江蘇科技計劃項目總結(jié)報告

1、II江蘇省科技計劃 項目總結(jié)報告計劃類別：江蘇省產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項目 項目名稱：基于可控弱氣流汽輪機(jī)房新型通風(fēng)技術(shù)研發(fā) 項目編號： BY2016076-04承擔(dān)單位：東南大學(xué) 合作企業(yè)：中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院無錫賽孚電力環(huán)境控制設(shè)備有限公司起止年限： 2016年 7月 2018年 6 月 項目負(fù)責(zé)人：黃亞繼聯(lián)系電話 / 手機(jī)：13851997665項目主管部門：東南大學(xué)2018 年 7 月 30 日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 一、項目概況 1 HYPERLINK

2、l bookmark14 o Current Document 項目基本情況 1 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 項目研究背景 1 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 二、項目實施情況 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 研究過程 4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 校企聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊組成 6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 項目經(jīng)費的使用和管

3、理情況 7 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 三、項目技術(shù)情況 9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 主要解決的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點 9 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 主要解決的關(guān)鍵技術(shù) 9 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 主要創(chuàng)新點 10 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 項目取得的突破性進(jìn)展 10 HYPERLINK l bookmark44

4、 o Current Document 3.2.1 熱力設(shè)備實際散熱量計算 10 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 針對句容電廠的模擬及優(yōu)化 12 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 針對長春電廠的模擬及優(yōu)化 13 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 針對石河子電廠的模擬及優(yōu)化 14 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 針對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化 16 HYPERLINK l bookmark54 o Curr

5、ent Document 四、合同任務(wù)指標(biāo)完成情況 19 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 4.1 合同要求 19 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 任務(wù)指標(biāo)完成情況 19 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 五、項目績效分析 22 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 六、存在問題、有關(guān)建議及下一步研究設(shè)想 23 、項目概況項目基本情況項目名稱：基于可控弱氣流汽輪機(jī)房新型通風(fēng)技術(shù)研發(fā)項目編號： BY2

6、016076-04承擔(dān)單位：東南大學(xué)項目負(fù)責(zé)人：黃亞繼合作企業(yè)：中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院無錫賽孚電力環(huán)境控制設(shè)備有限公司起止年限： 2016年 7月 2018年 6月經(jīng)費情況：合計 30萬元。其中，省撥經(jīng)費 15萬元，自籌經(jīng)費 15 萬元。項目研究背景汽輪機(jī)房是火力發(fā)電廠的重要組成部分，它不僅是發(fā)電設(shè)備的主要布置場所、蒸汽的主要流 經(jīng)地區(qū)，更是工作人員運(yùn)行檢修的重點區(qū)域，每間隔一定時間沿著運(yùn)轉(zhuǎn)層檢修通道下到夾層和底 層、再穿到另一側(cè)的鍋爐房將整個汽輪機(jī)房和鍋爐房完整巡視查看一遍、確保各設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn) 行是工作人員每天必須完成的任務(wù)。汽輪機(jī)房空間體積巨大，除了控制室和部分機(jī)電小室以外，

7、廠房內(nèi)大部分空間是和外部相連通的，而由于內(nèi)部包含了多個高溫?zé)崃υO(shè)備及管道，室內(nèi)環(huán)境溫 度往往比外界高出不少，在炎熱的夏季對工作人員的正常檢修帶來一定困擾；而到了冬季，外界 過多冷風(fēng)的滲透不僅會造成采暖效果變差、室內(nèi)溫度降低，更有可能對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定損害。 因此，火電機(jī)組汽輪機(jī)房通風(fēng)技術(shù)的研究是一個與確保安全生產(chǎn)、 營造舒適環(huán)境密切相關(guān)的課題?；痣姍C(jī)組汽輪機(jī)房具有以下幾個主要特點：設(shè)備散熱量大。汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備在運(yùn)行過 程中，散發(fā)出大量的余熱，如一臺 600MW機(jī)組的汽輪機(jī)房內(nèi)，設(shè)備散熱量約為3MW，其平均熱強(qiáng)度大約為 32W/；通風(fēng)換氣量大。 由于汽機(jī)輪房高度大并且設(shè)備散熱量大， 因此通風(fēng)

8、換氣量大， 如一臺 600MW機(jī)組汽輪機(jī)房（包括除氧間）通風(fēng)換氣量約為150 104kg/h ；熱壓大。由于汽輪機(jī)房的廠房高大，造成進(jìn)排風(fēng)口的高度差很大，與此同時設(shè)備散熱量大也使得汽機(jī)輪房內(nèi)外的空 氣密度差增大， 而熱壓的大小又取決于兩個開口處 （進(jìn)排風(fēng)口） 的高度差和室內(nèi)外的空氣密度差，所以汽機(jī)輪房的整體熱壓較大，如寒冷地區(qū)600MW機(jī) 組的汽輪機(jī)房，冬季汽輪機(jī)房的熱壓約為42Pa，夏季汽輪機(jī)房的熱壓約為 5.8Pa 。目前國內(nèi)外汽輪機(jī)廠房通風(fēng)方案主要有四種：自然進(jìn)風(fēng)、自然排風(fēng)方案；自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排 風(fēng)方案；機(jī)械進(jìn)風(fēng)、自然排風(fēng)方案；機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)方案。四種汽機(jī)房通風(fēng)方式的優(yōu)缺點總 結(jié)見表

9、 1。表 1 汽輪機(jī)房通風(fēng)方式優(yōu)缺點通風(fēng)方式優(yōu)點缺點自然進(jìn)風(fēng)、自然出風(fēng)運(yùn)行成本低、投 少；通風(fēng)系統(tǒng)簡單； 運(yùn)行、 維護(hù)簡單進(jìn)、排風(fēng)窗面積較大增加了空氣的 滲透也增加了采暖負(fù)荷； 局部地方 過熱、產(chǎn)生死角自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)簡單，動力比大；在 各種工況下能保證排風(fēng)量自然進(jìn)風(fēng)開窗面積較大， 冷風(fēng)滲透 量增加； 設(shè)備運(yùn)行可靠性差， 耗電 較多； 維護(hù)、 維修麻煩且管理人員 要求素質(zhì)較高機(jī)械進(jìn)風(fēng)、自然排風(fēng)能滿足通風(fēng)降溫要求而且 保證冬季采暖需求、氣流 分配均勻、沒有死角；冷 風(fēng)滲透減少，采暖需求量 減少設(shè)備、風(fēng)道占地面積大， 布置麻煩， 建設(shè)投資大， 運(yùn)行費用高； 對于運(yùn) 行管理的要求高機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)

10、械排風(fēng)進(jìn)風(fēng)能力高，能有效排出 室內(nèi)熱濕空氣；合理的進(jìn) 行通風(fēng)氣流組織建設(shè)初投資大， 運(yùn)行費用較高； 運(yùn) 行管理人員的素質(zhì)要求較高對上述四種通風(fēng)方式進(jìn)行分析比較： (a) 從建設(shè)初投資分析，方式一投資最少，方式二和方式三其次，方式四投資最大； (b) 從運(yùn)行成本分析，方式一不用電，運(yùn)行成本最低，其次是方式 二和方式三，方式四成本最高； (c) 從運(yùn)行管理角度看，方式一運(yùn)行管理簡單、方便，方式二和 方式三運(yùn)行管理麻煩，而方式四需要素質(zhì)較高的技工或技術(shù)人員； (d) 從運(yùn)行效果分析，方式四 最佳，其次是方式三和方式二， 方式一效果最差。 因此， 本項目擬綜合利用各種通風(fēng)方案的優(yōu)點， 以自然進(jìn)風(fēng)、自然

11、排風(fēng)為基礎(chǔ)，在局部高溫和人員主要活動區(qū)域采用置換式可控弱氣流機(jī)械送風(fēng) 的新型通風(fēng)方式開展研究。國內(nèi)對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)房的通風(fēng)及節(jié)能問題已開始重視， 目前已有相關(guān)研究者對汽輪機(jī)房 通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化及節(jié)能措施開展了部分研究工作。浙江大學(xué)王建新使用CFD軟件，對不同季節(jié)汽輪機(jī)房內(nèi)溫度和速度分布規(guī)律、自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)方式、風(fēng)機(jī)開度及其運(yùn)行模式對室內(nèi)人工環(huán) 境的影響進(jìn)行了研究；陳耀南對主廠房室內(nèi)不同高度溫度分布情況、夏季建筑開口通風(fēng)量、冬季 門窗冷風(fēng)浸入量等進(jìn)行現(xiàn)場測試，研究了主廠房冬夏兩季室內(nèi)熱環(huán)境分布的規(guī)律，并通過對比冬 夏建筑開口風(fēng)量數(shù)據(jù)，提出建筑開口面積的確定原則。李侃對蒙達(dá)公司二期工程主廠房通

12、風(fēng)進(jìn)行 了設(shè)計和分析，指出通風(fēng)天窗阻力大對主廠房通風(fēng)造成的影響，并采用多邊形組合天窗對其進(jìn)行 了改造，達(dá)到了預(yù)期的通風(fēng)目的；瞿家港采用數(shù)值模擬方法研究多個射流口送風(fēng)與直接射流送風(fēng) 對冬季工況下汽輪機(jī)房采暖通風(fēng)氣流組織效果的影響， 發(fā)現(xiàn)射流口送風(fēng)在改善工作層平臺處氣流 組織的同時使速度場分布更加均勻，可以達(dá)到較好的采暖效果。國外有關(guān)廠房內(nèi)通風(fēng)的研究，主要有對廠房內(nèi)相關(guān)結(jié)構(gòu)的改造和優(yōu)化、不同通風(fēng)策略的影響 效果以及室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究。 研究的精度高， 模型比較復(fù)雜， 結(jié)論更接近實際。 如 Ardalan Aflaki 等討論了炎熱天氣下自然通風(fēng)存在的問題，并研究了通風(fēng)井、窗戶與墻壁面積比、建筑朝向

13、、百 葉窗開度和角度對自然通風(fēng)效果的影響情況；M.Tanabe 和A.Miyake 通過 CFD對廠房內(nèi)空氣流通進(jìn)行了研究，討論了廠房通風(fēng)量、模塊區(qū)域間距、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料對通風(fēng)效果的影響，結(jié)果表明“通 道效應(yīng)”可以增加西側(cè)風(fēng)的風(fēng)速，而當(dāng)模塊區(qū)域間距變大時側(cè)風(fēng)風(fēng)量增加，格柵形式樓板可以增 大垂直方向上空氣流動速度。 Pierre-Sylvain Mirad e等研究了以連續(xù)通風(fēng)策略作為參考依據(jù)，研 究了六種依據(jù)時間的間歇通風(fēng)和依據(jù)溫度的間歇通風(fēng)。 結(jié)果表明基于溫度的通風(fēng)策略比基于時間 的通風(fēng)策略可以更好控制室內(nèi)溫度并減少通風(fēng)時間， 基于溫度的通風(fēng)策略所采用的最佳溫度間隔 為 0.7 ，而采用兩種通

14、風(fēng)策略后可以減少每日能耗166kWh的電量。另外，無論夏季或冬季，若使汽輪機(jī)房內(nèi)溫濕度達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求，必然需要輔助的供冷或 供暖設(shè)備，而汽輪機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能對廠房溫濕度的影響顯著。本項目組針對國內(nèi)火電廠 汽輪機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造已進(jìn)行了相關(guān)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)普遍存在著夏季隔熱及冬季保溫性能較差的情 況，而目前在汽輪機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能要求及其在極端氣候條件下對廠房內(nèi)熱濕環(huán)境的影響的 研究方面則基本處于空白狀態(tài)。我國幅員遼闊，因而針對各不同氣候區(qū)研究汽輪機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu) 造，得到幾種相對經(jīng)濟(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，這對于調(diào)節(jié)控制不同季節(jié)汽輪機(jī)房內(nèi)的熱濕環(huán)境， 改善人員及設(shè)備工作條件都有著重要的現(xiàn)實意義和工

15、程價值，而且可以看出，節(jié)能潛力巨大。綜上所述， 目前火力發(fā)電廠汽輪機(jī)房通風(fēng)技術(shù)的研究主要局限于通風(fēng)方案的改進(jìn)和通風(fēng)裝置 的改造上，研究內(nèi)容單一，而對廠房內(nèi)氣流組織多因素（進(jìn)排風(fēng)面積/ 位置、圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式、送排風(fēng)方式、熱源位置等）影響的研究很少，所以研究不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)、氣候、通風(fēng)方案下廠房內(nèi)氣 流運(yùn)動情況對于發(fā)電廠正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)具有一定的學(xué)術(shù)意義和工程參考價值。二、項目實施情況研究過程（1）現(xiàn)場測試，獲得數(shù)值模擬邊界條件及圍護(hù)結(jié)構(gòu)計算參數(shù)以江蘇華電句容發(fā)電機(jī)組、國電吉林龍華長春熱電一廠發(fā)電機(jī)組、石河子天業(yè)發(fā)電機(jī)組 汽輪機(jī)房為測試對象，利用 Flir E50 紅外熱像儀、紅外測溫儀、美國VELO

16、CICALC風(fēng)速儀、JTR01 溫度熱流測試儀等儀器測量室內(nèi)熱力設(shè)備及圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度、空氣溫度 / 速度、進(jìn)排 風(fēng)口空氣溫度 / 速度、進(jìn)排風(fēng)口位置 /面積、格柵位置 / 面積、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。其中所測量的 部分參數(shù)（如進(jìn)出風(fēng)口空氣溫度 / 流速、設(shè)備表面溫度）作為后面模擬計算的邊界條件和圍 護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能分析的初始參數(shù)，剩下的數(shù)據(jù)用作與模擬計算結(jié)果作對比，以檢驗數(shù)值模擬 結(jié)果的可靠性。具體測試時間、測試地點和測試內(nèi)容等如下表 2 所示：表 2 現(xiàn)場測試情況一覽表測試時間測試場地測試內(nèi)容2016 年 9 月 16 日2016 年 9 月 18 日江蘇華電句容發(fā) 電機(jī)組室內(nèi)空氣溫度 /速度、進(jìn)排

17、風(fēng)口空氣溫度 / 速度、 進(jìn)排風(fēng)口面積、 格柵位置 /面積、 熱力設(shè)備表面 溫度、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度及熱 成像情況2017 年 1 月 21 日2017 年 1 月 24 日國電吉林龍華長 春熱電一廠發(fā)電 機(jī)組室內(nèi)空氣溫度 /速度、進(jìn)排風(fēng)口空氣溫度 / 速度、 進(jìn)排風(fēng)口面積、 格柵位置 /面積、 熱力設(shè)備表面 溫度、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度及熱 成像情況、圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性和漏風(fēng)情況2017 年 7 月 9 日2017 年 7 月 -11 日石河子天業(yè)發(fā)電 機(jī)組室內(nèi)空氣溫度 /速度、進(jìn)排風(fēng)口空氣溫度 / 速度、 進(jìn)排風(fēng)口面積、 格柵位置 /面積、 熱力設(shè)備表面 溫度、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)

18、、圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面溫度及熱 成像情況2）汽輪機(jī)房熱力設(shè)備實際發(fā)熱量計算根據(jù) CAD圖紙和現(xiàn)場觀測的外觀形狀， 將汽輪機(jī)房內(nèi)部分熱力設(shè)備如汽輪機(jī)高、 中、低壓缸， 發(fā)電機(jī)，冷凝器及小汽輪機(jī)室，各類高低加熱器進(jìn)行合理簡化；認(rèn)為在長時間正常運(yùn)行工況下各 熱力設(shè)備表面溫度保持一定，現(xiàn)場多次測量所取的平均值即為熱力設(shè)備表面溫度。根據(jù)實地測量所獲得的設(shè)備表面溫度及其周圍空氣流速，加上CAD圖紙所提供的幾何尺寸，判斷設(shè)備換熱類型，并根據(jù)不同換熱類型選擇不同的傳熱學(xué)理論進(jìn)行推導(dǎo)，研究并總結(jié) 不同熱力設(shè)備發(fā)熱量的計算方法，該方法能適用于不同表面溫度、不同外觀形狀、不同幾何 尺寸。通過對主廠房熱力設(shè)備散熱特性進(jìn)行數(shù)學(xué)

19、描述， 確定合適的傳熱學(xué)散熱模型， 使用 Visual Basic 編寫散熱量計算程序，輸入量包括：設(shè)備特征長度、設(shè)備表面溫度、室內(nèi)溫度、設(shè)備表面 積、發(fā)射率；輸出量包括：表面對流傳熱系數(shù)、對流散熱量、輻射散熱量；選擇項包括：對流形 式和設(shè)備外觀及位置，計算設(shè)備散熱量，并與其他文獻(xiàn)中所獲得的結(jié)果進(jìn)行對比，驗證計算 的準(zhǔn)確性。根據(jù)計算結(jié)果，分析不同散熱設(shè)備的散熱情況，為有效布置各散熱設(shè)備及合理選擇通風(fēng) 方式提供依據(jù)，為后續(xù) Fluent 通風(fēng)模型參數(shù)選擇和驗證提供參考。（3）常規(guī)通風(fēng)數(shù)值模擬和可控弱氣流通風(fēng)優(yōu)化模擬 分別根據(jù)三所電廠現(xiàn)場測量結(jié)果和散熱量計算結(jié)果，設(shè)定邊界條件，模擬出主廠房內(nèi)空氣溫

20、 度場和速度場分布情況，并與實地測量中所選擇的特征點相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行對比，驗證模擬結(jié)果的準(zhǔn) 確性，并分析誤差產(chǎn)生的原因。根據(jù)模擬結(jié)果， 探究主廠房內(nèi)空氣溫度場和速度場分布的合理性， 確定可能存在的局部高溫、 流通不暢等區(qū)域，并分析產(chǎn)生的原因。根據(jù)已有通風(fēng)方式的不足， 結(jié)合問題產(chǎn)生的原因， 對三所電廠分別進(jìn)行針對性的優(yōu)化和改進(jìn)： 對于句容電廠分別采用增開通風(fēng)格柵、開啟運(yùn)轉(zhuǎn)層窗戶、開啟輔助排風(fēng)口等措施，定量分析了不 同方式對 B 排溫度場分布的影響；并模擬了炎熱氣溫下主廠房內(nèi)溫度變化情況，引入新型局部機(jī) 械通風(fēng)并探究了送風(fēng)量和送風(fēng)角度對溫度場的影響情況。對于長春電廠分別采用增開通風(fēng)格柵和新型輔助機(jī)械送

21、 / 排風(fēng)口的改進(jìn)措施，并對比兩種改 進(jìn)方式的優(yōu)化效果，定量分析了對各層B 排溫度場分布的影響情況。對于石河子電廠分別采用降低凝汽器表面溫度、在不同位置增開通風(fēng)格柵等改進(jìn)措施，對比 分析了各自對高溫區(qū)域的優(yōu)化效果；并模擬了寒冷氣溫下主廠房溫度變化情況，對比了將風(fēng)機(jī)反 吹與關(guān)閉風(fēng)機(jī)情況下廠房溫度場差異，驗證了風(fēng)機(jī)反吹的必要性。4）汽輪機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析 利用能耗分析軟件 Energyplus 及 Kvalue 等軟件針對南方夏季典型氣候條件， 研究不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的熱工性能及其對室內(nèi)溫度的影響， 提出適應(yīng)該地區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工要求及建議的構(gòu)造 做法。利用能耗分析軟件 Energyplus 及 w

22、indow、 Kvalue 等軟件針對北方寒冷 / 嚴(yán)寒地區(qū)冬季典型 氣候條件，研究不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的熱工性能及其對室內(nèi)溫度的影響，提出適應(yīng)該地區(qū)的圍護(hù)結(jié) 構(gòu)熱工要求及建議的構(gòu)造做法。通過理論研究，研究與新型通風(fēng)技術(shù)方案協(xié)調(diào)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)適應(yīng)構(gòu)造做法。通過不同圍護(hù)構(gòu)造 方案的熱工性能計算和傳熱性能測試分析，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體、屋頂以及門窗等部件的熱工性能 要求，對夾芯板和壓型鋼板復(fù)合保溫墻體的墻腳構(gòu)造、窗套構(gòu)造給出針對性的優(yōu)化設(shè)計。校企聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊組成東南大學(xué)黃亞繼教授為項目第一負(fù)責(zé)人， 負(fù)責(zé)項目的總體規(guī)劃、 技術(shù)路線的制定和總體實施。 中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司劉明濤高級工程師和無錫

23、賽孚電力環(huán)境控制設(shè)備 有限公司承方高級工程師作為合作企業(yè)方的負(fù)責(zé)人， 分別負(fù)責(zé)可控弱氣流汽輪機(jī)房新型通風(fēng)技術(shù) 的工程設(shè)計和具體實施方案的技術(shù)指導(dǎo)。項目參與人員共 15 人，分工明確，各司其職，定期召 開項目分析、總結(jié)交流會，推進(jìn)項目的順利實施。表 3 研發(fā)團(tuán)隊成員組成及項目分工姓名職稱專業(yè)項目分工所在單位黃亞繼教授熱能工程項目總體規(guī)劃東南大學(xué)傅秀章副教授建筑節(jié)能圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能研究東南大學(xué)袁竹林教授熱能工程CFD數(shù)值模擬指導(dǎo)東南大學(xué)金星講師建筑節(jié)能圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造研究東南大學(xué)劉長奇博士生熱能工程氣流組織影響因素分析東南大學(xué)董璐博士生熱能工程CFD數(shù)值模擬和實測東南大學(xué)張弘碩士生熱能工程CFD數(shù)值模擬和

24、實驗東南大學(xué)王靚碩士生熱能工程CFD數(shù)值模擬和實驗東南大學(xué)張正普碩士生建筑節(jié)能圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能研究與測 試東南大學(xué)劉明濤高工熱能工程項目技術(shù)指導(dǎo)中國能源建設(shè) 集團(tuán)江蘇省電 力設(shè)計院有限 公司陸云工程師建筑設(shè)計項目技術(shù)指導(dǎo)中國能源建設(shè) 集團(tuán)江蘇省電 力設(shè)計院有限 公司盛幫明高工暖通空調(diào)項目技術(shù)指導(dǎo)中國能源建設(shè) 集團(tuán)江蘇省電 力設(shè)計院有限 公司孫純軍高工暖通空調(diào)項目技術(shù)指導(dǎo)中國能源建設(shè) 集團(tuán)江蘇省電 力設(shè)計院有限 公司承方高工電氣工程新型通風(fēng)方案技術(shù)指導(dǎo)無錫賽孚電力 環(huán)境控制設(shè)備 有限公 司許承工程師電氣工程新型通風(fēng)方案技術(shù)指導(dǎo)無錫賽孚電力 環(huán)境控制設(shè)備 有限公 司項目經(jīng)費的使用和管理情況項目經(jīng)費預(yù)算

25、中的省撥款、單位自籌資金已經(jīng)按計劃到位。項目組所在單位對科技撥款嚴(yán)格按照科技經(jīng)費開支范圍的有關(guān)規(guī)定，?？顚Ｓ?，有力地保障了項目的順利實施和圓滿完成。項目的決算情況如下表。江蘇省科技計劃項目經(jīng)費決算表經(jīng)費單位：萬元項目來源江蘇省產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項目項目編號BY2016076-04項目名稱基于可控弱氣流汽輪機(jī)房新型通風(fēng)技術(shù)研發(fā)經(jīng)費投入經(jīng)費支出來源投入數(shù)科目 支出數(shù)其中：省支撥出款數(shù)支出數(shù)投入合計29.9988支出合計27.997312.99851、省撥款15（一）直接費用2、部門、地方配套01、設(shè)備費4.708003、承擔(dān)單位自籌14.9988（ 1）設(shè)備購置費4.708004、其他來源0（

26、2）設(shè)備試制費00（ 3）設(shè)備改造與租賃費002、材料費13.54033.71873、測試化驗加工費1.10901.10904、燃料動力費005、差旅費2.28711.81796、會議費007、國際合作與交流費008、出版 / 文獻(xiàn) / 信息傳播 / 知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費1.02561.02569、勞務(wù)費2.47202.472010、專家咨詢費0011、其他支出0.35530.3553（二）間接費用2.52.5其中：績效支出經(jīng)費結(jié)余2.0015項目負(fù)責(zé)人（簽字） ：財務(wù)負(fù)責(zé)人（簽字） ：2018承擔(dān)單位財務(wù)專用章）年 10 月 24 日三、項目技術(shù)情況主要解決的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點主要解決的關(guān)鍵技術(shù)實地

27、測量獲得的有關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性 實地測量的一些參數(shù)包括汽輪機(jī)的發(fā)熱量、汽輪機(jī)設(shè)備表面溫度分布、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面 溫度、氣流速度以及汽輪機(jī)房室內(nèi)外的溫度分布和氣流速度等將作為數(shù)值模擬的邊界條件，而邊 界條件的準(zhǔn)確性將直接影響到數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。 需要特別指出的是夏季和冬季汽輪機(jī)房室內(nèi)外 的參數(shù)分布存在很大的差異，故需分別測量。幾何模型的繪制與簡化由于設(shè)計方提供的圖紙為平面圖紙，且包含信息量巨大，不同電廠汽輪機(jī)房設(shè)計不盡相同， 因此準(zhǔn)確繪制不同地區(qū)汽輪機(jī)房立體的計算模型將耗費許多工作量，而汽輪機(jī)房內(nèi)設(shè)備眾多、管 路復(fù)雜、結(jié)構(gòu)各異，建立幾何模型時必須要做相應(yīng)的簡化，而如何進(jìn)行合理簡化使得既不影響模 擬

28、計算結(jié)果，又能體現(xiàn)對所研究的對象的描述，是項目過程中需要重點解決的一項關(guān)鍵技術(shù)。 網(wǎng)格的劃分CFD數(shù)值模擬過程中，劃分的網(wǎng)格質(zhì)量將影響到模擬結(jié)果的精確度，而汽輪機(jī)房的空間大而 復(fù)雜，所以需要劃分高質(zhì)量的網(wǎng)格也是項目過程中需要解決的一項關(guān)鍵技術(shù)。為此 , 本研究采用 分塊法對汽輪機(jī)房模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對于設(shè)備集中的區(qū)域進(jìn)行局部網(wǎng)格加密，采用不同步長的 非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行多次劃分，確定出不影響網(wǎng)格獨立性的步長。 針對特定地區(qū)或結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化措施由于本項目所研究的多個地區(qū)廠房所處的氣候條件、設(shè)計結(jié)構(gòu)、建造材料有所差異，如何針 對特定氣候特點或設(shè)計結(jié)構(gòu)，將可控弱氣流通風(fēng)概念進(jìn)行針對性的設(shè)計，對常規(guī)設(shè)計方

29、案優(yōu)化改 進(jìn)具有一定難度 ,為此對不同氣候區(qū)的電廠汽輪機(jī)房分別進(jìn)行測試 , 結(jié)合前期調(diào)研結(jié)果 , 獲得特定 地區(qū)廠房的計算參數(shù)。新型通風(fēng)方式運(yùn)行參數(shù)確定 針對不同結(jié)構(gòu)或外界條件的汽輪機(jī)房，新型通風(fēng)方式的運(yùn)行參數(shù)（如送風(fēng)位置、送風(fēng)量、送 風(fēng)角度）不盡相同，因此如何將新型通風(fēng)方式和已有汽輪機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，確定最佳的運(yùn)行參數(shù)，探究合適的運(yùn)行管理模式是將該方案投入運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。本研究通過建立多個汽輪機(jī)房通風(fēng)系統(tǒng)的物理模型 , 將數(shù)值模擬結(jié)果與實地測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析 , 修正模型 , 提高模擬結(jié)果的 可靠性。主要創(chuàng)新點本項目采用的基于傳熱學(xué)原理的散熱量計算方法不同于以往文獻(xiàn)中所采用的經(jīng)驗公式計

30、算方法，更加接近實際情況 , 且能獲得每個熱力設(shè)備各自的散熱情況，有助于分析確定汽輪機(jī)房 內(nèi)需要重點關(guān)注和改善的通風(fēng)區(qū)域 , 從而為廠房通風(fēng)和節(jié)能提供更好的參考依據(jù)。本項目研究對象的選擇包括了多個汽輪機(jī)房， 能夠探究和對比不同地區(qū)不同結(jié)構(gòu)的汽輪機(jī) 房通風(fēng)效果的相似性與差異性，為不同地區(qū)廠房通風(fēng)優(yōu)化提供特定的指導(dǎo)意見，大幅提高項目的 工程價值和意義。本項目對于常規(guī)通風(fēng)方式的優(yōu)化改進(jìn)更針對人員主要活動區(qū)域， 比起以往文獻(xiàn)中籠統(tǒng)地修 改進(jìn)出口通風(fēng)方式或通風(fēng)量等措施更加精細(xì)，更直接地作用于人員活動區(qū)域，從而改進(jìn)效果更好 更明顯，而且比以往研究的改進(jìn)方式成本更低、能耗更少。本項目所研究的可控弱氣流新型通

31、風(fēng)方式是由本項目組自行研發(fā)設(shè)計并已獲取相關(guān)專利 權(quán)的科研成果，可以有效改進(jìn)已有通風(fēng)系統(tǒng)中局部流通不暢和高溫區(qū)域，充分利用不同季節(jié)下對 通風(fēng)和采暖需求的不同，有效節(jié)省能耗，并通過進(jìn)一步研究確定最佳運(yùn)行參數(shù)，以最經(jīng)濟(jì)的能耗 獲得最佳的通風(fēng)采暖效果。項目取得的突破性進(jìn)展3.2.1 熱力設(shè)備實際散熱量計算（ 1）汽輪機(jī)房熱力設(shè)備通風(fēng)計算可以使用：外掠平板對流傳熱模型，大空間自然對流 傳熱模型以及漫灰表面輻射模型；（ 2）通過實測數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)計算，得到了三個不同區(qū)域電廠主廠房熱力設(shè)備散熱量數(shù)據(jù)， 如下表 4 所示：表 4 三個不同區(qū)域電廠主廠房熱力設(shè)備散熱量（單位：MW）設(shè)備名稱句容電廠長春電廠石河子電廠

32、汽輪機(jī)2.211.201.00高壓加熱器1.010.260.45低壓加熱器0.610.0990.051凝汽器1.450.1630.44熱力管道0.580.400.33總計5.862.1222.271（ 3 ）熱力設(shè)備自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均在79W/（m2?K） ，介于空氣的自然對流傳熱系數(shù)范圍 110 W/（m2?K） 范圍內(nèi)；主廠房內(nèi)設(shè)備總散熱量約為相應(yīng)機(jī)組功率的0.6%左右。汽輪機(jī)、高加、低加、凝汽器、蒸汽管道的散熱量比例約為43 2022015。4）三個區(qū)域的電廠汽輪機(jī)房內(nèi)，汽輪機(jī)本體的發(fā)熱量均占各自總發(fā)熱量的絕大部分。由于長春電廠在冬季測試，室內(nèi)環(huán)境平均溫度僅有24左右，汽輪機(jī)組表面與

33、環(huán)境溫差高達(dá)40以上，因此汽輪機(jī)的散熱量百分比較大；同時長春電廠需要向外輸送熱蒸汽，而相應(yīng)的 蒸汽管道保溫較差表面溫度高達(dá)45， 導(dǎo)致其熱力管道的散熱量百分比較大；石河子電廠冷凝器的保溫效果較差，表面溫度高達(dá) 60.7 ，導(dǎo)致其散熱量較大；并且石河子電廠的除氧器 位于主廠房內(nèi)部（統(tǒng)計在高壓加熱器范疇） ，相比其他兩所電廠高加散熱量百分比有所增加。（ 5 ）汽輪機(jī)廠房內(nèi)各熱力設(shè)備對流換熱量和輻射換熱量分別約占總散熱量的57%和 43%，這是因為設(shè)備表面溫度較高而表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相對較低所導(dǎo)致的，因此可以通過選擇機(jī)械式 進(jìn)、排風(fēng)的通風(fēng)方式來增大熱力設(shè)備附近空氣流動速度，提高表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、降低設(shè)備表面

34、溫度，從而減少設(shè)備散熱量。（ 6）輻射散熱量受設(shè)備表面溫度的直接影響，且表面溫度稍有下降輻射散熱量能有較 大幅度的減少，因此在實際生產(chǎn)過程中應(yīng)重視高溫?zé)崃υO(shè)備表面保溫材料的選擇，盡量選擇 保溫性能好的材料，降低設(shè)備表面溫度，從而降低設(shè)備輻射散熱量，并且不會使得人員在靠 近設(shè)備時由于高溫輻射影響而倍感炎熱。針對句容電廠的模擬及優(yōu)化（1）通過對句容電廠 CAD 圖紙和實地情況進(jìn)行對比分析研究，建立合適的物理模型和與之 相匹配的數(shù)學(xué)模擬，利用 Fluent 軟件對句容電廠汽輪機(jī)房通風(fēng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到能夠充分反 映實際情況的模擬結(jié)果。從模擬和實際結(jié)果的對比誤差可以看出，除了進(jìn)風(fēng)口附近由于空氣進(jìn)風(fēng) 流

35、量不穩(wěn)定而導(dǎo)致溫度場和速度場有所偏差以外， 汽輪機(jī)房內(nèi)部各特征點的溫度和速度值均處于 合理范圍內(nèi)，模擬結(jié)果具有準(zhǔn)確性。（2）自下而上的自然進(jìn)風(fēng)、自然排風(fēng)的通風(fēng)方式，在環(huán)境溫度不高（如28.4 ）的情況下基本能滿足汽輪機(jī)房內(nèi)各層工作面的溫度要求（汽輪機(jī)房內(nèi)大多數(shù)區(qū)域的溫度均低于火力發(fā)電 廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計技術(shù)規(guī)程 所要求的溫升不超過 4），因其運(yùn)行管理簡單、 投資成本 低、無需特定維護(hù)，已在火力發(fā)電廠主廠房得到廣泛應(yīng)用。但在局部存在通風(fēng)死角和局部高溫區(qū) 域，如底層 C排給水泵附近和運(yùn)轉(zhuǎn)層 C 排高加附近。（3）優(yōu)化改進(jìn)從增加各層通風(fēng)孔和隔柵面積、打開運(yùn)轉(zhuǎn)層窗戶、增開輔助排風(fēng)口三個方面 進(jìn)行

36、了嘗試，其中在汽輪機(jī)房夾層和運(yùn)轉(zhuǎn)層B、C 排之間開啟長 63.5m寬 2m的通風(fēng)格柵改進(jìn)效果最好，可減小主廠房的通風(fēng)阻力，提高通風(fēng)效率，使得高溫氣體順利向上方排出，有效減少高 溫區(qū)域尤其是底層的溫度；將運(yùn)轉(zhuǎn)層100m2.2m 范圍內(nèi)的窗戶全部開啟雖然可以大幅增大主廠房運(yùn)轉(zhuǎn)層通風(fēng)量，有效改進(jìn)運(yùn)轉(zhuǎn)層溫度分布，但由于會產(chǎn)生短路風(fēng)流從而抑制底層空氣順利排出 和底層進(jìn)風(fēng)， 從而使得底層溫度有所升高； 在 C排壁面 37.6m 位置處開啟長 65m寬 4m的輔助排 風(fēng)口可以有效增大主廠房整體通風(fēng)量，從而使得高溫區(qū)域和流通不暢區(qū)域問題得到緩解，但由于 主廠房內(nèi)部結(jié)構(gòu)并未改變，因此無法大幅解決可能存在的通風(fēng)問

37、題，因此建議該措施和開啟通風(fēng) 格柵相結(jié)合。（4）夏季高溫（環(huán)境溫度 32）通風(fēng)時，將上述改進(jìn)方案均引入模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)底層依然 存在高溫區(qū)域，并且由于實際情況下運(yùn)轉(zhuǎn)層窗戶的開度受限，高溫環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)層也有出現(xiàn)局部高 溫流動死區(qū)的可能性，這使得人員活動區(qū)溫度超過人體舒適氣溫。同時由于室內(nèi)外溫差較小，熱 量通過輻射換熱形式散熱的總量較小， 主要通過對流換熱方式散失， 而自然對流的散熱效果有限， 因此可考慮增加機(jī)械通風(fēng)方式通風(fēng)，可強(qiáng)化對流換熱。（5）引入直徑 1m的誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)，安裝在底層 B排距離檢修場地 10 號柱 33m處，改進(jìn)后高溫 區(qū)域面積變小，位置向固定端偏移；隨著風(fēng)機(jī)流量的增大，面積更小，偏向

38、固定端趨勢越大，固3 定端的溫度越高，綜合考慮建議風(fēng)機(jī)流量選擇7.77m3/s 左右，且夏季開啟固定端大門。（6）引入一種新型火力發(fā)電廠汽輪機(jī)房通風(fēng)方法，并詳細(xì)介紹了其工作過程，該方法可有 效解決汽輪機(jī)房溫濕度偏高、存在通風(fēng)死角、傳統(tǒng)通風(fēng)方式時噪聲和運(yùn)行能耗偏大的問題，并已 申請國家發(fā)明專利。（7）引入新型局部機(jī)械通風(fēng)方式， 在底層和運(yùn)轉(zhuǎn)層 B排附近增添直徑為 0.9m 的機(jī)械通風(fēng)口， 送風(fēng)方向垂直于 C 排，模擬后發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)讓油L(fēng)流量達(dá)到6m3/s 以上、運(yùn)轉(zhuǎn)層達(dá)到 10m3/s 以上時，能使兩層 B 排人員工作區(qū)的溫度范圍降到規(guī)程要求范圍內(nèi)，并有效改進(jìn)各層空氣流動性，提 高人員工作環(huán)境舒適度

39、；但對于底層，隨著其機(jī)械通風(fēng)流量繼續(xù)增大，會將汽輪機(jī)房內(nèi)熱空氣排 擠向檢修場地，從而抑制自然進(jìn)風(fēng)，減少自然進(jìn)風(fēng)量，增大檢修場地附近空氣溫度，因此對于底 層需要調(diào)整機(jī)械通風(fēng)角度。（8）當(dāng)機(jī)械通風(fēng)角度從 0變化到 40的范圍內(nèi)，隨著通風(fēng)角度的增大，底層B 排最高溫度逐漸下降，但會因為將中部給水泵周圍的熱空氣吹向汽輪機(jī)房固定端附近，導(dǎo)致后者區(qū)域附近 空氣溫度明顯升高。（9）當(dāng)機(jī)械通風(fēng)角度處于 010范圍內(nèi)時，底層機(jī)械通風(fēng)對自然進(jìn)風(fēng)會產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo) 致內(nèi)部熱空氣被吹至檢修場地而使得其附近空氣溫度升高； 當(dāng)通風(fēng)角度大于 20時， 該抑制作用 消失，檢修場地附近空氣溫度處于與外界環(huán)境相當(dāng)?shù)妮^低水平。（1

40、0）綜合考慮以上分析， 由于低于 20會抑制自然進(jìn)風(fēng)， 過高會使廠房固定端溫度升高幅 度較大， 因此對于底層選擇 20的機(jī)械通風(fēng)角度較為合適； 同時通風(fēng)流量越大， 廠房固定端空氣3 溫度越低，在既保證降低能耗又能滿足規(guī)程要求的情況下，610m3/s 的機(jī)械通風(fēng)流量較為合適。針對長春電廠的模擬及優(yōu)化（1）本章根據(jù)現(xiàn)場測試中所確定的特征點參數(shù)對比模擬值結(jié)果，驗證了模擬計算結(jié)果的準(zhǔn) 確性，除了幾處進(jìn)風(fēng)口附近由于流量波動而導(dǎo)致誤差較大以外，廠房內(nèi)部溫度場和速度場的誤差 均在合理范圍內(nèi)。（2）通過模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使外界溫度為-15.6 ，由于廠房內(nèi)空氣整體流動性不佳，且發(fā)電高溫?zé)崃υO(shè)備與供暖高溫?zé)崃υO(shè)備布

41、置較為集中（如夾層固定端和C 排），從而易造成廠房內(nèi)悶熱、流通性不強(qiáng)等問題；尤其在夾層中，由于固定端的外部供熱蒸汽設(shè)備保溫較差，表面溫度較 高，導(dǎo)致其對流輻射散熱量過大，并且其附近還有高壓加熱器、高溫管道等熱力設(shè)備，共同形成 高溫流動死區(qū)，不利于人員工作。因此，建議避免將供熱蒸汽設(shè)備安放置流通性能較差、空間相 對狹窄的夾層固定端附近，可移至8、 9 號柱附近相對開闊位置，并通過開啟格柵等方式增大其附近空氣流動情況。（3）廠房的局部低溫區(qū)域主要集中在A 排兩扇大門附近，由于大門密封性較差，以及附近窗戶也有部分漏風(fēng)情況，從而出現(xiàn)冷空氣倒灌滲透情況，使得附近區(qū)域溫度明顯低于廠內(nèi)平 均溫度，易產(chǎn)生低溫

42、結(jié)露問題，因此建議選擇雙層門窗，有效隔絕外界冷空氣，并適當(dāng)采取熱風(fēng) 幕形式以減少冷風(fēng)滲透。（4）在運(yùn)轉(zhuǎn)層 B排 1#高加和夾層 B 排 2#高加附近增開長 40m寬 2m的鏤空格柵，運(yùn)轉(zhuǎn)層汽 輪機(jī)與 A 排之間增開長 30m寬 2m的鏤空格柵，開啟后可以發(fā)現(xiàn)由于廠房內(nèi)流通阻力減少，原本 順著天井流上去的空氣可以更多地進(jìn)入廠房深處，因此底層檢修場地附近溫度場明顯下降，而由 于夾層高溫區(qū)域上方附近開口，熱空氣能順利排出，因此夾層溫度場也明顯下降。（5）在夾層固定端和 C排附近上方開啟四個 1.5m0.2m的機(jī)械通風(fēng)口，以 15m/s 的速度抽 取該區(qū)域的高溫氣體，并通過管路分別運(yùn)輸?shù)降讓庸潭ǘ撕虯

43、 排大門，以同樣速度的熱風(fēng)幕形式利用，通風(fēng)流量為 4.5m3/s 。改進(jìn)后發(fā)現(xiàn)，該措施不但有效降低夾層空氣溫度，使其更加合理； 還有效促進(jìn)了夾層空氣流動，使得原本的流動不暢區(qū)域有明顯改善；并且，由于將抽取的熱空氣 運(yùn)輸?shù)礁鞔箝T頂部以熱風(fēng)幕形式再利用，從而有效減少了冷風(fēng)滲透，提高了原本低溫區(qū)域溫度， 規(guī)避了低溫結(jié)露的風(fēng)險。機(jī)械排風(fēng)對速度場的改進(jìn)效果更為明顯，但開啟格柵和機(jī)械排風(fēng)均會使 得運(yùn)轉(zhuǎn)層部分區(qū)域溫度略微上升。針對石河子電廠的模擬及優(yōu)化（1）根據(jù)現(xiàn)場測試中所確定的特征點參數(shù)對比模擬值結(jié)果，驗證了模擬計算結(jié)果的準(zhǔn)確性， 除了幾處進(jìn)風(fēng)口附近由于流量波動而導(dǎo)致誤差較大以外， 廠房內(nèi)部溫度場和速度場

44、的誤差均在合 理范圍內(nèi)。（2）總體來看，石河子電廠由于格柵開設(shè)面積較大（夾層B 排、運(yùn)轉(zhuǎn)層汽輪機(jī)附近大量開啟），且位置恰當(dāng)（開啟在表面溫度較高的給水泵上方、汽輪機(jī)附近） ，熱源布置較為合理（將部 分高低加改放至 A排窗戶附近） ，且采用屋頂機(jī)械排風(fēng)方式（有效排除廠房內(nèi)多余熱量） ，內(nèi)部空 氣速度場及溫度場的分布較為合理。對比三所電廠，在結(jié)構(gòu)上滿足力學(xué)要求的情況下，盡可能地 增開通風(fēng)格柵可以有效改進(jìn)廠房內(nèi)空氣流動緩慢、溫度過高等問題。（3）由于凝汽器及相關(guān)管道保溫措施較差，表面溫度較高，且附近墻體和管道阻礙，導(dǎo)致 底層和夾層凝汽器及其管道附近出現(xiàn)高溫流動死區(qū)，不利于人員在附近作業(yè)。（4）采取降低

45、凝汽器表面溫度優(yōu)化方案，結(jié)果表明通過合理保溫降低凝汽器表面溫度10 以后可以大幅減少周圍熱空氣溫度，改善高溫區(qū)域環(huán)境，并且由于表面溫度降低后，人員靠近時 所受到的輻射散熱量大大減小， 不會感覺過熱， 工作環(huán)境更加舒適， 但由于結(jié)構(gòu)上并未發(fā)生變化， 因此對空氣流動速度場的改進(jìn)效果有限。（5）采取增開格柵優(yōu)化方案，其 1 是在運(yùn)轉(zhuǎn)層 A排附近 X=23.95m，Y=12.6m，Z=26.5m 處開 啟長 30.9m寬 2.3m 的通風(fēng)格柵可以使得夾層凝汽器附近的上部高溫空氣較好地流向運(yùn)轉(zhuǎn)層，從而較好改善夾層頂部空氣流動情況，降低其溫度，但是由于開啟位置并不能使得內(nèi)部氣流形成良 好的對流通道，底層空

46、氣上升動力較小，因此對于近地面的改進(jìn)效果有限。其 2 是在夾層、運(yùn)轉(zhuǎn) 層凝汽器附近 14與 15 號柱之間高溫區(qū)域正上方開啟長10.5m寬 3m格柵，由于開啟位置在高溫區(qū)域正上方，周圍空氣被加熱后上升可直接通過格柵排出，形成熱對流，因此能夠較好改善空氣 溫度場和速度場分布，雖然降溫效果沒有直接降低凝氣器溫度的效果幅度大，但可以使得高溫區(qū) 域空氣流動性增強(qiáng)，使熱空氣順利排出。（6）通過將原通風(fēng)方案中在高溫給水泵上方開啟格柵和改進(jìn)方案中在凝汽器旁高溫區(qū)域上 方開啟格柵對比，二者均可以使得廠房內(nèi)空氣被熱力設(shè)備表面加熱后上升順利排出形成熱對流， 有效改善空氣溫度場和速度場，因此建議格柵位置開啟在高溫?zé)?/p>

47、力設(shè)備上方區(qū)域。（7）對比冬季屋頂風(fēng)機(jī)反吹和自然排風(fēng)的效果后發(fā)現(xiàn)，自然排風(fēng)的通風(fēng)形式由于各層都存 在漏風(fēng)現(xiàn)象而廠房內(nèi)一般是微正壓，因此會出現(xiàn)局部低溫區(qū)域，不利于人員工作，易出現(xiàn)低溫結(jié) 露的可能，因此建議選擇漏風(fēng)小的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，門窗盡量選擇雙層，從而有效防止漏風(fēng)；屋頂風(fēng)機(jī) 反吹后可以大大增加廠房內(nèi)氣壓，減少外界冷風(fēng)滲透，減少低溫區(qū)域的存在，有效改善各層溫度 場分布情況，提高主廠房內(nèi)空氣溫度，對于運(yùn)轉(zhuǎn)層的影響效果最好，總體基本能滿足冬季供暖要 求，但在底層和夾層 A 排門窗附近應(yīng)注意防止冷風(fēng)滲透。從風(fēng)機(jī)反吹和自然排風(fēng)情況下各層 B 排 溫度場的定量計算結(jié)果可以明顯看出，風(fēng)機(jī)反吹的溫度比自然排風(fēng)明顯高

48、出許多，且由于天井的 存在可以使得上部熱空氣順利被反吹至底部區(qū)域，因此對天井附近（ X=020m）的溫度場有大幅 提升。針對圍護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化對如長春和烏魯木齊的嚴(yán)寒地區(qū)，其保溫性能的要求較高，需要使用 75 厚以上的擠塑板復(fù) 合夾芯板或者 100 厚以上的巖棉復(fù)合夾芯板能滿足屋面的熱工性能要求。但考慮到防火性能的差別，建議采用 100厚到 150 厚的巖棉復(fù)合夾芯板作為外墻和屋面的保溫板。 在成本有限的情況下， 應(yīng)優(yōu)先改進(jìn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性，以減少熱橋及冷風(fēng)滲透帶來的熱損失。對如南京的夏熱冬冷地區(qū)，其不僅要考慮保溫性能，還要考慮防熱性能。顏色對夏季防熱性 能有重要影響，當(dāng)夾芯板越薄，即傳熱性能越差

49、的時候，顏色對性能的影響就越大。隨著夾芯板厚度的增加，顏色對其防熱性能的影響越小。而且增加保溫層厚度的作用隨著保溫層厚度的增加 而減少， 50mm厚的保溫層是較為經(jīng)濟(jì)的選擇。還提出了一種帶有空氣間層的巖棉復(fù)合通風(fēng)墻體， 并分析了其性能，其各項性能都優(yōu)于無空氣間層、巖棉厚度相同的復(fù)合板，但弱于總厚度相同、 不帶空氣間層的巖棉復(fù)合板。分析了長春電廠圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分和冷風(fēng)滲透熱損失的對比，超過90%的熱損失是由冷風(fēng)滲透帶來的，所以提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性，可以大幅提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性能。對夾芯板的墻腳構(gòu)造、墻體橫向連接構(gòu)造和窗套構(gòu)造進(jìn)行了構(gòu)造優(yōu)化，以保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體的保溫效果。夾芯板墻體的改進(jìn)構(gòu)造夾芯板墻

50、體橫向連接構(gòu)造窗套的改進(jìn)構(gòu)造以保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體對雙層壓型鋼板復(fù)活保溫墻體的墻腳構(gòu)造和窗套構(gòu)造進(jìn)行了構(gòu)造優(yōu)化， 的保溫效果。雙層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體墻腳的改進(jìn)構(gòu)造雙層壓型鋼板復(fù)合保溫墻體窗套的改進(jìn)構(gòu)造四、合同任務(wù)指標(biāo)完成情況4.1 合同要求汽輪機(jī)廠房采用本技術(shù)后，能耗降低 70%以上。將可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用于 1 2 座汽輪機(jī) 廠房通風(fēng)設(shè)計中，并成功實施于工程中，實現(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)行。申請專利4項（其中發(fā)明專利 2項、實用新型專利 2項）。任務(wù)指標(biāo)完成情況（1）汽輪機(jī)廠房能耗以句容電廠在夏季炎熱時期的運(yùn)行為例， 使用新型通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行局部機(jī)械通風(fēng)后的風(fēng)機(jī)總能 耗為 5.25kW，相比于炎熱時期開啟屋

51、頂風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械排風(fēng)可大幅降低通風(fēng)能耗，根據(jù)計算， （ 66-5.25 ）/66 100%=92%，通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能率可超過 90%。表 5 傳統(tǒng)機(jī)械排風(fēng)和新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)能耗對比（單臺機(jī)組）傳統(tǒng)機(jī)械排風(fēng)新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)設(shè)備名稱防爆屋頂風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)型號DWT-I 型 No.20T35-II 型 No.6.3風(fēng)量（ m3/h）1255009393電機(jī)功率（ kW）5.50.75臺數(shù)16（4 臺備用）7風(fēng)機(jī)總能耗（ kW）12 5.5=66kW70.75=5.25kW以嚴(yán)寒地區(qū)長春電廠在冬季工況下運(yùn)行為例， 冬季工況下使用新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)所需 的風(fēng)機(jī)總能耗為 1.5kW，相比于采用

52、工業(yè)型離心式風(fēng)幕機(jī)對大門處設(shè)置熱風(fēng)幕處理可大幅降低通 風(fēng)能耗，根據(jù)計算， （9-1.5 ）/9 100%=83%，通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能率可超過 80%。表 6 熱風(fēng)幕機(jī)和新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)（冬季工況）的能耗對比（單臺機(jī)組）傳統(tǒng)熱風(fēng)幕機(jī)新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)設(shè)備名稱工業(yè)型離心式風(fēng)幕機(jī)軸流抽風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)型號風(fēng)量（ m3/h）電機(jī)功率（ kW）臺數(shù)風(fēng)機(jī)總能耗（ kW）FM-1515L-8-G159612.2542.25 4= 9kWCDZ型 No.6.3108000.75220.75=1.5kW綜合分析 ,運(yùn)用新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)對汽輪機(jī)房進(jìn)行通風(fēng)時 , 無論在夏季還是冬季 , 廠 房的通風(fēng)能耗均可降低

53、80%以上 , 優(yōu)于合同指標(biāo)中能耗降低 70%以上的要求。（2）工程應(yīng)用情況 項目實施期內(nèi)，積極在工程設(shè)計中推廣研究成果，將新型可控弱氣流通風(fēng)技術(shù)運(yùn)用于華電句 容電廠二期 （2 1000MW）擴(kuò)建工程、大唐姜堰燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)工程1 號機(jī)組兩座汽輪機(jī)房的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中。根據(jù)現(xiàn)場情況 , 利用本項目相關(guān)技術(shù)后 , 汽輪機(jī)房內(nèi)可獲得合理的氣流組織效果 , 夏季 時, 廠房內(nèi)工作地點溫度低于 35 ,排風(fēng)溫度大于 39; 冬季時底層溫度維持在 20以上。機(jī)組的通風(fēng)系統(tǒng)能耗有較大程度的降低，出現(xiàn)局部高溫流動死區(qū)的可能性也大為降低 , 可實現(xiàn)長期穩(wěn)定 運(yùn)行。（3）專利申請及論文發(fā)表情況項目實施期內(nèi) ,共申請專利 7項,其中發(fā)明專利申請 4項,實用新型專利申請 3項, 發(fā)表學(xué)術(shù)論 文 4 篇 , 圓滿完成合同預(yù)定指標(biāo)?；诒卷椖垦芯砍晒?，申請的發(fā)明和實用新型專利如下： 一種智能通風(fēng)溫濕調(diào)節(jié)器（實用新型專利）申請?zhí)? CN201620810858.9, 申請日 :2016 年7月 29日, 授權(quán)時間 : 2017年5月 17日, 發(fā)明 人: 承方