蒸發(fā)式冷卻器在變頻改造中的應(yīng)用

楊明喜

(神華億利能源有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 014300)

蒸發(fā)式冷卻器在變頻改造中的應(yīng)用

楊明喜

(神華億利能源有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯 014300)

文章介紹了蒸發(fā)冷卻器在電廠風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能改造中應(yīng)用的案例。通過冷卻方案,大大改善了設(shè)備運(yùn)行條件,保障了變頻器的運(yùn)行環(huán)境和溫度環(huán)境,增加了變頻設(shè)備使用壽命。為大規(guī)模變頻改造集中布置方式變頻器提供了冷卻保障。

蒸發(fā)式冷卻器 變頻改造 技術(shù)方案

1 蒸發(fā)式冷卻器的冷卻原理

蒸發(fā)冷卻是利用干空氣能制冷的技術(shù)。蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組,根據(jù)使用需求不同,地域不同,機(jī)組被設(shè)計(jì)制造成多級多功能組合使用。多段組合式蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組采用各功能段組合的多級分段式結(jié)構(gòu)。機(jī)組由間接蒸發(fā)冷卻器與表冷器、直接蒸發(fā)冷卻器、空氣過濾器及空氣加熱器等功能段組合而成,實(shí)現(xiàn)空氣過濾、冷卻、加熱、排風(fēng)、冷熱回收等功能。

2 蒸發(fā)式冷卻器在變頻改造項(xiàng)目中應(yīng)用案例分析

案例機(jī)組為4×200MW煤矸石電站,配套4×690t/h循環(huán)流化床鍋爐。于2006年開工建設(shè)。2007年12月26日,第一臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電;至2008年8月23日,機(jī)組全部并網(wǎng)發(fā)電。

2.1 變頻改造設(shè)備范圍

根據(jù)分析結(jié)果,計(jì)劃對以下設(shè)備進(jìn)行變頻改造見下表1。

2.2 變頻改造冷卻方案

2.2.1 改造冷卻環(huán)境概況

該項(xiàng)目為4×200MW煤矸石電站二次風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)變頻改造工程。建筑物為二層獨(dú)立框架結(jié)構(gòu)。變頻器室裝有6KV/1400KW變頻器(192單元)型號變頻器8臺(tái),(一層設(shè)置四臺(tái),二層設(shè)置四臺(tái))6KV/3200KW變頻器(400單元)型號變頻器8臺(tái)(一層設(shè)置四臺(tái),二層設(shè)置四臺(tái))。總?cè)萘?8.8mw。建筑為獨(dú)立兩層建筑。按照常規(guī)的冷卻方式如果采用空-水冷卻方式,不僅需要在每個(gè)變頻器布置冷卻風(fēng)道以及冷卻水管道,而且改造現(xiàn)場條件以及冷卻水量量均滿足不了要求。因此需要采取變頻器室集中冷卻的方式才能解決問題。經(jīng)過綜合考慮,排除了安裝空調(diào)制冷的方案,采用蒸發(fā)式冷卻器制冷方案。

2.2.2 冷卻設(shè)計(jì)方案

(1)變頻器室空氣處理設(shè)計(jì)參數(shù);①室外空氣設(shè)計(jì)參數(shù),夏季室外空氣計(jì)算干球溫度29.2℃,夏季室外空氣計(jì)算濕球溫度19℃,夏季大氣壓 84863pa。②室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù),室內(nèi)設(shè)計(jì)空氣干球溫度28--35℃,室內(nèi)設(shè)計(jì)空氣相對濕度30--50%。

(2)室內(nèi)顯熱負(fù)荷(變頻器室散熱量);變頻器室內(nèi)發(fā)熱量,根據(jù)變頻器生產(chǎn)廠家給出的計(jì)算方法確定:首先將變頻器的額定功率相加匯總,按照匯總后的額定總功率乘以110%作為計(jì)算額定功率,按照計(jì)算額定功率的3%計(jì)算變頻器的顯熱發(fā)熱量。計(jì)算結(jié)果如下:

①計(jì)算額定功率:N=8×(3200+1400)×1.1=40480kw;②顯熱發(fā)熱量:Q=N×3%=40480×0.03=1214.4kw;③變頻器本身帶有冷卻風(fēng)機(jī),將柜內(nèi)發(fā)熱元件產(chǎn)生的部分熱量靠空氣帶走,冷卻空氣總量為584000m3/h。如果在變頻器頂部接上排風(fēng)管道,把40%熱風(fēng)排至室外,那么至少40%顯熱負(fù)荷被排至室外。蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組只需要處理剩余的60%(728.64kw)的顯熱負(fù)荷。

(3)設(shè)備選型;包括:①變頻器室選型計(jì)算;②計(jì)算理論所需風(fēng)量為196863m3/h,考慮富裕系數(shù)1.1,實(shí)際需求風(fēng)量為196863*1.1=216549m3/h;③根據(jù)蒸發(fā)冷卻產(chǎn)品系列選擇兩級蒸發(fā)冷卻空氣處理機(jī)組JSZL-600-Ⅱ四臺(tái);④單臺(tái)機(jī)組參數(shù)的確定;五、機(jī)組功能段組成:整機(jī)由新風(fēng)過濾段、間接蒸發(fā)冷卻段、中間段、直接蒸發(fā)冷卻段、送風(fēng)段組成;六、機(jī)組重量分布。

表1 改造設(shè)備清單

(4)機(jī)組布局及室內(nèi)氣流組織;①三臺(tái)兩級蒸發(fā)冷卻機(jī)組布局在變頻器室屋面。在建筑樓梯間走廊區(qū)設(shè)置風(fēng)井一處,尺寸為3360×1600,從二層屋面到底層貫穿。②二層分別從風(fēng)井送風(fēng)至變頻器室。變頻器室設(shè)置一條等截面風(fēng)管。風(fēng)管上設(shè)置不銹鋼球形射流可調(diào)風(fēng)口,側(cè)向射流送風(fēng)。③變頻器頂部配置冷卻風(fēng)機(jī),將變頻器的熱風(fēng)排至室外;在排風(fēng)管室內(nèi)側(cè)裝設(shè)對開多頁調(diào)節(jié)閥,把排風(fēng)總量的一部分回流至室內(nèi),以調(diào)節(jié)送風(fēng)與排風(fēng)的平衡。④經(jīng)過蒸發(fā)冷卻機(jī)組處理過的冷空氣由風(fēng)管送至室內(nèi),在室內(nèi)用球形射流風(fēng)口給變頻器室內(nèi)送風(fēng)。⑤在變頻器排風(fēng)管上設(shè)置回流調(diào)節(jié)閥,保持室內(nèi)微正壓。

(5)機(jī)組特點(diǎn);機(jī)組進(jìn)出口配置為對開多頁調(diào)節(jié)閥,調(diào)節(jié)閥可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)手動(dòng)操作。軸端配滾珠軸承葉片開閉靈活,加油保養(yǎng)方便。機(jī)組框架有鋼板折彎外表面噴涂處理,耐候性強(qiáng),抗紫外能力高;同時(shí)選用鋁合金型材制作,造型美觀,無銹蝕,兩種材質(zhì)可供選擇?？蚣苤星徊捎瞄]孔發(fā)泡聚酯氈填充,防冷橋熱橋效果好。機(jī)組圍板有雙層鍍鋅鋼板中間聚氨酯發(fā)泡處理,熱阻大,保溫性能強(qiáng)。間接蒸發(fā)冷卻器:采用具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的管式間接蒸發(fā)冷卻器。該冷卻器一二次流道間隙大無堵塞,換熱管內(nèi)外特殊處理熱交換效率高。一二次流道采用柔性密封,無貫穿現(xiàn)象,保證換熱效率穩(wěn)定。管式蒸發(fā)冷卻器阻力小,熱交換效率可達(dá)86%。直接蒸發(fā)冷卻器:采用鋁合金箔表面特殊處理,沖壓成型。水膜覆蓋均勻,填料比表面積大,不銹蝕,壽命長,熱交換效率可達(dá)88%。循環(huán)水泵采用全不銹鋼直聯(lián)離心泵,體積小,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),功耗低。二次風(fēng)機(jī):選用低噪音防潮性軸流風(fēng)機(jī),運(yùn)行穩(wěn)定,振動(dòng)小。送風(fēng)機(jī)——選用雙進(jìn)風(fēng)離心風(fēng)機(jī)。葉輪為前彎多葉大寬度,風(fēng)量風(fēng)壓可選范圍大,工作可靠,運(yùn)行穩(wěn)定,噪音低。蝸殼采用鍍鋅鋼板沖壓成型,蝸殼和框架采用咬口連接和球形鉚接,整機(jī)無焊縫。美觀輕巧。經(jīng)濟(jì)型配置電氣控制為:繼電控制+軟啟動(dòng)器。經(jīng)典配置為PLC+HMI+變頻器控制。風(fēng)閥控制選擇:可選擇電磁雙位開關(guān)控制或電動(dòng)執(zhí)行器線性控制。機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)配射頻波殺菌防垢水處理儀,防止循環(huán)水中產(chǎn)生苔蘚和換熱器表面結(jié)垢。

2.3 冷卻效果

改造設(shè)備投產(chǎn)后,變頻器室內(nèi)部保持恒溫恒濕狀態(tài),環(huán)境溫度30℃時(shí)內(nèi)部溫度在20℃左右。

3 結(jié)語

通過蒸發(fā)式冷卻器在電廠風(fēng)機(jī)節(jié)能改造中的應(yīng)用,大大改善了設(shè)備運(yùn)行條件,保障了變頻器的運(yùn)行環(huán)境和溫度環(huán)境,增加了變頻設(shè)備使用壽命。

[1]蔣常建,范云良,楊強(qiáng)生.蒸發(fā)式冷卻器的傳熱傳質(zhì)試驗(yàn)研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),1999(08).

[2]趙昌富.蒸發(fā)式冷卻器的應(yīng)用技術(shù)總結(jié)[J].化工設(shè)計(jì)通訊,2008(04).