青海某燃?xì)怆娬就L(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例

青海某燃?xì)怆娬就L(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程概況XX燃?xì)怆娬疚挥诓襁_(dá)木盆地腹地，為青海XX開發(fā)公司投資建設(shè)的化工廠的自備電站。電站采用往復(fù)式天然氣發(fā)電機(jī)組，一期裝機(jī)容量為：4X3000kW，三用一備，并考慮一臺(tái)預(yù)留，總供電負(fù)荷約10000kW。發(fā)電機(jī)組從德國(guó)XX公司進(jìn)口，機(jī)組長(zhǎng)9.14米，寬2.75米，高3.82米，機(jī)組的配件沒(méi)有成撬，均為散裝進(jìn)口。主廠房長(zhǎng)42米，寬18米，高9.6米，結(jié)構(gòu)形式為輕鋼結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)參數(shù)室外設(shè)計(jì)參數(shù)格爾木當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)室外氣象參數(shù)：海拔2800米冬季采暖室外計(jì)算溫度-15℃夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度22℃冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度-11℃極端最高溫度33.1℃極端最低溫度-33.6℃夏季大氣壓力724.0Pa冬季大氣壓力723.5Pa發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)廠家提供的設(shè)計(jì)參數(shù)(二級(jí))發(fā)動(dòng)機(jī)輻射熱量231kW發(fā)電機(jī)輻射熱量305kW燃燒風(fēng)量16176kg/h通風(fēng)量100000m3/h發(fā)電機(jī)組廠家要求主廠房室內(nèi)溫度不高于50℃，冬季電站停止運(yùn)行期間溫度不低于0℃。設(shè)計(jì)計(jì)算通風(fēng)系統(tǒng)方案選擇本電站機(jī)組發(fā)熱量大，需要的通風(fēng)量大，選擇怎樣的通風(fēng)系統(tǒng)，如何在有限的空間內(nèi)合理布置通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)管道，對(duì)于整個(gè)電站的平面布置影響很大。在初設(shè)階段，筆者曾經(jīng)考慮過(guò)以下幾種方案：方案一為自然進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)。這種方式形式簡(jiǎn)單，余熱通風(fēng)效果良好，目前國(guó)內(nèi)許多電廠都采用這種通風(fēng)方式。但這種通風(fēng)方式勢(shì)必造成主廠房?jī)?nèi)為負(fù)壓，而機(jī)組燃燒空氣卻是依靠渦輪壓縮機(jī)(由汽缸產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動(dòng))處形成的負(fù)壓被吸入發(fā)電機(jī)汽缸內(nèi)的，主廠房?jī)?nèi)的負(fù)壓將難以保證機(jī)組燃燒所需的空氣量，因而此方式不適合應(yīng)用于本電站。方案二為機(jī)械進(jìn)風(fēng)、機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，室外空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾、預(yù)熱后送入廠房。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是不占用廠內(nèi)空間，通風(fēng)設(shè)備的布置與水、氣、油、排煙等管線基本上沒(méi)有沖突，它的缺點(diǎn)是需要過(guò)濾、預(yù)熱的風(fēng)量太大，造成設(shè)備選型過(guò)大以及運(yùn)行上的浪費(fèi)，此外，廠房外通風(fēng)設(shè)備的布置也是一個(gè)難題。方案三將電站主廠房?jī)?nèi)的通風(fēng)分成機(jī)組燃燒空氣送風(fēng)和余熱通風(fēng)兩個(gè)部分，根據(jù)不同的要求，將兩部分送風(fēng)分別進(jìn)行處理送入廠房?jī)?nèi)。這種方式大大減少了設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用，應(yīng)優(yōu)先采用，缺點(diǎn)是燃燒空氣必須通過(guò)管道送到機(jī)組空氣入口處，給其它管線的布置帶來(lái)了麻煩。經(jīng)過(guò)與其它專業(yè)的反復(fù)討論，送風(fēng)管道的布置得到了解決，因此在本電站中采用了此通風(fēng)方案。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)燃燒空氣送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組對(duì)進(jìn)入汽缸的燃燒空氣質(zhì)量有標(biāo)準(zhǔn)要求：顆粒物過(guò)濾效率4μm≥99%(歐洲標(biāo)準(zhǔn)為F7級(jí))，如空氣中灰塵含量偏高，會(huì)使渦輪壓縮機(jī)葉片積垢、磨蝕，影響其壽命，而且發(fā)電機(jī)組的出力和效率也會(huì)降低;同時(shí)要求進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的空氣溫度保持在40℃，以利于燃?xì)獾耐耆紵榇?，本設(shè)計(jì)采用了燃燒空氣兩級(jí)過(guò)濾和兩次預(yù)熱系統(tǒng)，見(jiàn)圖4。圖4主廠房通風(fēng)平面圖1—自潔式空氣過(guò)濾器;2—燃燒空氣送風(fēng)機(jī);3—多葉調(diào)節(jié)閥;4—空氣加熱器;5—余熱排風(fēng)機(jī);6—濾清器;7—預(yù)加熱器;8—送風(fēng)機(jī)一級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)了保證二級(jí)過(guò)濾濾清器的壽命，需要在室外空氣進(jìn)入主廠房之前對(duì)之進(jìn)行預(yù)過(guò)濾。考慮到化工廠工藝對(duì)供電穩(wěn)定性的嚴(yán)格要求，設(shè)計(jì)中采用了脈沖自潔式空氣過(guò)濾器，將室外空氣處理到10μm以內(nèi)(濾塵效率≥99.8%)，灰塵含量≤0.03mg/kg。自潔式空氣過(guò)濾器最大的優(yōu)點(diǎn)是“零維護(hù)”，壽命長(zhǎng)，更換元件無(wú)須停機(jī)。這種過(guò)濾器安裝有吊掛式圓筒濾芯，濾芯采用木漿纖維濾材，為增加防潮性能,一般在制造過(guò)程中浸漬了≤20%的樹脂。當(dāng)過(guò)濾器運(yùn)行了一段時(shí)間后，濾芯逐漸積灰，濾筒內(nèi)外壓差隨之升高，當(dāng)壓差達(dá)到某一設(shè)定值(600Pa)時(shí)，控制器即自動(dòng)啟動(dòng)，控制快速脈沖放氣閥打開，用壓縮空氣從濾芯內(nèi)部由內(nèi)向外進(jìn)行有時(shí)序的脈沖式?jīng)_洗，清除附于濾芯外部的灰塵。燃燒空氣送風(fēng)機(jī)采用一用一備，風(fēng)量54750m3/h，風(fēng)壓950Pa，當(dāng)其中一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)能自動(dòng)開啟，以保證燃燒風(fēng)量，從而保證機(jī)組正常發(fā)電。隨著發(fā)電機(jī)組的出力和開啟臺(tái)數(shù)的變化，所需的燃燒風(fēng)量變化范圍為18250～54750m3/h，因此采用了變頻控制風(fēng)機(jī)，以利于節(jié)能。一次預(yù)熱系統(tǒng)此系統(tǒng)利用余熱鍋爐提供的95/70℃熱水，在空氣加熱器處將燃燒空氣處理到0～25℃。當(dāng)溫感器檢測(cè)到室外空氣溫度低于0℃時(shí)，將信號(hào)發(fā)送到TEM系統(tǒng)，TEM系統(tǒng)控制空氣加熱器處的二通閥打開，對(duì)燃燒空氣進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到10℃時(shí)，停止加熱。二級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)通過(guò)濾清器(發(fā)電機(jī)組廠家提供)將燃燒空氣處理到4μm以內(nèi)，以滿足機(jī)組的需要。二次預(yù)熱系統(tǒng)此系統(tǒng)利用機(jī)組缸套冷卻水，在預(yù)加熱器(發(fā)電機(jī)組廠家提供)處將燃燒空氣加熱到40℃。預(yù)熱水引自機(jī)組缸套冷卻水的出口管道，經(jīng)過(guò)三通閥、預(yù)熱水泵及預(yù)加熱器后仍然回到缸套冷卻水的出口管道。余熱通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)余熱通風(fēng)采用機(jī)械送排風(fēng)的方式，與發(fā)電機(jī)組相對(duì)應(yīng)，送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)均為三用一備，風(fēng)量均為81750m3/h。由于發(fā)電機(jī)的輻射熱大于發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)中使冷卻氣流先經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)，再經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后排出。采用這種“一對(duì)一”的冷卻方式，雖然會(huì)造成主廠房?jī)?nèi)氣流速度較大，但卻避免了冷卻氣流短路情況的發(fā)生。機(jī)組對(duì)余熱通風(fēng)的空氣潔凈度要求較低，僅要求處理到50μm(歐洲標(biāo)準(zhǔn)G4)以內(nèi)(這一要求主要是為了防止在沙塵暴天氣里廠房?jī)?nèi)灰塵太大)，在送風(fēng)機(jī)入口處設(shè)置雙層防沙百葉窗即可滿足要求。體會(huì)目前在國(guó)內(nèi)的某些自潔式空氣過(guò)濾器應(yīng)用實(shí)例中，所謂的“自潔”并不能實(shí)現(xiàn)，以至于有些業(yè)主堅(jiān)持不采用自潔式過(guò)濾器。是什么原因造成“自潔失靈”呢?從設(shè)計(jì)角度來(lái)考慮，可能的原因有兩個(gè)：一是反吹用的壓縮空氣壓力未達(dá)到要求，只要設(shè)計(jì)正確，這種情況就不會(huì)發(fā)生;一是有些地區(qū)揚(yáng)塵天氣里灰塵顆粒很小，慣性也小，高速的氣流很容易將吹落的塵粒帶走，又一次吸附在濾筒壁上，要解決這一問(wèn)題，筆者認(rèn)為在條件許可的情況下，自潔式過(guò)濾器應(yīng)盡量選擇得大一些，以減小濾芯的吸入風(fēng)速，也就是說(shuō)，過(guò)濾器選型越大越好。由于自潔式空氣過(guò)濾器濾芯采用木漿纖維紙，因此它適用于干旱地區(qū)，但在某些冬季室外相對(duì)濕度較高的地區(qū)，則應(yīng)考慮冬季除霜的問(wèn)題，即：在空氣進(jìn)入自潔式過(guò)濾器之前對(duì)之進(jìn)行加熱除霜，以防止霜粒附著在濾筒上使系統(tǒng)阻力增加，導(dǎo)致燃燒風(fēng)量不足。反吹壓力設(shè)定值應(yīng)根據(jù)綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較