某垃圾發電廠鍋爐間自然通風設計

馮 瑞 峰

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

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某垃圾發電廠鍋爐間自然通風設計

馮 瑞 峰

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

介紹了常見的鍋爐間自然通風方式，提出了一些常用自然通風設備的設計選型方法，論述了鍋爐間自然通風設計中的一些注意事項，解決了自然通風設計中流線型啟閉式屋頂自然通風器、電動防雨進風百葉等設備設計選型時遇到的一些問題。

垃圾發電廠，自然通風，鍋爐，風量

0 引言

隨著我國城市化進程的加速推進，以及居民生活水平的日益提高，城市垃圾尤其是城市生活垃圾的存放問題日益突出，大部分城市不同程度的出現了垃圾圍城的現象。如何妥善的處理這些垃圾是擺在各級政府面前的一道難題。垃圾處理的原則是無害化、減量化、資源化，其中利用城市垃圾發電可大大減少填埋場地面積，從而節約大量寶貴的土地資源。同時減少了垃圾填埋對地下水和填埋場周邊環境的大氣污染。垃圾發電的原理是利用垃圾焚燒后，產生的熱能轉化為高溫蒸汽，推動汽輪機轉動，使發電機產生電能。在冬季垃圾發電廠向外輸出電能的同時還可以利用蒸汽余熱產生高溫熱水，對周邊地區實行集中供熱。從而實現變廢為寶、綜合利用。減量化垃圾焚燒后的殘渣，只有原來容積的10%～30%，從而延長了垃圾填埋場的使用壽命，緩解了土地資源緊張狀態。本文結合某垃圾發電廠鍋爐間自然通風設計實例，把自然通風的設計方法以及在設計中的一些心得與大家分享。

1 項目概況

本設計垃圾發電廠地處太行山區，境內多山，桃河橫貫市區，屬于溫帶大陸性季風氣候區。本地氣候受地形影響明顯，境內四季分明：春季干旱嚴重，夏季炎熱多雨，秋季降溫迅速，冬季寒冷干燥。冬春二季風力最大，秋季次之，夏季最小。

垃圾發電廠設計規模為3×550 t/d垃圾焚燒鍋爐+2×N15 MW直接空冷汽輪發電機組。鍋爐間外形尺寸為72.5×38×43(H)。對鍋爐間進行通風換氣的目的是為了排除鍋爐正常運行時鍋爐及其附屬設備所散發熱量，降低工作區溫度，改善工人的工作環境。

2 當地氣象參數

根據當地氣象站多年實測資料統計，其室外氣象條件如下：

冬季大氣壓力：937.1 hPa；夏季大氣壓力：923.8 hPa；夏季通風室外空氣密度：1.06 kg/m3。

3 鍋爐間自然通風設計

鍋爐間自然通風用于排除鍋爐正常運行所產生的余熱。鍋爐間通風采用自然進風的通風方式，室外冷空氣由廠房底層電動防雨進風百葉窗進入室內，對鍋爐進行冷卻。熱空氣由屋頂流線型啟閉式屋頂自然通風器排至室外。

3.1 鍋爐間鍋爐及其附屬設備的散熱量的確定

鍋爐間鍋爐及其附屬設備的散熱量確定方法：1)單位面積法：即利用鍋爐本體及其輔機、汽水管道等散熱面積乘以其對應的單位散熱量，得出其散熱總量。2)鍋爐生產廠家所提供的設備散熱量線算圖：根據各鍋爐生產廠家提供不同鍋爐額定蒸發量(供熱量)所對應的鍋爐本體散熱量線算圖計算出鍋爐本體散熱量。參考《火力發電廠及變電所采暖通風空調設計手冊》(以下簡稱《手冊》)以及其他鍋爐廠家提供的相同蒸發量鍋爐及其附屬設備的散熱量，確定本設計中鍋爐及其附屬設備的散熱量為2.0 MW。

3.2 電動防雨進風百葉設計選型

1)安裝地點(鍋爐間屋面)環境條件。根據相關規程的要求，鍋爐間夏季排風溫度高于夏季通風室外計算溫度11 ℃～13 ℃。本設計鍋爐間夏季排風溫度取39 ℃。對應夏季排風密度為1.02 kg/m3。

2)夏季排除鍋爐間余熱所需的風量為：

G=Q/0.28/Cp/(tp-twf)。

其中，G為排除鍋爐間余熱所需的風量，kg/h；Q為鍋爐間鍋爐及其附屬設備散至室內的全部顯熱量，W；Cp為空氣的定壓比熱容，1.01 kJ/(kg·℃)；tp為排風溫度，℃；twf為夏季通風室外計算溫度，℃。

其中，Q=2.0×1.1=2.2×106W(其中，1.1為富裕系數)。

G=Q/0.28/Cp/(tp-twf)=

2.2×106/0.28/1.01/10.8=720 310 kg/h。

3)電動防雨進風百葉窗設計計算。

參考《手冊》中的規定，進風面積為：

F=G/3 600/(2×g×ρwf×hj×(ρwf-ρnp)/ξj)0.5。

其中，hj=43/2-(0.3+0.9/2)=20.75 m。

F=720 310/3 600/(2×9.81×

1.06×20.75×(1.06-1.04)/3.3)0.5=123.7 m2。

為防止冬季室外冷風直接吹向工作地點，防止工作區過冷，夏季和冬季進風窗分別設計。設計選用夏季和冬季電動防雨進風百葉窗各60個，每個進風窗尺寸為3 m×0.9 m(進風總面積為60×3×0.9=162 m2)，其中夏季電動防雨進風百葉窗底標高為0.3 m，冬季電動防雨進風百葉窗底標高為4.5 m。夏季通風時打開夏季電動防雨進風百葉窗，關閉冬季電動防雨進風百葉窗。冬季通風時則相反。春秋兩季則可根據現場實際情況自行開閉進風窗。

3.3 流線型啟閉式屋頂自然通風器選型

排風口面積的計算公式：

F=G/3 600/(2×g×ρp×hp×(ρwf-ρnp)/ξp)0.5。

其中，

ρnp=1.04 kg/m3；

hp=(43+2.8)-43/2=24.3 m。

F=720 310/3 600/(2×9.81×1.02×

24.3×(1.06-1.04)/1.42)0.5=76.66 m2。

設計選用ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風器共20臺(見圖1)。在設計工況下：排風口中心與中和界的高差為25 m，進排風溫度差為11 ℃。單臺排風量約為40 000 kg/h。20臺ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風器所提供的排風量為40 000×20=800 000 kg/h。設計選型滿足鍋爐間夏季通風要求。

3.4 電動防雨進風百葉窗及流線型啟閉式屋頂自然通風器冬季通風量校核

1)經計算鍋爐間冬季通風量為422 790 kg/h 。60個進風窗尺寸為3 m×0.9 m的電動防雨進風百葉窗進風面積123.7 m2,大于鍋爐間冬季自然通風所需進風面積48 m2。

故設計選用60個進風窗尺寸為3 m×0.9 m的電動防雨進風百葉窗所提供的進風量可滿足鍋爐間冬季設備正常運行進風要求。

2)經計算20臺ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風器冬季排風量為1 300 000 kg/h,大于鍋爐間冬季自然通風所需量422 790 kg/h(冬季鍋爐間排風溫度按15 ℃計)。

故設計選用20臺ZXTC-5000流線型啟閉式屋頂自然通風器所提供的通風量可滿足鍋爐間冬季設備正常運行排風要求。

3)春、秋季鍋爐間用于排除鍋爐及汽輪發電機組正常運行所產生的余熱余濕所需通風量介于422 790 kg/h～720 310 kg/h之間。電動防雨進風百葉窗及流線型啟閉式屋頂自然通風器提供的進、排風量同樣滿足春、秋季鍋爐間設備正常運行時所需通風量。

綜上所述，60臺電動防雨進風百葉窗及20臺流線型啟閉式屋頂自然通風器所提供的進、排風量滿足鍋爐間設備全年正常運行時所需通風量。設計選型經濟、合理。

3.5 火災連鎖及進、排風風量調節

每個流線型啟閉式屋頂自然通風器控制回路與火災自動報警裝置連鎖，在屋頂通風器所屬區域發生火災時，連鎖關閉該區域所有屋頂通風器。撲滅火災后，可遠控開啟已關閉的屋頂通風器進行排煙。

所有電動防雨進風百葉窗控制回路與火災自動報警裝置連鎖，當鍋爐間發生火災時，自動關閉所有電動防雨進風百葉窗。

除夏季外，其余季節現場可根據室外溫度通過打開電動防雨進風百葉窗的個數以及開啟鍋爐間屋頂所設啟閉式屋頂自然通風器的個數及其閥板開啟角度來調節室內的通風量，以達到良好的通風效果。

4 結語

本垃圾發電廠已投產發電，夏季鍋爐間室溫達到了設計要求，保證了鍋爐的正常運行，改善了工人的工作環境。本文結合垃圾發電廠鍋爐間自然通風設計，解決了鍋爐間自然通風設計中涉及到的一些如流線型啟閉式屋頂自然通風器、電動防雨進風百葉等設備設計選型遇到的一些難點問題，對相似通風設計有參考價值。

[1] GB 50019—2015，工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2] DL/T 5035—2004，火力發電廠采暖通風與空氣調節設計技術規程[S].

[3] 李善化，康 惠.火力發電廠及變電所供暖通風空調設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2001：34-46.

Natural ventilation design of the boiler of the garbage power plant

Feng Ruifeng

(CoalIndustryTaiyuanDesignAcademy,Taiyuan030001,China)

The thesis introduces common natural ventilation methods of the boiler, puts forward some natural ventilation equipment design and selecting methods, discusses matters needing attention in natural ventilation design of the boilers, and solves equipment design problems occurring in natural ventilation design, such as streamlined open-close roof ventilator, electrical rain-protecting shelter.

garbage power plant, natural ventilation, boiler, wind quantity

1009-6825(2016)32-0145-03

2016-09-03

馮瑞峰(1979- )，男，工程師

TU834.1

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