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發(fā)電廠(chǎng)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組空氣過(guò)濾器的設(shè)計(jì)方法
來(lái)源:http://m.waicaiquan.com/  發(fā)布時(shí)間:2020-07-01 13:55:58  點(diǎn)擊數(shù):2683

近年來(lái)我國(guó)電力工業(yè)迅猛發(fā)展,技術(shù)水平顯著提高,隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略的逐步實(shí)施和調(diào)整,高效節(jié)能環(huán)保已成為發(fā)電廠(chǎng)建設(shè)的新理念。蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一項(xiàng)充分利用可再生能源節(jié)能環(huán)保技術(shù),已在我國(guó)得到廣泛的推廣應(yīng)用,且國(guó)家的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)措施等技術(shù)法規(guī)如《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012)、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005)中都明確規(guī)定盡量采取這一節(jié)能環(huán)保技術(shù)。?

但是,由于發(fā)電廠(chǎng)所處的空氣環(huán)境較差,為了保證送風(fēng)區(qū)域的清潔要求以及緩解積塵對(duì)蒸發(fā)冷卻器的換熱性能的影響,需要在蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中設(shè)置空氣過(guò)濾器。隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展,要了解空氣過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理、過(guò)濾材料以及類(lèi)別,再根據(jù)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組在發(fā)電廠(chǎng)中的應(yīng)用,說(shuō)明正確選用空氣過(guò)濾器的重要性。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)空氣過(guò)濾器的類(lèi)別和級(jí)數(shù)進(jìn)行合理的選擇。 樹(shù)上鳥(niǎo)教育暖通設(shè)計(jì)在線(xiàn)教學(xué)杜老師。

空氣過(guò)濾器

空氣過(guò)濾器是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備,它的性能直接影響蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中空氣和水的熱濕交換性能。近年來(lái),空氣過(guò)濾器過(guò)濾機(jī)理的研究,過(guò)濾材料的開(kāi)發(fā)以及相關(guān)國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),使空氣過(guò)濾器的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用取得了較大的發(fā)展。

(1)過(guò)濾機(jī)理

經(jīng)典過(guò)濾理論中,空氣過(guò)濾器的機(jī)理主要有五種效應(yīng):

擴(kuò)散效應(yīng):塵埃微粒因?yàn)闅怏w分子熱運(yùn)動(dòng)的碰撞產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng),常溫下粒徑為 0.1μm 的微粒擴(kuò)散距離為 17μm,微粒會(huì)運(yùn)動(dòng)到纖維層表面而沉積下來(lái)。粒徑大于 0.3μm 的微粒布朗運(yùn)動(dòng)減弱,擴(kuò)散效應(yīng)隨之減弱。

攔截效應(yīng):纖維層中的纖維排列錯(cuò)綜復(fù)雜,形成了無(wú)數(shù)的網(wǎng)格。當(dāng)某一尺寸的塵埃微粒運(yùn)動(dòng)到纖維層表面時(shí),如果微粒的中心線(xiàn)到纖維表面的距離小于或等于微粒半徑,在纖維表面微粒被攔截。

慣性效應(yīng):氣流穿過(guò)排列復(fù)雜的纖維層時(shí),流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)微粒質(zhì)量或速度較大,流線(xiàn)方向變化時(shí),微粒由于慣性來(lái)不及跟隨流線(xiàn)同時(shí)繞過(guò)纖維,會(huì)脫離流線(xiàn)向纖維靠近,從而碰撞在纖維上沉積下來(lái)。

重力效應(yīng):塵埃微粒通過(guò)纖維層時(shí),在重力作用下發(fā)生脫離流線(xiàn)的位移,因重力沉降沉積在纖維上。對(duì)于粒徑小于 0.5μm 的微粒,重力效應(yīng)可以忽略。

靜電效應(yīng):當(dāng)塵埃微粒隨空氣通過(guò)纖維時(shí),纖維和微粒都可能帶上電荷產(chǎn)生吸引微粒的靜電效應(yīng)。靜電可以使微粒改變流線(xiàn)軌跡沉積下來(lái),還可以使微粒更牢固地粘在纖維層表面,在不增加過(guò)濾 器阻力的情況下改善過(guò)濾效率。

(2)過(guò)濾材料

空氣過(guò)濾材料是空氣過(guò)濾器的核心部件,《空氣過(guò)濾器用濾料》(JG/T 404-2013)中按過(guò)濾性能、所用材質(zhì)、用途對(duì)過(guò)濾材料進(jìn)行了分類(lèi)。由過(guò)濾性能過(guò)濾材料分為超高效、高效、亞高、高中、中效、粗效等 6 種類(lèi)別;由所用材質(zhì)分為玻璃纖維、合成纖維、天然纖維、復(fù)合材料以及其他材質(zhì)過(guò)濾材料;按使用用途分為空調(diào)通風(fēng)凈化用、通風(fēng)除塵用過(guò)濾材料。

目前,常規(guī)過(guò)濾材料向復(fù)合材料、功能性濾料發(fā)展。復(fù)合材料是將不同纖維交織在一起形成的過(guò)濾材料,以克服單一材料功能上的缺陷。功能性濾料的前景非常廣闊,主要指某些特殊的、不同于一般過(guò)濾材料的、能滿(mǎn)足特定行業(yè)和領(lǐng)域?qū)諝膺^(guò)濾材料特殊功能的需求的濾料。

(3)分類(lèi)

在《空氣過(guò)濾器》(GB/T 14295-2008)中,按照空氣過(guò)濾器的性能、形式、濾料更換方式進(jìn)行了分類(lèi)。性能分類(lèi)中按人工塵計(jì)數(shù)法主要分為亞高效過(guò)濾器、高中效過(guò)濾器、中效過(guò)濾器、粗效過(guò)濾器,見(jiàn)表 1。 

其中中效和粗效過(guò)濾器按照計(jì)數(shù)效率的不同又分成 3 個(gè)等級(jí)和 4 個(gè)等級(jí),見(jiàn)表2。

 

按形式分為平板式、折褶式、袋式、卷繞式、筒式、靜電式等 6 種類(lèi)型。按濾料更換方式可清洗、可更換以及一次性使用。

在《高效過(guò)濾器》(GB/T 13554-2008)中,根據(jù)結(jié)構(gòu)、效率和阻力、耐火程度等進(jìn)行了分類(lèi)。按過(guò)濾器濾芯結(jié)構(gòu)分為有隔板過(guò)濾器和無(wú)隔板過(guò)濾器兩類(lèi)。

按效率和阻力分類(lèi), 通過(guò) GB/T 6165規(guī)定的鈉焰法檢測(cè)的過(guò)濾效率不低于 99.9%為高效空氣過(guò)濾器,由過(guò)濾效率和阻力性能分為 A、B、C 三類(lèi);通過(guò) GB/T 6165 規(guī)定的計(jì)數(shù)法檢測(cè)過(guò)濾器的過(guò)濾效率不低于 99.999%為超高效空氣過(guò)濾器,由過(guò)濾效率和阻力性能分為 D、E、F 三類(lèi)。根據(jù)GB 8624 規(guī)定,過(guò)濾器按所使用材料的耐火等級(jí)分為 1、2、3 三級(jí)。

發(fā)電廠(chǎng)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組空氣過(guò)濾器應(yīng)用現(xiàn)狀

(1)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組

目前蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外各發(fā)電廠(chǎng)和核電站汽機(jī)房、電氣設(shè)備間、集中控制室以及電子設(shè)備間中。發(fā)電廠(chǎng)通常使用的通風(fēng)和傳統(tǒng)空調(diào)制冷的降溫方式,運(yùn)行過(guò)程中存在著諸如室外溫度過(guò)高僅靠通風(fēng)不能滿(mǎn)足廠(chǎng)房溫度要求、自然通風(fēng)風(fēng)沙大影響設(shè)備正常運(yùn)行、傳統(tǒng)空調(diào)制冷耗電量大運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。

蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用主要是為了改善夏季各通風(fēng)房間室內(nèi)溫度過(guò)高,且為工藝設(shè)備提供安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

室外空氣經(jīng)過(guò)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入,經(jīng)過(guò)過(guò)濾段把空氣中的污染物過(guò)濾后,在蒸發(fā)冷卻段空氣和水發(fā)生熱濕交換,使空氣溫度下降。目前已經(jīng)使用或確定使用蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的發(fā)電廠(chǎng),蒸發(fā)冷卻段的使用形式一般為直接蒸發(fā)冷卻器,直接-間接蒸發(fā)冷卻器。直接蒸發(fā)冷卻常用的填料有:有機(jī)填料、無(wú)機(jī)填料、天然植物纖維填料、金屬填料,填料-高壓微霧復(fù)合式蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組也有使用。

板翅式間接蒸發(fā)冷卻器、管式間接蒸發(fā)冷卻器是間接蒸發(fā)冷卻的主要應(yīng)用形式。經(jīng)過(guò)蒸發(fā)冷卻段處理后的空氣經(jīng)由送風(fēng)風(fēng)機(jī)送至通風(fēng)空調(diào)區(qū)域,蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖 1。

 

 

(2)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題

蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組一般在室外放置,為了保護(hù)蒸發(fā)冷卻器以及送風(fēng)空氣的清潔度,空氣過(guò)濾器的設(shè)置十分必要。目前,較多工程項(xiàng)目的蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組在使用中很短時(shí)間內(nèi)就需要更換過(guò)濾器,大大增加了用戶(hù)運(yùn)行成本,同時(shí)造成了原材料的浪費(fèi)。此外,若不及時(shí)清洗更換過(guò)濾器,在濾料上積塵會(huì)越來(lái)越多,阻力增加,從而導(dǎo)致送風(fēng)量不足。

直接蒸發(fā)冷卻器(段)是利用淋水填料層直接與待處理空氣接觸來(lái)冷卻空氣的;間接蒸發(fā)冷卻器的核心是空氣-空氣換熱器,換熱器的具有兩個(gè)互不連通的通道,通過(guò)兩個(gè)通道的間壁進(jìn)行換熱,使一次空氣得到冷卻。若室外空氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)有效的過(guò)濾,會(huì)在蒸發(fā)冷卻器的表面積塵,積塵與噴淋水混合后結(jié)垢,嚴(yán)重影響機(jī)組的熱濕交換性能。

新疆某一電廠(chǎng)變頻設(shè)備室采用直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組消除室內(nèi)余熱,機(jī)組放置在設(shè)備室樓頂,機(jī)組實(shí)物如圖 2 所示。西安工程大學(xué)蒸發(fā)冷卻團(tuán)隊(duì)于 2012 年 8 月對(duì)機(jī)組進(jìn)行了測(cè)試,機(jī)組的空氣過(guò)濾器表面附著大量積塵,過(guò)濾器表面積塵情況如圖示。機(jī)組測(cè)試風(fēng)量為 35000m³/h,經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)送風(fēng)風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,后將空氣過(guò)濾器拆卸,又經(jīng)過(guò)測(cè)試室內(nèi)送風(fēng)風(fēng)量均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

所以,設(shè)計(jì)者需要根據(jù)工程項(xiàng)目所在地的環(huán)境狀況、過(guò)濾器的性能以及清洗更換周期對(duì)過(guò)濾器的選擇有一個(gè)科學(xué)合理的掌握。

 

 

(3)應(yīng)用形式的選擇及介紹

一般情況下,最末一級(jí)過(guò)濾器決定空氣凈化的程度,上游的各級(jí)過(guò)濾器只起保護(hù)作用,它保護(hù)下風(fēng)端過(guò)濾器以延長(zhǎng)其使用壽命,或保護(hù)空調(diào)機(jī)組以確保其正常工作。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)首先根據(jù)用戶(hù)的潔凈要求確定最末一級(jí)過(guò)濾器的效率,然后,選擇起保護(hù)作用的過(guò)濾器,如果這級(jí)過(guò)濾器亦需保護(hù),再在它的上風(fēng)端增設(shè)過(guò)濾器。

據(jù)筆者調(diào)研發(fā)現(xiàn),蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組的過(guò)濾段一般設(shè)置粗效和中效兩級(jí)過(guò)濾器,常用的粗效過(guò)濾器的形式有板式、卷繞式等,中效過(guò)濾器的常用形式為袋式過(guò)濾器。海南某核電站汽機(jī)房和除氧間用直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組過(guò)濾段由粗效和中效兩級(jí)構(gòu)成,粗效過(guò)濾器為波紋板式過(guò)濾器,中效過(guò)濾器為袋式過(guò)濾器。

目前粗效過(guò)濾器一般由中、細(xì)孔泡沫塑料,無(wú)紡布,玻璃纖維作為過(guò)濾材料,一般制作成板型、卷繞型、抽屜型等形狀。板式過(guò)濾器因其價(jià)格低廉、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)作為空調(diào)機(jī)組的粗效過(guò)濾器廣泛使用。

自動(dòng)卷繞式空氣過(guò)濾器通過(guò)過(guò)濾器前后壓差轉(zhuǎn)化為傳感電信號(hào)并對(duì)過(guò)濾材料進(jìn)行自動(dòng)更換,且過(guò)濾材料常采用化學(xué)纖維,可以水洗再生重復(fù)使用。袋式空氣過(guò)濾器作為中效過(guò)濾器一般設(shè)置在粗效過(guò)濾器后被其保護(hù),濾袋可選用不同的過(guò)濾材料并做成不同的長(zhǎng)度,可更換清洗。

在山西省西山晉興煤業(yè)斜溝煤礦的變頻機(jī)房?jī)?nèi)原來(lái)使用傳統(tǒng)的精密空調(diào)處理機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度,但由于山西地區(qū)的風(fēng)沙大及礦區(qū)空氣中的煤灰、沙塵較多,精密空調(diào)使用沒(méi)多久過(guò)濾網(wǎng)就嚴(yán)重堵塞,直接影響設(shè)備的降溫效果。

為了解決這一難題,西安工程大學(xué)與西安井上人工環(huán)境有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了帶有卷繞式空氣過(guò)濾器的間接-直接兩級(jí)蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組(如圖 3 所示),為了減少空氣過(guò)濾器的維護(hù)運(yùn)行管理工作量,設(shè)計(jì)了自動(dòng)卷繞式空氣過(guò)濾器(如圖 4 所示),并采用了直流式全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)方式,徹底改善了該變頻機(jī)房的工作環(huán)境,收到良好的效果。

實(shí)際上在我國(guó)西北等地區(qū)的火力發(fā)電廠(chǎng)變頻機(jī)房同樣存在著類(lèi)似的問(wèn)題,也可推廣應(yīng)用該技術(shù),既可電廠(chǎng)變頻機(jī)房的工作環(huán)境,又可減輕空調(diào)機(jī)組空氣過(guò)濾段的維護(hù)工作量,還可保護(hù)直接(間接)蒸發(fā)冷卻器等熱濕交換功能段,提高蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組的換熱效率。 

在我國(guó)西北及中東等風(fēng)沙大的地區(qū),可以在蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組前設(shè)置慣性過(guò)濾器清除大顆粒沙塵。實(shí)用新型專(zhuān)利“慣性過(guò)濾器”(專(zhuān)利號(hào):201220214971.2)是設(shè)置了外部殼體、進(jìn)風(fēng)筒、出風(fēng)筒的過(guò)濾裝置。

進(jìn)風(fēng)筒內(nèi)部為螺旋葉片結(jié)構(gòu),出風(fēng)筒為倒錐形,進(jìn)風(fēng)筒尾端與出風(fēng)筒的前端間隙套接,在慣性過(guò)濾器的底部還設(shè)置有排塵口。一般排塵口跟排塵風(fēng)道相連,沙塵由排塵風(fēng)機(jī)排出。巴基斯坦某核電站汽機(jī)房和除鹽水車(chē)間使用的直接蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組,是由西安工程大學(xué)和南通昆侖空調(diào)有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā),機(jī)組使用了慣性過(guò)濾器和袋式過(guò)濾器,機(jī)組實(shí)物圖和慣性過(guò)濾器見(jiàn)圖5、6。

巴基斯坦恰?,敽穗姀S(chǎng)二期工程中使用的蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中采用了集成式慣性過(guò)濾器和板式過(guò)濾器,集成式慣性過(guò)濾器類(lèi)似前述結(jié)構(gòu)。日前,市場(chǎng)上還有一種針對(duì)風(fēng)沙大地區(qū)的慣性過(guò)濾器,它由外部殼體、葉片、排塵口組成,相鄰葉片間有一定的夾角。

在機(jī)組設(shè)計(jì)過(guò)程中選擇空氣過(guò)濾器時(shí),在滿(mǎn)足阻力要求的情況下,需要根據(jù)上述應(yīng)用形式綜合考慮工程所在地的環(huán)境條件、工程初投資等因素。

(4)運(yùn)行維護(hù)

在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)定期檢查過(guò)濾器的阻力超出初阻力的情況,這就要求安裝阻力檢測(cè)裝置,以決定何時(shí)清洗或更換過(guò)濾器。發(fā)電廠(chǎng)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組常用空氣過(guò)濾器的更換周期見(jiàn)表 3,僅供參考,必要時(shí)根據(jù)實(shí)際情況確定清洗或更換周期。

 

 

結(jié)論

蒸發(fā)冷卻技術(shù)在初投資、維修費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用方面均為機(jī)械制冷的 1/2、1/3、1/4,順應(yīng)發(fā)電廠(chǎng)高效節(jié)能環(huán)保的理念。為了緩解積塵對(duì)蒸發(fā)冷卻器的換熱性能的影響,需要在蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組中設(shè)置空氣過(guò)濾器。通過(guò)文中對(duì)空氣過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理、過(guò)濾材料以及分類(lèi)的介紹,設(shè)計(jì)人員需要科學(xué)合理選用空氣過(guò)濾器:

(1)在分級(jí)設(shè)置空氣過(guò)濾器時(shí),兩級(jí)過(guò)濾器規(guī)格不能相差太大,前一級(jí)過(guò)濾器應(yīng)保護(hù)后一級(jí)過(guò)濾器;

(2)根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn),發(fā)電廠(chǎng)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組過(guò)濾段一般設(shè)置粗效和中效過(guò)濾器;

(3)在風(fēng)沙較大地區(qū)的發(fā)電廠(chǎng)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)空調(diào)機(jī)組宜在進(jìn)風(fēng)口前設(shè)置慣性過(guò)濾器和卷繞式過(guò)濾器;

(4)在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中,需要對(duì)空氣過(guò)濾器進(jìn)行阻力檢查和周期性清洗更換。

 

 

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