施 婷

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司， 江蘇 南京 211102）

1 火力發(fā)電廠暖通系統(tǒng)概述

模塊化的概念是將若干具有一定功能結(jié)構(gòu)的單元模塊，通過(guò)功能組合而成具有多重復(fù)雜功能的專用設(shè)備。模塊化設(shè)計(jì)所依賴的是模塊的組合，稱為接口。為了保證不同功能模塊的組合和相同功能模塊的互換，模塊應(yīng)具有可組合性和可互換性兩個(gè)特征，而這兩個(gè)特征主要體現(xiàn)在接口上，必須提高其標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、規(guī)格化的程度。

引用模塊的概念，我們可以將火力發(fā)電廠主廠房區(qū)域根據(jù)功能分為鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制等模塊，全廠對(duì)應(yīng)于主廠房可分為送變電、給水排水、運(yùn)煤、除灰等模塊。模塊化設(shè)計(jì)，就是將電廠設(shè)計(jì)中某些相對(duì)固定的區(qū)域，作為一個(gè)個(gè)模塊，通過(guò)對(duì)每個(gè)模塊可能采用的方案分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，形成一個(gè)個(gè)模塊庫(kù)，在后續(xù)的方案設(shè)計(jì)或施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)各個(gè)電廠的工藝特點(diǎn)，在眾多的模塊庫(kù)中，選擇適宜的模塊，采用搭積木的方式，就能很快地完成方案設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。

物理分散布置主要指電氣專業(yè)的PC、MCC等熱控專業(yè)的控制設(shè)備根據(jù)就近控制的原則分散布置在主廠房各主要工藝系統(tǒng)附近，從而減少電纜敷設(shè)等的工作量。

火力發(fā)電廠暖通設(shè)計(jì)專業(yè)的主要設(shè)計(jì)模塊為：集中制冷加熱站、空調(diào)機(jī)房。此外，由于暖通專業(yè)是為工藝專業(yè)提供一個(gè)滿足其設(shè)備正常運(yùn)行、運(yùn)行人員衛(wèi)生舒適的環(huán)境，可以與工藝專業(yè)整合在一起，構(gòu)成功能相對(duì)明確的模塊。

2 暖通空調(diào)系統(tǒng)的基本形式

2.1 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是通過(guò)空氣處理設(shè)備及管道輸送和分布系統(tǒng)，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行過(guò)濾、加熱、降溫、加濕、去濕處理，維持空調(diào)區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、空氣流動(dòng)速度和空氣潔凈度。

在火力發(fā)電廠中，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，需要空氣調(diào)節(jié)的區(qū)域并不多。目前僅限于單元控制室、電子設(shè)備間和電氣繼電器室等區(qū)域。

2.2 自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)

火力發(fā)電廠就是通過(guò)一系列工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)煤炭的化學(xué)能至電能的轉(zhuǎn)變。伴隨著這些工藝過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生余熱、余濕及有害氣體，為避免余熱、余濕和有害氣體在室內(nèi)的積聚，對(duì)工藝設(shè)備、運(yùn)行人員產(chǎn)生不利的影響，需將其排出室外。此時(shí)最直接也是最經(jīng)濟(jì)的辦法，就是進(jìn)行自然通風(fēng)。當(dāng)不具備自然通風(fēng)的條件時(shí)，就需要采用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，排出室內(nèi)有害物、余熱和余濕。常用的通風(fēng)方式有：自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)（負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)）；機(jī)械進(jìn)風(fēng)、自然排風(fēng)（正壓通風(fēng)系統(tǒng)）；機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)。

2.3 降溫通風(fēng)系統(tǒng)

當(dāng)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足室內(nèi)環(huán)境（主要指溫度）要求時(shí)，需要利用制冷裝置對(duì)室內(nèi)循環(huán)空氣或室外進(jìn)風(fēng)進(jìn)行降溫冷卻處理。

在電廠內(nèi)，大部分電氣設(shè)備用房如廠用配電裝置室等夏季需要的是降溫通風(fēng)系統(tǒng)，而非空調(diào)系統(tǒng)，即對(duì)室內(nèi)的相對(duì)適度、工作區(qū)域的風(fēng)速?zèng)]有明確的要求。

2.4 采暖系統(tǒng)

在冬季，當(dāng)室外溫度較低，尤其是低于0℃時(shí)，管道或設(shè)備內(nèi)存有水時(shí)，可能會(huì)發(fā)生凍裂；或者工作人員長(zhǎng)期停留的場(chǎng)所溫度過(guò)低不能滿足其基本衛(wèi)生需求，此時(shí)需要設(shè)置散熱器采暖系統(tǒng)，或利用送風(fēng)加熱系統(tǒng)維持室內(nèi)溫度。當(dāng)該區(qū)域夏季設(shè)有空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，也可采用空調(diào)系統(tǒng)供熱運(yùn)行滿足室內(nèi)采暖要求。

3 暖通空調(diào)設(shè)備

3.1 冷熱源設(shè)備

這里討論的冷熱源設(shè)備是指采用載冷或載熱介質(zhì)（一般采用水）進(jìn)行間接冷卻或加熱的集中制冷和加熱設(shè)備。

根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式可將空調(diào)用冷水機(jī)組分為電力驅(qū)動(dòng)的壓縮式制冷機(jī)組和蒸汽驅(qū)動(dòng)型吸收式冷水機(jī)組；其中壓縮式冷水機(jī)組根據(jù)冷卻方式分水冷和風(fēng)冷兩種機(jī)型；根據(jù)壓縮機(jī)形式分為活塞式、螺桿式、全封閉蝸輪式、離心式等機(jī)型；根據(jù)冷水機(jī)組的構(gòu)造方式分單機(jī)頭機(jī)組、多機(jī)頭機(jī)組、模塊式機(jī)組。

3.2 空氣處理設(shè)備

空氣處理設(shè)備主要指對(duì)室內(nèi)循環(huán)空氣或室外送風(fēng)進(jìn)行加熱、冷卻、加濕、去濕、過(guò)濾、吸附等處理的設(shè)備。根據(jù)冷熱源的供應(yīng)情況可分為：直接蒸發(fā)冷卻式空氣處理設(shè)備和表面冷卻式空氣處理設(shè)備。

3.2.1 直接蒸發(fā)冷卻式空氣處理設(shè)備

直接蒸發(fā)式冷卻是指利用制冷設(shè)備的蒸發(fā)器冷卻空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)空氣。根據(jù)制冷系統(tǒng)使用的冷卻介質(zhì)不同，又可分為風(fēng)冷式和水冷式兩種，按冬季供熱方式又有單冷式和熱泵式之分。直接蒸發(fā)冷卻式空氣處理設(shè)備有水/風(fēng)冷恒溫恒濕空調(diào)機(jī)、屋頂式空調(diào)機(jī)、變冷劑流量分體式空調(diào)系統(tǒng)和風(fēng)冷熱泵式單元空調(diào)機(jī)。

3.2.2 表冷式空調(diào)設(shè)備

表面冷卻式空調(diào)設(shè)備主要是指利用制冷站提供的空調(diào)冷水通過(guò)表面式冷卻盤(pán)管處理空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)空氣。按處理功能的不同，可分為風(fēng)機(jī)盤(pán)管式空調(diào)器、柜式空調(diào)機(jī)和組合式空調(diào)機(jī)組。

4 暖通空調(diào)設(shè)備選型原則

4.1 物理分散時(shí)暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

物理分散式布置時(shí)，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置有如下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

1）工藝布置分散，將直接導(dǎo)致暖通空調(diào)系統(tǒng)的數(shù)量增加。如熱控專業(yè)的電子設(shè)備間和單元控制室集中布置時(shí)，針對(duì)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)，只需設(shè)置2套空調(diào)系統(tǒng)，分別為以人員舒適度要求的單元控制室空調(diào)系統(tǒng)和滿足電子設(shè)備間溫濕度要求的電子設(shè)備間空調(diào)系統(tǒng)，但在采用物理分散或模塊化布置時(shí)，電子設(shè)備間從原來(lái)的每臺(tái)機(jī)組一套變成了每臺(tái)機(jī)組3～4套系統(tǒng)，兩臺(tái)機(jī)組加單元控制室就成了7～9套系統(tǒng)。

2）單個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的容量和規(guī)模減小。常規(guī)的單元控制室和電子設(shè)備間空調(diào)系統(tǒng)其制冷量大約為100～300 kW，處理風(fēng)量大約為30 000～80 000 m3/h，分散布置后，每個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷為30～100 kW，處理風(fēng)量也僅為8 000～20 000 m3/h。

3）空調(diào)系統(tǒng)的布置困難加大。當(dāng)采用集中式布置時(shí)，均設(shè)置集中控制樓，為便于集中管理，將空調(diào)設(shè)備相對(duì)集中布置，可以統(tǒng)一考慮空調(diào)機(jī)房的位置。在進(jìn)行分散布置時(shí)，采用的是見(jiàn)縫插針的布置方式，盡量壓縮主廠房的體積，因此很少考慮空調(diào)設(shè)備的布置位置。由于空調(diào)設(shè)備需要連接有壓水管，且空調(diào)設(shè)備的體積相對(duì)較大不可能進(jìn)入工藝設(shè)備房?jī)?nèi)布置，因此只能繞著工藝設(shè)備用房的周邊及屋頂尋找合適的布置位置。

4）空調(diào)系統(tǒng)的備用問(wèn)題變得越來(lái)越棘手。大系統(tǒng)設(shè)備用，空調(diào)系統(tǒng)數(shù)量不多，集中起來(lái)設(shè)置備用，對(duì)工程投資的影響不是十分明顯，分散式系統(tǒng)設(shè)備用，導(dǎo)致兩方面的問(wèn)題：一是空調(diào)設(shè)備的數(shù)量增加，給本來(lái)十分緊張的布置空間帶來(lái)更大的困難；二是設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)量增加，要保持備用設(shè)備始終處于良好的熱備用狀態(tài)，需要經(jīng)常在運(yùn)行機(jī)組和備用機(jī)組之間進(jìn)行切換運(yùn)行。

4.2 系統(tǒng)的可靠性與維護(hù)特性

系統(tǒng)的可靠性與維護(hù)特性主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1）運(yùn)行維護(hù)的方便性?，F(xiàn)行電廠的人員設(shè)置中沒(méi)有專業(yè)的暖通運(yùn)行維護(hù)人員，空調(diào)設(shè)備的日常運(yùn)行均由空調(diào)服務(wù)區(qū)域的工作人員進(jìn)行操作，要求每個(gè)區(qū)域的運(yùn)行人員都能詳細(xì)了解空調(diào)系統(tǒng)的特性是不現(xiàn)實(shí)也是不必要的。因此在選擇空調(diào)設(shè)備時(shí)，應(yīng)選擇運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、維護(hù)工作量小的空調(diào)設(shè)備。

2）系統(tǒng)的可靠性。電廠特別是主廠房區(qū)域是一個(gè)高溫場(chǎng)所，布置在這個(gè)場(chǎng)所的電氣、熱控等工藝的設(shè)備，不僅要承受汽機(jī)房和鍋爐房等周邊熱環(huán)境的影響，而且設(shè)備本身在工作時(shí)也發(fā)出大量的余熱。因此，在選擇空調(diào)設(shè)備時(shí)，應(yīng)充分考慮周邊環(huán)境。一般說(shuō)來(lái)，風(fēng)冷式空調(diào)機(jī)組在這種高溫環(huán)境下，其運(yùn)行的可靠性將降低，而水冷式空調(diào)機(jī)或表冷式空氣處理機(jī)組的運(yùn)行情況則與周邊的環(huán)境關(guān)系不大，因此在有條件時(shí)，宜優(yōu)先選擇水冷式或表冷式空調(diào)機(jī)組。

4.3 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性

暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。

1）暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)全廠安全生產(chǎn)的影響。暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行得好，可以有效地減少熱控、電氣設(shè)備的故障發(fā)生率，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。在選擇和采購(gòu)暖通設(shè)備時(shí)，應(yīng)更加關(guān)注其內(nèi)在的品質(zhì)，而不能一味地追求經(jīng)濟(jì)性。

2）合理的備用手段。根據(jù)《發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)條文和火力發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行要求規(guī)定，單元控制室、電子設(shè)備間和電氣繼電器室的空氣處理設(shè)備應(yīng)設(shè)置100%備用，空調(diào)用制冷和加熱裝置應(yīng)考慮備用，其備用量根據(jù)設(shè)備選型不同而有所區(qū)別。對(duì)于廠用配電裝置室、UPS室、蓄電池室等采用降溫通風(fēng)系統(tǒng)的房間，其降溫通風(fēng)裝置可不設(shè)備用或全廠同類設(shè)備集中設(shè)置庫(kù)房備用1～2臺(tái)，利用必須設(shè)置的事故通風(fēng)系統(tǒng)作為通風(fēng)系統(tǒng)的備用，因?yàn)榇祟愌b置對(duì)溫度的耐受程度在全年大部分時(shí)間依靠機(jī)械通風(fēng)是能得到保證的。

3）選用設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。在選用冷水機(jī)組時(shí)，螺桿式冷水機(jī)組的制冷性能系數(shù)就要高于往復(fù)式機(jī)組；水冷式冷水機(jī)組的制冷性能系數(shù)高于風(fēng)冷式機(jī)組；部分負(fù)荷性能系數(shù)同樣也很重要，因?yàn)榇蟛糠挚照{(diào)運(yùn)行時(shí)間是設(shè)計(jì)負(fù)荷50%～75%，冷水機(jī)組的部分負(fù)荷性能系數(shù)將直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

4）電廠綜合投資效益。空調(diào)設(shè)備需要占據(jù)一定的建筑空間，采用室內(nèi)設(shè)備，可以適當(dāng)降低空調(diào)設(shè)備的防護(hù)等級(jí)，降低空調(diào)設(shè)備投資，但相應(yīng)地增加了土建工程費(fèi)用；采用室外布置的設(shè)備，土建的工程投資可能降下來(lái)，但由于設(shè)備的防護(hù)等級(jí)提高，導(dǎo)致設(shè)備的初投資上升，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用增加（每年定期維護(hù)的工作內(nèi)容增加）。所以在選擇空調(diào)設(shè)備時(shí)，不能僅從本專業(yè)的角度考慮，同時(shí)要考慮相關(guān)專業(yè)的綜合費(fèi)用。在討論系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，還應(yīng)考慮設(shè)備壽命期內(nèi)的綜合費(fèi)用。

5 結(jié)論

綜合上述分析比較，針對(duì)火力發(fā)電廠主廠房的特點(diǎn)，暖通空調(diào)設(shè)備采用集中制冷加熱系統(tǒng)與空氣處理末端相結(jié)合的方案。