搜索
本篇讲述的是为工业设备、热电生产、发电厂设置的暖通系统。并没有对每一类电厂都详细介绍，而是对电厂内一些共同拥有的功能区进行了重点论述。例如，以木材为燃料的锅炉并没有介绍，但是燃煤锅炉的规定同样适用与它。总设计标准在电厂内，空调系统的作用就是产生并维持一个使设备正常工作、人员感觉舒适的室内环境，且在环境内工艺系统地运行费用与维持环境的空调系统运行费用间取得一个平衡。人员安全舒适的环境标准来源于几个方面。美国职业安全与健康管理局提出了噪声、热舒适环境、空气污染物暴露限值的要求。本标准的12和29篇以及美国政府工业卫生会议（ACGIH2004）确定的《工业通风》也提出了工作场所的安全指导，特别是关于工业通风区域和受到高温威胁的人员工作岗位。工作人员的舒适度是主观的、很难量化的。因此投资者一般在工作人员的舒适度与因此产生的费用之间取一个平衡。排风口设置需考虑工厂内的空气质量要求及地方空气污染控制会的要求。因此，全部排风口设置地点要进行认定和分类，并与电厂的环境达标部门相互配合。废气处理依照ASHRAE手册-系统和设备2004第25篇。工艺设计者和暖通工程师之间的相互了解是确保各种工艺区域达到其对环境要求的基础，设计标准就是对这种理解做出了文档描述，因此，在设计之初，就应该明确设计标准。火电厂设计标准见表1。此标准应同时遵循当地法规、电厂业主的经验与选择、整个工业设施的经济目标。在特定区域在这些部分可能需要进一步论证。温度和湿度根据电厂的运行预期确定室外计算温度。如果发电设备对环境挑剔，则必须对室外最高温、最低温进行评估。在极端室外条件下，耗电量最高，因此电厂应按照极端条件下设计。表1中的温度范围适用于对环境不太挑剔的系统。室内温度应与系统运行温度一致，电力设备诸如开关站、电力控制中心、电动机设置的设计温度一般在40°C或者50°C。其他区域诸如电梯机房，内部可能包括具有温度限制的电子设备，应按照电子设备的温度要求设计。电厂通风换气次数应满足室内温度不高于室外计算温度6-11°C。通风设计表1标准确定了室内设计温度相对于室外计算温度的温升，使室内温度控制在与室内电力设备等级相符的温度范围。例如，在室外计算极端温度为44°C情况下，经过6°C的温升，室内温度达到50°C，室内温度控制在允许范围内。同时，也要考虑到工作人员的环境要求，所以设置人员岗位降温，以满足工作人员的温度要求。低温会导致结冻，有可能影响电厂运行的可靠度。设计低温应与采暖设计裕量平衡。如果设计中采用极端最低温度，可将室内设计温度设定为2-4°C。设计采暖时，一般不计入工艺系统产生的热量。冷却塔、蒸发冷却设备、负担室外新风的风机盘管的选择都受室外计算湿球温度的影响。可采用ASHRAE2005中第28篇的指定干球温度下的相应湿球温度。当室外计算干球温度采用最高干球温度时，不宜再采用最高湿球温度，因为它们不是同时出现的，计算结果将过大。这时可采用不保证1%的干球温度的同期湿球温度。除非电厂处于一个严苛的、带有腐蚀性的环境内，否则通风设计不考虑湿度。在腐蚀性环境里，降低温度可减缓腐蚀速度。在提供给工作人员或电子设备的空调区域，湿度标准可采用ASHRAE标准62.1、仪表、系统和自动化协会（ISA）标准S71-04、以及设备生产商的推荐标准。通风率电厂厂房内的通风可起到排除多余热量、稀释有毒气体的作用。在HVAC系统设计时对降温通风换气次数进行详细计算，以满足室内温度不高于室内设计温度。表1中的数据可作为各设备间换气次数的估值。实际的散热量应咨询设备生产商或根据工程师经验。美国锅炉制造商协会（ABMA）提供的热损失曲线可作为锅炉房的热负荷估值根据。降温用通风计算公式：Q-空气流量、q-热负荷、tr-室内设计温度、to-室外计算温度、ρ-空气密度、Cp-空气比热容。危险气体大部分由工艺系统设计的功能处理。天然气和其他易燃气体由点火安全器控制，另外还可添加气味剂以备泄露后及时察觉。用来冷却发电机和母线的氢气和其他气体通过监视气体压力的变化、气体组分的变化来判断是否泄露。泄露气体通过渗透进室内的室外气体稀释。对于一个非常严密的房间（即空气渗漏非常少），应对稀释比例是否满足要求进行分析。废气被限制在锅炉、排气管道内，一般不会造成危害。但是，在一些类型的锅炉和与其相连的管道内，废气压力高于周围环境，有泄漏到周围环境的可能。另外，在废气处理系统内，需特殊对待的气体诸如氨气或含硫气体，由于其处理设备的位置，有可能泄漏到锅炉房内。在这种情况下，厂房内应设置监控器。有害气体（如氯）的通风应按照特种气体工业标准设计，诸如《氯手册》（CI1997）或者美国政府工业卫生学家会议（ACGIH2004）。渗透和排放依靠热空气的浮力，形成了室外空气向室内的渗透或者室内空气向室外的排放。渗透和排放是有利的，渗透进室内的空气可以稀释有害气体，在炎热季节室内空气的排放可以带走多余的热量。但是，渗透空气增加了采暖季节的热负荷。过滤和空气洁净一些工艺区域的通风进风不用过滤，因这些区域空气比室外空气含尘量都大，且工艺设备也都具备在较脏环境运行的特点。电厂如果位于空气中含有特殊污染物的区域，需要采取措施保护工艺设备。电厂如果位于灰尘较多或风沙较多或有季节性风媒介植物的区域，进风也需要过滤。电厂如果毗邻炼钢厂、造纸厂等工厂，需特别注意空气中的气体污染物、腐蚀性气体等。中控室暖通设计还要考虑到室内空气净化。即使中控室位于独立建筑内，远离锅炉房，但是其他工序诸如运煤、磨煤、燃料/空气运输及燃烧等等，也可能把整个电厂及周边环境全污染了。当室外环境有可能被污染时，室外空气质量需进行评定。评定方式是收集典型微尘粒子，用腐蚀试片量化气态污染物。美国环境保护署（EPA）也可以作为一个资料来源。过滤必需品包括比色法测试效率30%的预过滤器，效率65-90%的终端过滤器，还有气相过滤器。人员区域空调系统应满足ASHRAE标准62.1的要求。控制及电子设备区域空调系统应满足设备生产商的要求。电子设备的可靠性准则参考ISA标准S71.04。冗余为了电厂可靠运行，必须将电厂内个建筑温度维持在设计运行温度范围内。电子设备长期在规定温度范围外运行时，寿命将受影响。诸如中控室内的电子设备等敏感装置，在高温下可能不能正常运行。低温也影响设备利用率，例如：电池室内的低温或管道、仪器线、水池等冻结都可能影响电厂正常运行。为了确保电厂的设备利用率，暖通系统或者其他电厂运行必须设备都应该进行冗余设计。在无人值班区域应设置备用系统自动切换。在无法设置备用系统时，温度监测、警报系统应能启动临时补救措施。使用多单元系统的暖通装置（表1中称为多重性）也增加了电厂的可靠性。用多个风机进行通风，比如4台风机每台1/4风量，其中一台故障时，系统仍可正常运行。噪声电厂室内室外的暖通设备都需要考虑运行时产生的噪声。对于人员长期驻留区域应该对空调系统、通风系统确定室内噪声标准。室外噪声标准值参照相邻区域环境噪声污染水平。空调室内区噪声限值应满足47卷内所列人员工作区域(如办公室)的标准。特殊工作区域诸如中控室应满足本卷表1的标准。电厂通风区域设计应同其他工业建筑一样遵守《职业安全与卫生条例》OSHA。在没有一个能满足OSHA条例的明确工程解决方案前提下，电厂噪声限值参考本卷表1。在表1中提到的“背景”是指，暖通设备产生的噪声一般小于工艺系统设备诸如汽轮机、电机、泵、工艺蒸汽减压排放等产生的噪声。因此，这些区域的噪声标准首先满足工艺设备正常生产需要。暖通设备在室外产生的噪声，一本分来源于室外设备运行产生的噪声，一部分是由于进、排风口导致室内噪声传播至室外。位置处于城市的电厂，暖通设计将受到室外噪声限值的巨大影响。设备必须配备吸声材料或者设置在可消音的封闭空间里，进、排风口设置消音百叶风口。通风方式夏季通风可采用的通风方式包括自然通风、机械通风、自然机械合成通风。自然通风系统采用可调节的进风百叶口、开启的门窗共同进风，由屋顶或高侧窗开孔排风。机械通风采用风机、屋顶风机或空气处理机组通风。合成系统采用低侧墙开孔进风，屋顶或高侧墙开孔排风，同时补充机械通风。应注意的是，应对进风口、排风口合理安排，避免短路发生，此部分参见ASHRAE2005基础部分第16卷。应用在大的电厂建筑内，大管道及设备可能布置在通风气流通道上，设备部件之间或与外墙间的空间狭小，导致气流压降超过热空气浮力，这是需要补充机械通风。电厂设计可能产生空腔地带，诸如锅炉拱形区域下部，烟道及锅炉外封闭之间（如图1、2），需要机械通风。电厂内诸如输煤廊道需要辅助机械通风，以确保室内形成负压的同时除尘器及相关设备正常运行。自然通风系统适用于没有地下层且气流通道通畅的厂房，进风百叶口、风阀、主厂房气流通道、排风口的压降应小于最小可预期浮力。同时，也应使本通风系统形成的负压不过大，以避免影响除尘系统的正常运行。系统设计时，工程师应确保电厂内各区域均得到其所需的通风气流。在有短路形成可能的区域，应设置进风口、送风管道/风机、出风口。对于运转层和其他位于上层的设备层，均应确保其通风气流，这些层比低层温度更高。驱动力自然通风利用空气的热浮力作为驱动力使建筑内部形成气流流动。确定自然通风压差的公式见ASHRAE2005手册基础部分27卷。自然通风时，空气进入封闭空间，被电厂设备散发热量加热。由于室内外空气密度的不同，空气在低层被吸入建筑，在高层排出建筑。机械通风系统不考虑建筑各部分空间的温度差异，依靠风机（或风机和浮力的合力）形成通风气流。气流组织采用自然通风时，小的压差驱使空气流动，也因此，空气以低速流入建筑，进入建筑一小段距离后消散。机械通风能通过侧墙、屋顶使空气更有效的通过建筑内部。合成系统利用自然和机械通风系统共同作用形成有效的气流组织，防止气流停滞。合成系统通常利用低层侧墙开孔作为进风口，高侧墙或屋顶作为排风口。开孔的位置和尺寸能防止热空气在屋顶下聚集。自然通风不能满足系统需要时，设置机械通风。进排风口因为驱动空气流动的是小压差，自然通风需要为数众多的大尺寸进风口和排风口。机械通风需要进风口较少。噪声自然通风因需开设进、排风口，室内噪声通过这些开口将传至室外。机械通风中采用的风机、减压阀本身将产生噪声，可通过选择合适风机、设置消声设备降低噪声水平。