山東某火力發(fā)電廠暖通節(jié)能設(shè)計(jì)案例

山東某火力發(fā)電廠暖通節(jié)能設(shè)計(jì)案例工程概況山東某火力發(fā)電廠工程位于山東省臨沂市，工程設(shè)計(jì)規(guī)模為2×25MW。汽輪機(jī)為兩臺(tái)抽汽凝汽式高壓汽輪機(jī)組(30MW發(fā)電機(jī))并配有兩臺(tái)額定蒸發(fā)量130t/h的高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐。本工程已投入運(yùn)行。設(shè)計(jì)過(guò)程采暖熱媒在本工程暖通設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了兩種熱媒系統(tǒng)：2.1.1鍋爐房暖風(fēng)機(jī)采用壓力為0.585MPa的飽和蒸汽，熱源接自機(jī)務(wù)廠用蒸汽。2.1.2主廠房(包括鍋爐房和汽機(jī)房)、化水車間、公用水泵房、循環(huán)水處理室、廠區(qū)排水泵房、綜合樓及傳達(dá)室采用110/70℃高溫?zé)崴膳?，熱源接自廠區(qū)換熱站。熱媒的確定根據(jù)目前的設(shè)計(jì)及運(yùn)行實(shí)踐，我們知道：1、采用蒸汽作為采暖熱媒，其缺點(diǎn)有二：其一，蒸汽采暖凝結(jié)水含鐵量高，水質(zhì)不合格，難以回收利用;其二，由于凝結(jié)水的熱能不能充分利用，蒸汽采暖熱能消耗大于熱水系統(tǒng)。2、采用熱水采暖熱媒，不僅可以克服上述問(wèn)題，而且由于熱網(wǎng)換熱站的凝結(jié)水可以回收利用，從而減少了汽水損失，對(duì)保證電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有比較重要的作用。3、汽機(jī)房、鍋爐房比較高大，在熱壓和鍋爐送風(fēng)機(jī)室內(nèi)吸風(fēng)的共同作用下，造成底層較大的負(fù)壓，大量的冷空氣從門、窗等不嚴(yán)密處漏入室內(nèi)，造成室內(nèi)溫度很不均勻，上部溫度過(guò)高，下部溫度過(guò)低，致使主廠房采暖熱負(fù)荷大量增加。在這種情況下，提高散熱器表面溫度，盡快加熱滲入室內(nèi)的冷空氣是十分必要的。再者，由于受主廠房工藝布置的限制，采暖熱負(fù)荷不可能全部靠散熱器補(bǔ)償，因此主廠房?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)有大量暖風(fēng)機(jī)。熱風(fēng)系統(tǒng)熱媒若采用熱水，空氣加熱器效率則比較低，例如NC-125C型暖風(fēng)機(jī)，當(dāng)熱媒為130℃~70℃的熱水時(shí)，放熱量為313500KJ/h(75000Kcal/h)，而熱媒為0.39MPa(4Kgf/cm2)的飽和蒸汽時(shí)，放熱量為677160KJ/h(162000Kcal/h)。因此暖風(fēng)機(jī)的熱媒以高壓蒸汽為宜。4、對(duì)于輸煤系統(tǒng)，建筑物之間的高差較大，最高處標(biāo)高達(dá)幾十米，最低處標(biāo)高達(dá)負(fù)十幾米，造成采暖系統(tǒng)的靜壓值很大。再者，輸煤系統(tǒng)粉塵飛揚(yáng)嚴(yán)重，有時(shí)需要開窗放氣或清掃，當(dāng)冬季停止供暖檢修時(shí)，散熱器和管道則有可能被凍壞。因此，確定采用以下方案：鍋爐房暖風(fēng)機(jī)和輸煤系統(tǒng)采用高壓蒸汽采暖;主廠房及其生產(chǎn)附屬建筑采用高溫?zé)崴膳?。廠區(qū)采暖換熱站設(shè)計(jì)根據(jù)火力發(fā)電廠的工藝設(shè)計(jì)及建筑特點(diǎn)，采暖換熱站設(shè)置于除氧層，建筑標(biāo)高為13m，采暖用換熱器選用耐高溫高壓型-塞斯波汽水換熱器，設(shè)計(jì)鍋爐房暖風(fēng)機(jī)熱負(fù)荷為350KW(蒸汽系統(tǒng))，換熱器的供熱能力為1050kW，供應(yīng)本期工程采暖熱負(fù)荷800kW，預(yù)留熱負(fù)荷250kW。換熱站工藝流程圖如下所示：由圖可知，來(lái)自機(jī)務(wù)廠用蒸汽的管道分為兩路，一路直接接至鍋爐房暖風(fēng)機(jī);一路接入采暖換熱站，直接進(jìn)入換熱器，冷凝至73℃后進(jìn)入采暖系統(tǒng)補(bǔ)水箱。換熱站內(nèi)設(shè)置了相應(yīng)的溫控裝置，當(dāng)二次網(wǎng)的供水溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，由安裝在二次網(wǎng)上的供水溫度傳感器，檢測(cè)二次網(wǎng)供水溫度信號(hào)作為反饋信號(hào)給中央控制器，由中央控制器輸出信號(hào)控制電動(dòng)閥，使閥門開度關(guān)小;同時(shí)與該調(diào)節(jié)閥開度有關(guān)的反饋信號(hào)還有一個(gè)安裝在室外的連接到中央控制器的室外溫度傳感器，其原理如下：如設(shè)定供水溫度為95℃，則該供水溫度下的室外溫度為5℃，若室外溫度逐漸變低，則供水溫度會(huì)隨著設(shè)定的漂移量按比例逐漸增加，當(dāng)室外溫度達(dá)到-8℃時(shí)，供水溫度則會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)至110℃。其中：(1)冬季室外溫度補(bǔ)償最低點(diǎn)(-8℃)(2)冬季室外溫度補(bǔ)償最高點(diǎn)(一般設(shè)為5℃)(3)設(shè)定冬季室外溫度漂移量(15℃)。(以上溫度用戶可自行設(shè)定)這樣通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在蒸汽管道上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，間接地控制了二次網(wǎng)的供水溫度，實(shí)現(xiàn)了二次網(wǎng)的質(zhì)調(diào)節(jié)。再者，二次網(wǎng)的循環(huán)泵采用變頻控制，通過(guò)改變電流的頻率而改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到改變二次網(wǎng)流量的目的，實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)的變流量控制。通過(guò)對(duì)二次網(wǎng)的質(zhì)-量調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。系統(tǒng)采用穩(wěn)壓膨脹器進(jìn)行補(bǔ)水定壓，系統(tǒng)剛開始運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)水管就近接自機(jī)務(wù)除鹽水管，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，即可利用汽水換熱器的凝結(jié)水進(jìn)行置換，多余的凝結(jié)水連同暖風(fēng)機(jī)凝結(jié)水被回收至機(jī)務(wù)疏水箱，節(jié)約了能源。采暖系統(tǒng)中還設(shè)置了離子棒水處理器，本產(chǎn)品廉價(jià)、安裝方便，用以進(jìn)行防垢、除垢、除銹、殺菌滅藻、防腐，充分保證了換熱機(jī)組對(duì)水質(zhì)的要求。省去軟水器，節(jié)約了投資。主廠房采暖主廠房采暖包括汽機(jī)房采暖和鍋爐房采暖，系統(tǒng)分為兩路，汽機(jī)房采暖系統(tǒng)，鍋爐房采暖系統(tǒng)。汽機(jī)房高度為19.0m，鍋爐房高度為7.0m。其建筑物的熱負(fù)荷計(jì)算包括兩項(xiàng)：1)計(jì)算維護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量時(shí)，室內(nèi)采暖溫度按+5℃計(jì)算，2)附加耗熱量，由于廠房高大，室內(nèi)溫度梯度大，高度附加耗熱量按基本耗熱量的15%計(jì)算;冷風(fēng)滲透耗熱量按基本耗熱量的50%計(jì)算。散熱設(shè)備選用鋼管柱型散熱器，其優(yōu)點(diǎn)是耐高溫高壓，散熱量大，金屬耗量少，不易積塵，形狀美觀，符合了高大廠房采暖的特點(diǎn)。散熱器布置在鍋爐房底層、汽機(jī)房底層及其運(yùn)轉(zhuǎn)層。采暖熱媒為110/70℃的高溫?zé)崴?，熱源?lái)自換熱站。采暖系統(tǒng)形式采用上供中回同程式系統(tǒng)，另外，對(duì)于鍋爐房固定端，由于建筑上采用了帶形窗，上供下回的采暖形式則會(huì)影響美觀，因而此部分采用了水平單管跨越式系統(tǒng)。另外，鍋爐房暖風(fēng)機(jī)采用0.585MPa的飽和蒸汽采暖，熱源接自廠用蒸汽。由于大量的冷空氣通過(guò)底層的門窗縫隙滲進(jìn)廠房，并結(jié)合工藝設(shè)備及工藝管道的布置，暖風(fēng)機(jī)布置則選在建筑標(biāo)高4.80m。采暖系統(tǒng)形式采用了上供下回式系統(tǒng)，暖風(fēng)機(jī)凝結(jié)水被回收至機(jī)務(wù)疏水箱?；囬g采暖化水車間建筑分為兩部分，辦公區(qū)域和車間區(qū)域，辦公區(qū)域?yàn)閮蓪?，建筑層高?.0m，室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)溫度為18℃;車間區(qū)域?yàn)橐粚?，包括離子交換間和泵房，建筑層高為5.0m，室內(nèi)采暖設(shè)計(jì)溫度為+5℃。辦公區(qū)域采暖系統(tǒng)為上供下回同程式系統(tǒng);車間區(qū)域，由于離子交換間建筑上選用了帶形窗，因而采暖系統(tǒng)為上供下回與水平單管跨越式相結(jié)合。綜合樓采暖綜合樓建筑面積2800m2，建筑高度17.60m，共四層。應(yīng)業(yè)主要求，為追求美觀，采暖主干管敷設(shè)在管道夾層(建筑高度為8.4m~10.4m)，采暖系統(tǒng)采用中供中回同程式，管道進(jìn)入管道層,一、二層為上供上回，三、四層為下供下回。由于夾層內(nèi)不設(shè)采暖，則有可能會(huì)出現(xiàn)管道凍裂的現(xiàn)象，鑒于此，采暖供回水主干管的管徑全部設(shè)計(jì)為采暖入戶管管徑，一方面考慮利用采暖管道對(duì)夾層散熱以免凍壞管道或設(shè)備(夾層內(nèi)還設(shè)置了其它設(shè)備和管道)，與此同時(shí)，也有利于系統(tǒng)水力平衡。廠區(qū)熱網(wǎng)設(shè)計(jì)廠區(qū)熱網(wǎng)管道采用無(wú)縫鋼管、聚異氰脲酸酯保溫層、聚氯乙烯保護(hù)層結(jié)合為一體的預(yù)制保溫管道，利用供熱管道直埋技術(shù)，通過(guò)對(duì)管道的受力計(jì)算及應(yīng)力驗(yàn)算，采用了無(wú)補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)方式，利用土壤與保溫管外護(hù)層表面的摩擦力固定管道，使整個(gè)管線不需要設(shè)置補(bǔ)償器和固定支架，節(jié)約了投資。電子設(shè)備間空調(diào)根據(jù)火力發(fā)電廠的工藝設(shè)計(jì)，集控室及電子設(shè)備間布置在主廠房除氧跨運(yùn)轉(zhuǎn)層，位于汽機(jī)房和鍋爐房之間，建筑面積為350m2。集控室內(nèi)布置發(fā)電機(jī)組主要電氣設(shè)備和熱工設(shè)備的控制、測(cè)量、監(jiān)護(hù)和保護(hù)裝置等;電子設(shè)備間則主要布置電廠控制系統(tǒng)的電控柜。為保證集控室及電子設(shè)備間的安全、可靠、節(jié)能運(yùn)行，空調(diào)形式選用以運(yùn)行著的各設(shè)備為空調(diào)對(duì)象，通過(guò)風(fēng)道系統(tǒng)，將過(guò)濾、冷卻后的室外空氣直接送至主機(jī)設(shè)備柜體內(nèi)，直接冷卻設(shè)備，從而大大降低了空調(diào)負(fù)荷。根據(jù)室外環(huán)境溫度的變化，規(guī)定了三種運(yùn)行工況，設(shè)計(jì)了三種運(yùn)行模式，通過(guò)自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了集控室及電子設(shè)備間空調(diào)系統(tǒng)全年以最優(yōu)化、最安全、最經(jīng)濟(jì)的方式運(yùn)行，從而大大的降低了空調(diào)能耗，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。其三種運(yùn)行模如下：制冷模式(夏季運(yùn)行工況)1、當(dāng)室外溫度>機(jī)房?jī)?nèi)溫度>機(jī)器設(shè)定溫度，系統(tǒng)處于制冷模式2、室外30℃，室內(nèi)28℃，機(jī)器設(shè)定25℃，系統(tǒng)處于制冷模式3、該模式運(yùn)行季節(jié)：夏季制冷新風(fēng)模式(春秋季運(yùn)行工況)1、當(dāng)室外環(huán)境溫度<機(jī)房?jī)?nèi)溫度>機(jī)器設(shè)定溫度，節(jié)電系統(tǒng)會(huì)轉(zhuǎn)入制冷通風(fēng)狀態(tài)下，一邊進(jìn)新風(fēng)、一邊給新風(fēng)冷卻、一邊將機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備所散發(fā)出的余熱收集后強(qiáng)行排到機(jī)房外部，以提高新風(fēng)冷卻的使用效果。2、例如：室外26度，機(jī)房?jī)?nèi)28度，機(jī)器設(shè)定25度時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入制冷+新風(fēng)模式。3、該模式運(yùn)行季節(jié)：春末、秋初。通風(fēng)模式(初冬早春季節(jié)運(yùn)行工況)1、當(dāng)室外環(huán)境溫度<機(jī)房?jī)?nèi)溫度<機(jī)器設(shè)定溫度，處于通風(fēng)方式。在通風(fēng)方式下，此時(shí)室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)1微米等級(jí)的高效濾清器凈化后，由風(fēng)機(jī)送入管道分流分壓后進(jìn)入設(shè)備機(jī)柜。機(jī)柜內(nèi)部的熱量由機(jī)柜上方的排風(fēng)口散發(fā)至室內(nèi)。2、例如：室外20度，機(jī)房?jī)?nèi)22度，機(jī)器設(shè)定25度時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入新風(fēng)模式;3、該模式運(yùn)行季節(jié)：秋末、冬季、春初電子設(shè)備在冬季工作時(shí)，由于天氣寒冷，環(huán)境溫度較低。此時(shí)電控柜產(chǎn)生的熱量通過(guò)空氣自然對(duì)流散發(fā)到周圍空氣，空調(diào)系統(tǒng)及通風(fēng)機(jī)均不運(yùn)行。除上述四種基本工作模式外，為了適應(yīng)特殊寒冷地區(qū)的氣候條件，以保證電子設(shè)備的正常工作，系統(tǒng)還設(shè)置了制熱模式，即當(dāng)室內(nèi)溫度低于8℃時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)處于熱泵工況運(yùn)行，保證室內(nèi)溫度在正常工作范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)的特點(diǎn)節(jié)能思想貫穿于該火力發(fā)電廠暖通設(shè)計(jì)中的每個(gè)細(xì)節(jié)：1、為達(dá)到節(jié)能高效，采用蒸汽和熱水兩種熱媒。2、選用塞斯波換熱器，體積小，節(jié)省了基建投資;可直接引入高溫高壓蒸汽，節(jié)省了減溫減壓裝置的投資;冷凝水溫度可冷凝至75℃以下，較一般機(jī)組至少低5℃(傳統(tǒng)管殼式換熱器冷凝水溫度一般為80℃)，充分利用了熱能。3、換熱站通過(guò)溫控裝置及水泵的變頻調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了二次網(wǎng)的質(zhì)-量調(diào)節(jié)，達(dá)到了節(jié)約能源的目的。4、采暖凝結(jié)水被合理的利用和回收。5、末端采暖系統(tǒng)采用了多種形式相結(jié)合，達(dá)到了高效、節(jié)能、美觀。6、廠區(qū)熱網(wǎng)管道采用無(wú)補(bǔ)償冷安裝敷設(shè)方式，減免了補(bǔ)償器及固定