葛洲壩二江電廠發電機層中央空調系統改造研究

覃拓

摘 要：通風空調系統的可靠性關系到整個電廠的安全生產，文章介紹了葛洲壩二江電站通風空調系統自投運以來，經過對空調設備及系統不斷地更新改造，保證了廠房發電機組安全經濟地運行，為水電站廠房通風空調系統的設計及改造提供了一個參考。

關鍵詞：葛洲壩；空調系統；通風系統

1 簡介

葛洲壩水利樞紐位于長江三峽出口南津關下游約2.3km處，距三峽壩址38km，是長江干流上修建的我國第一座大型水電站，是三峽工程的航運梯級和反調節水庫。葛洲壩電站分為二江電站和大江電站，二江電站裝機7臺，其中1F、2F機組容量為170MW，其他5臺為125MW機組。葛洲壩二江電站廠房由于人員和設備散發的熱量（主要是設備）與潮氣及外界氣候的變化，導致廠房內空氣溫度升高，特別是在炎熱的夏季，廠房外的溫度高達40℃以上，廠房內的溫度也高達36℃以上。為了使廠房有一個比較穩定適宜的工作環境，以確保發電機組的安全經濟運行，在廠房安Ⅱ段上游？犖50.63米高程制冷機房內設置了中央空調系統。

2 二江廠房空調主機布置

二江廠房空調系統的冷源采用兩個集中制冷系統，裝有四臺制冷機組，其中1#、3#機組為制冷量50萬大卡/小時頓漢布什螺桿式水冷冷水機組，2#機組為制冷量100萬大卡/小時約克螺桿式水冷冷水機組，三臺機組安裝在廠房制冷機房內，為廠房發電機層等提供冷源。1～3#制冷機組均利用庫水作冷卻水。為解決庫水的泥沙淤積和結垢問題，在廠房安Ⅱ段壩前設置兩臺頭部沉沙管，機房的水泵房內有兩臺庫水過濾器，1#、3#機組旁各有一臺磁水器，庫水一般均采用自流供水的方式，僅在大汛期上下游水位差很小，自流供水壓力低于0.06MPa時，才采用加壓水泵供水，使用過的庫水用水管排至尾水。冷凍水系統采用開式循環，設三臺冷凍水泵及四臺供冷水泵及一個總容積為140m3冷、回水池。4#機組為制冷量23.7萬大卡/小時頓漢布什螺桿式風冷冷水機組，安裝在廠房外左側，單獨為廠房發電機層發電機組勵磁盤系統提供冷源。

在制冷機房左側還設有一個中央控制室，通過智能化中央控制系統對廠房的通風、空調、制冷系統進行集中空調與監控。

3 二江廠房發電機層空氣處理設備的改造

3.1 二江廠房發電機層空氣處理過程

二江廠房發電機層的空氣處理是由布置于廠房兩端的左、右空調器來實現的。左、右空調器由離心式風機、空氣過濾器、表冷器、擋水板等組成，廠房發電機層的熱濕負荷全部由已經處理的空氣來負擔。1～3#制冷機組產生的冷源經冷水池，由左、右空調器供冷水泵向表冷器提供循環冷水。左、右空調器的離心式風機通過送、回風道，使廠房發電機層空氣流通。空氣經過過濾器過濾、表冷器的減濕冷卻后，經擋水板將夾在空氣中的水滴分離出來，處理后的空氣具有一定溫度、濕度、氣流速度和潔凈度，并通過送風道送入廠房發電機層。

3.2 空氣過濾器的改造

空氣過濾器可濾去空氣中的灰塵，達到凈化空氣的目的。原左、右空調器均安裝了空氣過濾器，但為了方便清洗，將原來的整塊過濾器分改為長1.5米、寬0.5米長方形塊狀過濾器，抽插式安裝，更便于拆下清洗。改造后的過濾器加大了濾網的密度，過濾效果更好。

3.3 表冷器的改造

表冷器是以冷水為冷媒，用來實現冷水與廠房發電機層的空氣兩流體間進行熱交換的設備。表冷器為蛇形盤管式，冷水從表冷器下部的分配集管進入盤管組中，在盤管組內依次往返流動。廠房發電機層的空氣在離心式風機的作用下，從盤管組的肋片間流過，盤管內的冷水吸收被冷卻空氣的熱量，盤管外的空氣減濕冷卻降溫后送入廠房發電機層。冷水進行熱濕交換后從表冷器上部集管流出，經回水管流入回水池，進行循環使用。

表冷器換熱效果不僅與表冷器結構有關，也與表冷器的選料有著密切關系。材料導熱系數越大，其導熱能力越強。表冷器的冷卻水管一般為鐵管或銅管。鐵的導熱系數為201.6KJ/（m·h·K），銅的導熱系數為1386 KJ/（m·h·K），相當于鐵的6.8倍。一定的傳熱量，當采用銅管時，傳熱效果更佳。原左、右表冷器使用鐵管，兩級表冷，共三層，每層9臺，共27臺。單位體積內鐵要比銅重，表冷器的重量大大的超過使用銅管的重量，且鐵管使用久了容易生銹，縮短使用壽命。現已將原來使用鐵管的左、右表冷器全部拆除，更換了新的表冷器。新的表冷器采用的是銅管，為一級表冷，共一層，共九臺。其冷水流程示意圖如圖1。

更換后，大大減小了表冷器的體積和重量，流體的阻力也隨之減小。改造后投運，測得表冷器進風溫度為26±2℃，出風溫度為20±2℃，進出溫差為5-6℃。實踐證明，當使用銅管時，有很好的傳熱效果。

4 二江廠房發電機層空調系統的改造

4.1 二江廠房發電機層空氣循環過程

二江廠房發電機層位于？犖55.91米高程，全長約250米，寬25.8米，高約28米，該空間的平面尺寸和高度均較大，如果對發電機層全部空間進行空調送風，需要大量的冷量，造成不必要的浪費。為了節約能源和更有效地帶走發電機層的熱濕負荷（發電機組及電控柜均在發電機層下層不超過？犖60米高程），該空調區域選擇了設有空氣幕風口的分層空調系統，該系統通過設在廠房中部的空氣幕將全部空間分隔為上下兩部分，下部為空調區域，夏季送入冷風，上部為非空調區域。經過左、右空調器空氣處理設備處理后的空氣，由離心式冷風機送入送風道，再通過送風口送入上下游廠房發電機層。

送、回風道布置于發電機層上游側夾墻內，分為上中下三層，上層為空氣幕送風道，中層為上下游工作帶送風道，下層為回風道。送回風道各分為左右兩段，中間以帶門的墻隔開，左、右空調器各負責一半廠房長度的送、回風任務。

空氣幕風口為條縫形，間距為12米，以8.1米/每秒的速度水平送出約30%的風量，氣流在空間形成一片氣幕，阻隔了上下空間的氣體交換。

為了減少制冷量和送風量，采用上下游工作帶，風口直接吹向工作區，使工作區處于射流區中，下游工作帶風口為條縫形，間距為12米，水平角18度吹向下游工作帶，送風量約30%，上游工作帶風口為旋流風口間距6米，呈72度角吹向上游工作帶，送風量約40%。上下游工作帶送風口，夏季送出的冷風與發電機層進行熱濕交換，使廠房發電機層溫度降低，并保持在一定的溫度范圍內，夏季廠房發電機層溫度控制在28±2℃范圍內，相對濕度控制在50%±10%范圍內，達到空氣調節的目的。

此二者的一部分氣流分別在下游墻面和發電機組附近上升，與空氣幕下降氣流配合，在空氣幕和送風射流之間形成一股回流，被矩形回風口吸入回風道，上游風口的一少部分氣流在碰到地面后，隨即折返被吸入回風道，經過空氣處理設備處理后，被離心式冷風機吸入進行循環使用，其空氣循環流程圖如圖2。

4.2 廠房發電機層送、回風系統的改造

廠房發電機層空調系統最初為混合式空調系統，即利用10%室外新風（相當于總送風量的10%）及廊道風與一部分回風混合的系統。

由于夏季室外空氣溫度太高，引入室外新風，冷量損失太大，又由于該空調區域主要是夏季對發電機層設備進行降溫，當引入廊道風時，潮濕度太大。為了減少冷量損失，減小潮濕度，該通風系統改為封閉式空調系統，即該空調系統所處理的空氣全部來自廠房發電機層，取消了室外新風及廊道風。全部為再循環室內空氣。即廠房發電機層與空氣處理之間形成一個封閉環路，其空調系統流程如圖2所示。

該空調系統夏季空調投運時間為每年五月中下旬至九月中下旬，這段時期也正是電廠的滿負荷發電期，而且廠房發電機組自動化程度高，在中控室設有計算機監控系統，除運行巡檢維護與設備搶修外，廠房內逗留人員少，并且廠房可以通過水輪機層送排風機、廠用變壓器室排風機、油庫排風機、蓄電池室送排風機、空壓機房排風機，起到通風換氣的作用，可以滿足廠房內空氣的要求。雖然廠房發電機層采用封閉空調系統，但仍有少量的室外新風通過門窗滲入室內，不過采用封閉空調系統冷消耗量最省。

5 結束語

葛洲壩二江廠房發電機層中央空調系統，經過空調人員不斷的改造和完善，通過實際運行表明：該空調系統的功能配置和設備選型是合理的，系統設備運行穩定，功能發揮正常，系統的改造是成功的，該空調系統改造的完成，使葛洲壩二江電廠廠房發電機層中央空調系統管理水平邁上了一個新的臺階。

參考文獻

[1]王兵.淺談暖通工程施工質量控制[J].山西焦煤科技，2008.

[2]殷平.現代空調[M].中國建筑工業出版社，2003.