馮 瑞 峰

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

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某垃圾發(fā)電廠鍋爐間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

馮 瑞 峰

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

介紹了常見的鍋爐間自然通風(fēng)方式，提出了一些常用自然通風(fēng)設(shè)備的設(shè)計(jì)選型方法，論述了鍋爐間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中的一些注意事項(xiàng)，解決了自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器、電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉等設(shè)備設(shè)計(jì)選型時(shí)遇到的一些問題。

垃圾發(fā)電廠，自然通風(fēng)，鍋爐，風(fēng)量

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，以及居民生活水平的日益提高，城市垃圾尤其是城市生活垃圾的存放問題日益突出，大部分城市不同程度的出現(xiàn)了垃圾圍城的現(xiàn)象。如何妥善的處理這些垃圾是擺在各級(jí)政府面前的一道難題。垃圾處理的原則是無害化、減量化、資源化，其中利用城市垃圾發(fā)電可大大減少填埋場地面積，從而節(jié)約大量寶貴的土地資源。同時(shí)減少了垃圾填埋對(duì)地下水和填埋場周邊環(huán)境的大氣污染。垃圾發(fā)電的原理是利用垃圾焚燒后，產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為高溫蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。在冬季垃圾發(fā)電廠向外輸出電能的同時(shí)還可以利用蒸汽余熱產(chǎn)生高溫?zé)崴瑢?duì)周邊地區(qū)實(shí)行集中供熱。從而實(shí)現(xiàn)變廢為寶、綜合利用。減量化垃圾焚燒后的殘?jiān)挥性瓉砣莘e的10%～30%，從而延長了垃圾填埋場的使用壽命，緩解了土地資源緊張狀態(tài)。本文結(jié)合某垃圾發(fā)電廠鍋爐間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)實(shí)例，把自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)方法以及在設(shè)計(jì)中的一些心得與大家分享。

1 項(xiàng)目概況

本設(shè)計(jì)垃圾發(fā)電廠地處太行山區(qū)，境內(nèi)多山，桃河橫貫市區(qū)，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。本地氣候受地形影響明顯，境內(nèi)四季分明：春季干旱嚴(yán)重，夏季炎熱多雨，秋季降溫迅速，冬季寒冷干燥。冬春二季風(fēng)力最大，秋季次之，夏季最小。

垃圾發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)模為3×550 t/d垃圾焚燒鍋爐+2×N15 MW直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐間外形尺寸為72.5×38×43(H)。對(duì)鍋爐間進(jìn)行通風(fēng)換氣的目的是為了排除鍋爐正常運(yùn)行時(shí)鍋爐及其附屬設(shè)備所散發(fā)熱量，降低工作區(qū)溫度，改善工人的工作環(huán)境。

2 當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)

根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳径嗄陮?shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，其室外氣象條件如下：

冬季大氣壓力：937.1 hPa；夏季大氣壓力：923.8 hPa；夏季通風(fēng)室外空氣密度：1.06 kg/m3。

3 鍋爐間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

鍋爐間自然通風(fēng)用于排除鍋爐正常運(yùn)行所產(chǎn)生的余熱。鍋爐間通風(fēng)采用自然進(jìn)風(fēng)的通風(fēng)方式，室外冷空氣由廠房底層電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗進(jìn)入室內(nèi)，對(duì)鍋爐進(jìn)行冷卻。熱空氣由屋頂流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器排至室外。

3.1 鍋爐間鍋爐及其附屬設(shè)備的散熱量的確定

鍋爐間鍋爐及其附屬設(shè)備的散熱量確定方法：1)單位面積法：即利用鍋爐本體及其輔機(jī)、汽水管道等散熱面積乘以其對(duì)應(yīng)的單位散熱量，得出其散熱總量。2)鍋爐生產(chǎn)廠家所提供的設(shè)備散熱量線算圖：根據(jù)各鍋爐生產(chǎn)廠家提供不同鍋爐額定蒸發(fā)量(供熱量)所對(duì)應(yīng)的鍋爐本體散熱量線算圖計(jì)算出鍋爐本體散熱量。參考《火力發(fā)電廠及變電所采暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》(以下簡稱《手冊(cè)》)以及其他鍋爐廠家提供的相同蒸發(fā)量鍋爐及其附屬設(shè)備的散熱量，確定本設(shè)計(jì)中鍋爐及其附屬設(shè)備的散熱量為2.0 MW。

3.2 電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉設(shè)計(jì)選型

1)安裝地點(diǎn)(鍋爐間屋面)環(huán)境條件。根據(jù)相關(guān)規(guī)程的要求，鍋爐間夏季排風(fēng)溫度高于夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度11 ℃～13 ℃。本設(shè)計(jì)鍋爐間夏季排風(fēng)溫度取39 ℃。對(duì)應(yīng)夏季排風(fēng)密度為1.02 kg/m3。

2)夏季排除鍋爐間余熱所需的風(fēng)量為：

G=Q/0.28/Cp/(tp-twf)。

其中，G為排除鍋爐間余熱所需的風(fēng)量，kg/h；Q為鍋爐間鍋爐及其附屬設(shè)備散至室內(nèi)的全部顯熱量，W；Cp為空氣的定壓比熱容，1.01 kJ/(kg·℃)；tp為排風(fēng)溫度，℃；twf為夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度，℃。

其中，Q=2.0×1.1=2.2×106W(其中，1.1為富裕系數(shù))。

G=Q/0.28/Cp/(tp-twf)=

2.2×106/0.28/1.01/10.8=720 310 kg/h。

3)電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗設(shè)計(jì)計(jì)算。

參考《手冊(cè)》中的規(guī)定，進(jìn)風(fēng)面積為：

F=G/3 600/(2×g×ρwf×hj×(ρwf-ρnp)/ξj)0.5。

其中，hj=43/2-(0.3+0.9/2)=20.75 m。

F=720 310/3 600/(2×9.81×

1.06×20.75×(1.06-1.04)/3.3)0.5=123.7 m2。

為防止冬季室外冷風(fēng)直接吹向工作地點(diǎn)，防止工作區(qū)過冷，夏季和冬季進(jìn)風(fēng)窗分別設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)選用夏季和冬季電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗各60個(gè)，每個(gè)進(jìn)風(fēng)窗尺寸為3 m×0.9 m(進(jìn)風(fēng)總面積為60×3×0.9=162 m2)，其中夏季電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗底標(biāo)高為0.3 m，冬季電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗底標(biāo)高為4.5 m。夏季通風(fēng)時(shí)打開夏季電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗，關(guān)閉冬季電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗。冬季通風(fēng)時(shí)則相反。春秋兩季則可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況自行開閉進(jìn)風(fēng)窗。

3.3 流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器選型

排風(fēng)口面積的計(jì)算公式：

F=G/3 600/(2×g×ρp×hp×(ρwf-ρnp)/ξp)0.5。

其中，

ρnp=1.04 kg/m3；

hp=(43+2.8)-43/2=24.3 m。

F=720 310/3 600/(2×9.81×1.02×

24.3×(1.06-1.04)/1.42)0.5=76.66 m2。

設(shè)計(jì)選用ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器共20臺(tái)(見圖1)。在設(shè)計(jì)工況下：排風(fēng)口中心與中和界的高差為25 m，進(jìn)排風(fēng)溫度差為11 ℃。單臺(tái)排風(fēng)量約為40 000 kg/h。20臺(tái)ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器所提供的排風(fēng)量為40 000×20=800 000 kg/h。設(shè)計(jì)選型滿足鍋爐間夏季通風(fēng)要求。

3.4 電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗及流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器冬季通風(fēng)量校核

1)經(jīng)計(jì)算鍋爐間冬季通風(fēng)量為422 790 kg/h 。60個(gè)進(jìn)風(fēng)窗尺寸為3 m×0.9 m的電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗進(jìn)風(fēng)面積123.7 m2,大于鍋爐間冬季自然通風(fēng)所需進(jìn)風(fēng)面積48 m2。

故設(shè)計(jì)選用60個(gè)進(jìn)風(fēng)窗尺寸為3 m×0.9 m的電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗所提供的進(jìn)風(fēng)量可滿足鍋爐間冬季設(shè)備正常運(yùn)行進(jìn)風(fēng)要求。

2)經(jīng)計(jì)算20臺(tái)ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器冬季排風(fēng)量為1 300 000 kg/h,大于鍋爐間冬季自然通風(fēng)所需量422 790 kg/h(冬季鍋爐間排風(fēng)溫度按15 ℃計(jì))。

故設(shè)計(jì)選用20臺(tái)ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器所提供的通風(fēng)量可滿足鍋爐間冬季設(shè)備正常運(yùn)行排風(fēng)要求。

3)春、秋季鍋爐間用于排除鍋爐及汽輪發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行所產(chǎn)生的余熱余濕所需通風(fēng)量介于422 790 kg/h～720 310 kg/h之間。電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗及流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器提供的進(jìn)、排風(fēng)量同樣滿足春、秋季鍋爐間設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)所需通風(fēng)量。

綜上所述，60臺(tái)電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗及20臺(tái)流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器所提供的進(jìn)、排風(fēng)量滿足鍋爐間設(shè)備全年正常運(yùn)行時(shí)所需通風(fēng)量。設(shè)計(jì)選型經(jīng)濟(jì)、合理。

3.5 火災(zāi)連鎖及進(jìn)、排風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)

每個(gè)流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器控制回路與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置連鎖，在屋頂通風(fēng)器所屬區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，連鎖關(guān)閉該區(qū)域所有屋頂通風(fēng)器。撲滅火災(zāi)后，可遠(yuǎn)控開啟已關(guān)閉的屋頂通風(fēng)器進(jìn)行排煙。

所有電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗控制回路與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置連鎖，當(dāng)鍋爐間發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉所有電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗。

除夏季外，其余季節(jié)現(xiàn)場可根據(jù)室外溫度通過打開電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉窗的個(gè)數(shù)以及開啟鍋爐間屋頂所設(shè)啟閉式屋頂自然通風(fēng)器的個(gè)數(shù)及其閥板開啟角度來調(diào)節(jié)室內(nèi)的通風(fēng)量，以達(dá)到良好的通風(fēng)效果。

4 結(jié)語

本垃圾發(fā)電廠已投產(chǎn)發(fā)電，夏季鍋爐間室溫達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，保證了鍋爐的正常運(yùn)行，改善了工人的工作環(huán)境。本文結(jié)合垃圾發(fā)電廠鍋爐間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)，解決了鍋爐間自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中涉及到的一些如流線型啟閉式屋頂自然通風(fēng)器、電動(dòng)防雨進(jìn)風(fēng)百葉等設(shè)備設(shè)計(jì)選型遇到的一些難點(diǎn)問題，對(duì)相似通風(fēng)設(shè)計(jì)有參考價(jià)值。

[1] GB 50019—2015，工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] DL/T 5035—2004，火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 李善化，康 惠.火力發(fā)電廠及變電所供暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社，2001：34-46.

Natural ventilation design of the boiler of the garbage power plant

Feng Ruifeng

(CoalIndustryTaiyuanDesignAcademy,Taiyuan030001,China)

The thesis introduces common natural ventilation methods of the boiler, puts forward some natural ventilation equipment design and selecting methods, discusses matters needing attention in natural ventilation design of the boilers, and solves equipment design problems occurring in natural ventilation design, such as streamlined open-close roof ventilator, electrical rain-protecting shelter.

garbage power plant, natural ventilation, boiler, wind quantity

1009-6825(2016)32-0145-03

2016-09-03

馮瑞峰(1979- )，男，工程師

TU834.1

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