组可露天布置，不需要设置专门的机房。
（2） 集中空调系统降温
采用集中空调系统降温送风，屋顶通风器排风的通风方式。属于大温差、小流量的通风方式。
室外热空气经过组合式空调机组降温后，送入汽机房内，再经各层的主要散热设备周围开设的格栅、检修孔、楼梯间、吊物孔等处，吸收室内余热、余湿后的热空气经过屋面最高处设置的屋顶通风器排出。
组合式空调机组冷源由制冷机组提供。
该方式设备较多、系统管路复杂，需要设置专门的制冷站房。
4 蒸发冷却降温与集中空调降温比较
本工程汽机房内2台汽机及其辅机设备散热量Q1=720kW，简化计算围护结构耗热量Q2=75kW。汽机房总冷负荷Q= Q1+ Q2=795kW。
4.1 蒸发冷却系统配置
利用干湿球温度差实现直接蒸发冷却时，蒸发冷却设备所选用的填料与蒸发冷却效果密切相关，其直接影响冷却机组的热湿交换性能【3】，是蒸发冷却设备的核心部件。
目前常用的填料材料有亲水性高分子G纤维湿膜、植物纤维（牛皮纸）湿膜、玻璃纤维湿膜、聚脂纤维湿膜、金属材料等。
本项目中蒸发冷却机组的填料采用的是亲水性高分子G纤维湿膜，其特点是：吸水性好，吸水率高；加湿效率高；难燃，不自燃，不延燃，具有自熄功能，耐热温度120℃，防火等级B1级；加湿材料添加永久性抗菌剂，有可靠的防腐抗菌作用；加湿空气清新，无异味；降温能力强，降温效果好，1Hr蒸发1kg的水需要从空气中吸收0.7kW的热量，气化式加湿器吸水性好，水与空气接触面积大，加湿效率高，一般可达80%及以上；给水量少，仅为加湿量的1.5~2.5倍；采用模块拼插式结构，拆装维护方便；使用寿命长，采用自来水时可使用8~10年，使用寿命期内可反复清洗。
（1） 降温通风量计算
蒸发冷却机组降温效率0.8，可降低进风温度△t=（45-31.7）×0.8=10.64 ℃，所以蒸发冷却机组的送风温度 ts=45-10.64=34.36 ℃，室内温度tn≈39 ℃。则通风量
由以上可以看出，采用蒸发冷却方式时，设备运行年耗水量稍低于集中空调方式，年节约水量 △G= G2-G1=17280-12960=4320（t），即年耗水量可节约25%。
5 结语
综合以上知，蒸发冷却降温系统可以保证降温效果、满足汽机房的室内温度要求；但是也并非所有情况下都适合采用蒸发冷却降温系统，选用时应结合具体工程气象参数和房间功能及用途，科学客观地评判是否采用蒸发冷却式降温系统。
本工程地处巴基斯坦，具有干、热气候特点，发电厂汽机房内采用蒸发冷却降温系统完全能满足汽机房内温度及排余热的要求。相比于集中空调降温系统，其系统形式简单、设备单一、没有庞大的管路布置、占地少、安装方便、维护方便、年运行耗电量少，年耗水量相对也较少。
综合以上知，蒸发冷却式降温系统比集中空调系统明显节能，是一种既经济又节能且完全可行的降温通风方式。对于类似本工程的情况，蒸发冷却式降温通风可广泛使用在发电厂汽机房降温通风上。
参考文献:
[1]陆耀庆 主编. 实用供热空调设计手册 2008.05第二版.
[2]李善化,康慧,孙相军等编著.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册 2001.01第一版.
[3]白志刚,王艳萍. 直接蒸发冷却技术在火力发电厂的应用[J].能源与节能, 2011 (6).
作者简介：罗英（1981-），女，工程师，主要从事电力暖通设计工作
陈锡锋（1990-），男，助理工程师，主要从事电力暖通设计工作
论文作者:罗英,陈锡锋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/14
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