(中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 广东广州 510663)
摘要：本文以广东某火力发电厂为例，总结了暖通空调系统节能设计的方法，运用节能理念进行系统设计及设备选型，在设计过程中进行经济、性能比较，进而使得节能产品及节能理念在实际工程中得到更好更优的应用，使其节能水平得到显著的提升，对降低暖通系统在整个电厂所占的厂用耗电率具有长远的意义。本文结论可供类似项目暖通系统节能设计参考。
关键词：火力发电厂；节能技术；暖通设计；应用探讨
0引言
火力发电厂生产工艺系统的安全、可靠运行离不开供暖、通风与空气调节系统的高效运转，适宜的暖通空调系统也为电厂工作人员提供卫生、健康、舒适的工作环境[1]。然而，暖通系统的能耗较大，对环境的影响显著。电厂暖通空调系统需进行节能环保设计，才能实现低碳经济，在少牺牲环境的情况下保证经济健康发展[2-4]。
传统的火力发电厂，常见不规范的暖通系统设计，系统运行也缺乏优化管理。如火电厂设计人员常选用较大容量的设备以防系统运行达不到设定参数，这会导致系统运行负荷大于营造合适的空气环境所需的负荷，造成系统运行能耗增加，能源浪费，也使设备多数时间处于低效率段运行。此外，大型暖通设备系统具体运行时候，由于电厂运营维护人员没有与生产商进行详细的沟通，或厂商没有提供详尽的设备操作说明，只简单地启闭设备，造成系统不能以环保节能的模式运行，产生能源的浪费[5-8]。
针对以上问题，本文以广东某火力发电厂为例，介绍了各系统设计概况，总结了暖通空调系统节能设计的方法，在设计过程中进行经济、性能比较，供类似项目暖通系统节能设计参考。
1 工程概况
广东某火力发电厂工程位于广东省韶关南雄市，为南雄东莞大岭山产业转移工业园、南雄市区提供热电（冷）联供，供热半径小于5km。本期采用2×350MW超临界循环流化床锅炉机组。
2 空调系统
2.1 集中制冷站制冷系统
主厂房区域集中制冷系统为主厂房的空调和通风提供冷源，制冷系统原理图如图1所示。制冷系统主要由3台螺杆式冷水机组、3台离心冷冻水泵、3台离心冷却水泵、3台密闭式冷却塔（均设1台备用）以及水处理装置、阀门配件组成等。冷水机组配有微电脑，微电脑可以监视、控制制冷系统的运行状况，并有通讯接口，与主厂房中央空调集中控制系统连接，实现集中控制。空调总冷负荷约为1080kW。
图1 制冷系统原理图
根据以往设计经验，火力发电厂的电气房间过渡季节及冬季需要制冷降温，但制冷量仅为夏季高峰时段的1/3左右，而且有可能更少。本工程设计中，冬季，仅由冷却塔、冷冻水泵直接给用户端供冷冻水，不需要开启冷水机组，可节省冷水机组及离心式冷却水泵耗电，真正实现空调系统的节能，效果良好。本设计思路可供夏热冬暖地区其他火力发电厂的暖通系统节能优化设计参考。
2.2 自动检测与控制系统
集中制冷系统由空调末端反馈的信息通过集中控制系统监控运行状态，空调末端则由根据末端控制器设定的信息自动控制运行状态。
中央空调系统设一套自动监控系统，该系统既可在集控室集中操作管理，也可对各个分系统实现独立的监测与控制。空调系统的水系统和风系统及其设备的运行状态、参数、报警信号将通过网络系统送到中央空调监控盘柜。自动控制系统包括温湿度、压力、风量、流量等物理参数的监测和系统故障报警及设备保护调节功能。
集中制冷站控制系统有以下功能：
1) 根据供/回水的温度，自动调整冷水机组的运行台数；
2) 与冷水机组自带的控制箱通讯联系，实现冷水循环泵、冷水机组的联锁运行和保护控制；
3) 实现制冷系统必要运行参数的显示、设备运行状态的显示；
4) 接受设备故障报警信号，并可将备用设备自动投入运行，另外也可定期交替运行制冷机组。
3 设备应用
3.1 蒸发冷气机在变频器室的应用
1#2#风机变频器容量为1000kW，运行中最大发热量为400kW。变频器自带排风机，电气设备自带风机排出部分热量，还约有2/3的热量停留在室内，且设备排风部分直接取自变频器室，吸风的负压非常大，原考虑直接开百叶风口加过滤网进风，但变频器室位于灰库的右侧，粉尘问题非常严重，电气设备易吸附灰库的细小灰尘，设备易跳机，短路，存在隐患。
1#2#变频机房全密闭运行，400kW房间电气散热量全部由空调负担，需要制冷量400kW /台机组，共2套。估算每匹空调4000元，需要320万元，每小时的耗电量也很大。由于 1#2#变频机房的高热量房间，对湿度要求不高，考虑采用蒸发冷气机对室内降温。通过轴流风机的强制作用，将被冷却房间的空气通过冷气机的冷却盘管，达到降低室温的目的。
单台风量30000m³/h的蒸发冷气机，每小时制冷量约64kW；因1/3由电气设备自带风机排出部分热量后，另2/3热量由5台蒸发冷气机负责。每台机每小时消耗电量2.2kW，每小时消耗水量112L，厂家咨询价格约1万/台。五台的设备总价仅5万，每小时耗能与空调造价及节能方面，性价比大大领先。
采用蒸发冷气机降温通风方式，预计可以减少安装电量320kW，全年平均按3600小时运行考虑，全年节省运行电耗约1152000kWh。
3.2 自然通风器在主厂房的应用
汽机房内布置有汽轮发电机、高低压加热器等发热设备以及热管道等，散热量大，属于热车间，因此，需要进行全面通风，以排除汽机房内余热及余湿。按文献[1]提供的数据，汽机房散热量为1.9MW，散湿量为1130kg/h。汽轮机房通风的计算结果见表1。
表1 主厂房通风计算结果表（单台机组）
经主厂房通风计算所得，需要屋顶排风量822620 m3/h。若选动力型屋顶风机，可以选18#屋顶风机，风量96250 m3/h，每小时用电量为5.5kWh，共10台/机组，共2套；若选型改为自然通风器，需要长40米，喉口真径4.5m的超薄采光型屋顶通风器，则无需耗电，为最节能的运行模式。采用自然通风方式，可以减少安装电量110kW，全年平均按3600小时运行考虑，全年节省运行电耗约396000kWh。
4 节能措施
4.1 空调系统
1) 集中制冷系统设置自动控制系统，系统能够根据末端（用户）的变化情况，自动调节系统的运行状况，自动控制制冷机组、冷却塔、循环水泵的运行台数及运行容量，系统始终在最佳状态下运行。
2) 空气处理机组变风量运行，能够根据气候的变化，自动调节运行工况。如过渡季节，尽可能利用新风，使系统始终处于较为节能的运行模式。
3) 多联机及分体空调采用带变频装置的产品，可节电20%~30%。
4) 空调水管保温采用导热系数较低的橡塑复合材料，避免造成不必要的冷量损失。
4.2 通风系统
1) 汽机房通风机采用屋顶通风器。无需电力，运行模式节能。
2) 采用高效低耗通风设备，通风机的单位风量耗功率≤0.32W/(m3/h)。
5 结语
本文以广东省某火力发电厂为例，总结了暖通空调系统节能设计过程及要点，对设计过程中系统设备进行了经济性、节能性比选。本工程采用的主要节能技术如下：
1)结合当地环境气候，采用了薄型自然通风器；
2)变频器室散热量大的房间采用了蒸发冷气机；
3)集中制冷系统设置自动控制系统；
4)制冷流程进行了优化设计，有利于节约厂用电。
节能理念在本工程暖通系统设计中贯穿始终。这促使节能产品及节能思路在实际工程中得到了更好的应用，显著提升了发电厂节能水平。本工程设计思路及方法可供夏热冬暖地区类似火电厂项目暖通空调系统节能优化设计参考。
参考文献:
[1]中国电力工程顾问集团有限公司. 电力工程设计手册-火力发电厂供暖通风与空气调节设计[M]. 2017
[2]柯朋, 庄力, 李志鹏. 电厂暖通空调系统与技术分析[J]. 科技资讯, 2017, 15(32).
[3]胡玉鹏, 付之雨. 浅谈火力发电厂的暖通空调系统[J]. 建筑与预算, 2015(8):24-26.
[4]孟祥丽, 王立盛. 火力发电厂暖通节能设计[C]// 全国暖通空调制冷学术年会. 2008.
[5]霍猛.电厂暖通空调的节能减排优化设计探讨[J]. 山东工业技术, 2018(1):174-174.
[6]袁朝旭, 王秀芳. 火力发电厂空调控制系统综述[J]. 包钢科技, 2012, 38(2):56-58.
[7]葛四敏, 康慧. 火力发电厂供暖通风空调系统的现状及发展趋势[J]. 暖通空调, 2012, 42(3):1-4.
[8]罗梽宾, 赵磊. 发电厂的暖通空调设计[J]. 企业技术开发月刊, 2009, 28(4):30-30.
论文作者:黄燕娜,王春磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
标签：火力发电厂论文; 节能论文; 暖通论文; 冷气机论文; 系统论文; 空调系统论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第32期论文;