于海洪，石會群，劉繼亮

（1.河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031；2.張家口市維佳工程設計咨詢有限公司，河北張家口 075000）

在火力發(fā)電廠生產過程中，蒸汽發(fā)電后的乏汽含有大量的余熱，需采用冷卻水進行冷卻以便生產過程的延續(xù)，造成發(fā)電過程一次能源利用率較低。近年來，吸收式熱泵余熱回收技術得到廣泛關注并在熱電廠得到推廣應用，實現了良好的社會效益和經濟效益。熱泵供熱項目一般當年開工建設，當年冬季進行調試并投產，否則其調試期須推遲到下一個采暖季進行，嚴重影響經濟效益。在當年調試期內熱泵房維護結構一般不完善，熱泵設備調試初期需進行抽真空、溶液灌注等工作，耗時較長。在啟動初期，熱泵升負荷的過程也比較緩慢，熱泵房熱車間特性無法在調試期起到作用，系統(tǒng)面臨防凍、防寒的需求，由于電廠熱泵房形體較大，在調試期維護結構尚不完善，一般的熱水采暖系統(tǒng)不能滿足要求，臨時供暖問題十分突出。

對熱泵房調試期的供暖，需著重解決如下問題。

1）熱泵房為10m高，空間較大，其容積為14 414m3，計算熱負荷高達600kW，能耗很大。

2）維護結構不完善，未封閉孔洞較多，大量冷風侵入，極易造成管道凍結，如采用散熱器采暖系統(tǒng)，采暖系統(tǒng)也面臨凍結危險。

熱泵供熱項目的驅動蒸汽一般取自汽機房采暖抽汽，因此，熱泵房一般比鄰汽機房，汽機房為熱車間，其室內熱空氣如能應用于熱泵房臨時供暖，既可節(jié)約大量采暖熱能，又能較好地滿足熱泵房防凍、防寒的需求。

1 汽機房熱環(huán)境實測

1.1 汽機房概述

某電廠2×300MW機組建于2005年，汽機房總長度157.2m，跨度27m，高度32.88m；每臺機設熱網首站，熱網首站長24m，寬18m，高21.5m；汽機房及熱網首站總體積為15.813 2萬m3。

除氧間共設有24臺屋頂風機用于汽機房夏季排風，根據實測數據，汽機房及除氧間總散熱量為2.3MW，計算總排風量約145萬m3／h。屋頂風機進風口設有閥板，冬季停止運行后閥板隨之關閉。

1.2 汽機房冬季熱環(huán)境實測

為了解汽機房內溫度情況，在汽機房沿高度方向不同位置設置溫度計，由于項目所在地12月上旬日出時間在早上7：15至7：30，早上7：00約為一天中室外氣溫最低點，因此，在12月9日早上7：00和下午15：00各取一次讀數，取得汽機房各標高位置的溫度如表1、表2所示。

表1 汽機房不同標高溫度實測（7：00）Tab.1 Temperature of steam turbine building（7：00）

表2 汽機房不同標高溫度實測（15：00）Tab.2 Temperature of steam turbine building（15：00）

由實測值可知，汽機房上部溫度較高，早上最冷時屋架下旋溫度也高達27℃，具備向熱泵房送風達到取暖的溫度要求。

2 熱泵房送風量的確定

由于熱泵房維護結構不完善，防止冷風侵入是臨時采暖系統(tǒng)成敗的關鍵，因此，送入熱泵房的熱空氣既要滿足熱負荷要求，又必須使熱泵房保持正壓，以便將外部冷空氣阻擋在熱泵房外［1-2］。

2.1 送風量應滿足熱負荷要求

根據熱泵房熱負荷，計算送風量，如式（1）所示：

式中：G為送風量，m3／h；Q為供熱量，kW；Δt為送風溫差，按熱泵房保持5℃，送風溫度取汽機房屋架下旋溫度27℃，Δt＝22℃；c為空氣比熱，取1.01kJ／（kg·℃）；ρ為空氣容重，取1.1kg／m3。

計算出送風量為106 920m3／h。

2.2 送風量應滿足保持熱泵房正壓要求

為避免室外冷空氣侵入，對于處于施工期維護結構不完善的建筑物該正壓尤為重要，由于正壓送風供暖系統(tǒng)送風量計算無成熟公式可用，本文參考了《暖通空調設計基礎分析》［3-4］給出的空調系統(tǒng)正壓送風量計算方法，對正壓送風供暖系統(tǒng)送風量進行估算［5-6］，計算公式如式（2）所示：

式中：G為送風量，m3／h；E1為流量系數，取0.5；F1為縫隙面積，由于維護結構不完善，取20m2；ΔP為室內外壓差，取5Pa；ρ為空氣容重，取1.2kg／m3。

計算出送風量為103 923m3／h。

該方法采用縫隙面積和壓差計算滿足室內正壓的送風量，與實際情況較為接近，與滿足熱負荷的送風量比較后，取兩者較大值，為106 920m3／h。

2.3 按經驗換氣次數核算送風量

對于一般房間，維持室內正壓所需的送風量可按房間換氣次數2～6次／h取值。本工程熱泵房建筑體積為14 414m3，當送風量為106 920m3／h時，相應換氣次數為7.4次／h，該送風量可以使熱泵房保持一定正壓。

2.4 熱泵送風對汽機房影響

本工程汽機房總容積為15.813 2萬m3，當從汽機房吸風量為106 920m3／h時，折合汽機房換氣次數為0.68次／h。對于電廠汽機房這樣的高大建筑物，其冷風滲透量一般在2次／h以上，因此，熱泵房熱風供暖送風量遠小于其冷風滲透風量，熱泵房熱風供暖系統(tǒng)不會對汽機房產生不利影響。

3 工程實施

根據前述分析計算，將汽機房熱空氣送入熱泵房可以滿足防凍、防寒要求，達到冬季供暖目的。

本工程汽機房12.60m（運轉層），設有帶型窗，窗扇尺寸1.5×0.75m，為減少臨時設施拆除時的恢復費用，風道穿墻采用穿過帶型窗窗扇的方法，可穿管道窗扇共6個，窗扇寬度為0.75m，實測凈寬為0.71m，因此，風道尺寸按Φ630選取，共設置6根，最大限度利用可用空間，當總風量為106 920 m3／h時，每根Φ630風道風量為17 820m3／h，風速為15.88m／s。對于臨時送風系統(tǒng)來說，該風速在允許范圍內。

3.1 風機選擇

共選擇6臺軸流風機，每臺風機風量為18 250m3／h，總送風量為109 500m3／h，相應換氣次數為7.6次／h，既滿足熱負荷要求的送風量，又滿足熱泵房正壓要求的送風量。

3.2 風道系統(tǒng)設置

按前述現場情況，熱風供暖系統(tǒng)分為2個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)配置3臺流風機，安裝在熱泵房6.0m圈梁上，每個系統(tǒng)送風量為54 750m3／h，在12.60m運轉層設置1個1 600×630×4 030集風箱，引1根630×1 600風道向上至29.70m（汽機房屋架下旋位置），將汽機房上部熱空氣引致熱泵房，2個系統(tǒng)總送風量達到109 500m3／h。

3.3 風道支撐

采用腳手架支撐，安裝方便且便于拆除，也不需在汽機房進行焊接作業(yè)。

4 使用效果

在維護結構不完善，窗洞、大門及部分墻體未施工，臨時采用帆布遮擋的情況下，熱風供暖系統(tǒng)投入使用，室外溫度達到-8℃時，室內溫度仍保持3℃以上，滿足了防凍、防寒要求，基本達到設計預期。同時對汽機房各測溫點觀察后，汽機房溫度無明顯變化。

5 經濟效益分析

熱泵房為熱車間，正常運行時，室內不需設置采暖設施，因此，不論采用熱水供暖還是采用熱風供暖均為施工臨時設施［7-8］。

5.1 使用熱水采暖系統(tǒng)的費用

按熱泵房熱負荷600kW，單片散熱量150W估算，約需安裝散熱器4 000片，每片采購價35元，共需14萬元；采暖管道、閥門及安裝費約15萬元；熱水采暖系統(tǒng)初投資共需29萬元。

按運行2 000h計算，熱泵房總供熱量為4 320 GJ，按當地熱價27元／GJ計算，采暖費共計11.66萬元。

5.2 熱風供暖系統(tǒng)的費用

每臺軸流風機2 600元，6臺共計1.56萬元；風道系統(tǒng)展開面積約340m2，折合質量為2.3t，材料費約1.6萬元；系統(tǒng)安裝人工費約2.5萬元；系統(tǒng)初投資共需5.66萬元。

熱風供暖的熱源取自汽機房上部的熱空氣，其運行費只有風機的耗電量：每臺風機耗電量2.2 kW，6臺耗電量共計13.2kW，按運行2 000h計算，共耗電2.64萬kW·h，以每度電0.5元（kW·h）計算，運行費總計1.32萬元。

5.3 費用對比

表3為費用對比。

表3 熱水、熱風供暖費用對比表Tab.3 Cost comparison of hot water heating &hot air heating

6 結 語

從熱水及熱風2種供暖方式對比來看，利用汽機房熱空氣的熱風供暖系統(tǒng)不論初投資還是運行費，均遠低于熱水采暖系統(tǒng)，而熱水采暖系統(tǒng)在維護結構不完善的情況下，其自身就存在凍結危險，因此，利用汽機房熱空氣的熱風供暖系統(tǒng)在熱泵房項目中具有良好的推廣價值及應用前景。

／References：

［1］崔明輝.熱負荷偏差對供暖系統(tǒng)影響的分析［J］.河北科技大學學報，2007，24（6）：342-344.CUI Minghui.Analysis of the influence of heating load deviation on the heating system［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2007，24（6）：342-344.

［2］李 朋，韓 靖.冷風滲透耗熱量計算方法對住宅熱負荷的影響［J］.山西建筑，2011，37（24）：120-121.LI Peng，HAN Jing.Impact of infiltration heat loss calculation method on residential thermal load［J］.Shanxi Architecture，2011，37（24）：120-121.

［3］葛鳳華，王春青.暖通空調設計基礎分析［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.GE Fenghua，WANG Chunqing.Analysis of HVAC Design［M］.Beijing：China Architecture &Building Press，2009.

［4］陸耀慶.實用供熱空調設計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.LU Yaoqing.Practical Design Manual of Heating and air Conditioning ［M］.Beijing：China Architecture &Building Press，2007.

［5］張 濤.高層建筑正壓送風量設計淺析［J］.科學之友，2011（5）：21-22.ZHANG Tao.The design of the skyscraper is pressing and blowing quantity［J］.Friend of Science Amateur，2011（5）：21-22.

［6］周 燦，王志榮，蔣軍成.超大空間空氣流動的數值分析［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2012，38（1）：31-34.ZHOU Can，WANG Zhirong，JIANG Juncheng.Numerical analysis of air flow in oversize space［J］.Industrial Safety and Environmental Protection，2012，38（1）：31-34.

［7］王曙光，王振寧.高大廠房熱風采暖及節(jié)能［J］.建筑節(jié)能，2009，37（11）：17-18.WANG Shuguang，WANG Zhenning.Hot blast heating and energy-saving for factory buildings of high and large space［J］.Building Energy Efficiency，2009，37（11）：17-18.

［8］崔明輝，趙立川.間接連接熱水供暖系統(tǒng)集中供熱調節(jié)分析［J］.河北科技大學學報，2010，31（6）：584-587.CUI Minghui，ZHAO Lichuan.Analysis of concentrated heating regulation for indirect connection hotwater heating system［J］.Journal of Hebei University of Science and Technology，2010，31（6）：584-587.