某垃圾发电厂锅炉间自然通风设计

冯 瑞 峰

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)



某垃圾发电厂锅炉间自然通风设计

冯 瑞 峰

(煤炭工业太原设计研究院，山西 太原 030001)

介绍了常见的锅炉间自然通风方式，提出了一些常用自然通风设备的设计选型方法，论述了锅炉间自然通风设计中的一些注意事项，解决了自然通风设计中流线型启闭式屋顶自然通风器、电动防雨进风百叶等设备设计选型时遇到的一些问题。

垃圾发电厂，自然通风，锅炉，风量

0 引言

随着我国城市化进程的加速推进，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问题日益突出，大部分城市不同程度的出现了垃圾围城的现象。如何妥善的处理这些垃圾是摆在各级政府面前的一道难题。垃圾处理的原则是无害化、减量化、资源化，其中利用城市垃圾发电可大大减少填埋场地面积，从而节约大量宝贵的土地资源。同时减少了垃圾填埋对地下水和填埋场周边环境的大气污染。垃圾发电的原理是利用垃圾焚烧后，产生的热能转化为高温蒸汽，推动汽轮机转动，使发电机产生电能。在冬季垃圾发电厂向外输出电能的同时还可以利用蒸汽余热产生高温热水，对周边地区实行集中供热。从而实现变废为宝、综合利用。减量化垃圾焚烧后的残渣，只有原来容积的10%～30%，从而延长了垃圾填埋场的使用寿命，缓解了土地资源紧张状态。本文结合某垃圾发电厂锅炉间自然通风设计实例，把自然通风的设计方法以及在设计中的一些心得与大家分享。

1 项目概况

本设计垃圾发电厂地处太行山区，境内多山，桃河横贯市区，属于温带大陆性季风气候区。本地气候受地形影响明显，境内四季分明：春季干旱严重，夏季炎热多雨，秋季降温迅速，冬季寒冷干燥。冬春二季风力最大，秋季次之，夏季最小。

垃圾发电厂设计规模为3×550 t/d垃圾焚烧锅炉+2×N15 MW直接空冷汽轮发电机组。锅炉间外形尺寸为72.5×38×43(H)。对锅炉间进行通风换气的目的是为了排除锅炉正常运行时锅炉及其附属设备所散发热量，降低工作区温度，改善工人的工作环境。

2 当地气象参数

根据当地气象站多年实测资料统计，其室外气象条件如下：

冬季大气压力：937.1 hPa；夏季大气压力：923.8 hPa；夏季通风室外空气密度：1.06 kg/m3。

3 锅炉间自然通风设计

锅炉间自然通风用于排除锅炉正常运行所产生的余热。锅炉间通风采用自然进风的通风方式，室外冷空气由厂房底层电动防雨进风百叶窗进入室内，对锅炉进行冷却。热空气由屋顶流线型启闭式屋顶自然通风器排至室外。

3.1 锅炉间锅炉及其附属设备的散热量的确定

锅炉间锅炉及其附属设备的散热量确定方法：1)单位面积法：即利用锅炉本体及其辅机、汽水管道等散热面积乘以其对应的单位散热量，得出其散热总量。2)锅炉生产厂家所提供的设备散热量线算图：根据各锅炉生产厂家提供不同锅炉额定蒸发量(供热量)所对应的锅炉本体散热量线算图计算出锅炉本体散热量。参考《火力发电厂及变电所采暖通风空调设计手册》(以下简称《手册》)以及其他锅炉厂家提供的相同蒸发量锅炉及其附属设备的散热量，确定本设计中锅炉及其附属设备的散热量为2.0 MW。

3.2 电动防雨进风百叶设计选型

1)安装地点(锅炉间屋面)环境条件。根据相关规程的要求，锅炉间夏季排风温度高于夏季通风室外计算温度11 ℃～13 ℃。本设计锅炉间夏季排风温度取39 ℃。对应夏季排风密度为1.02 kg/m3。

2)夏季排除锅炉间余热所需的风量为：

G=Q/0.28/Cp/(tp-twf)。

其中，G为排除锅炉间余热所需的风量，kg/h；Q为锅炉间锅炉及其附属设备散至室内的全部显热量，W；Cp为空气的定压比热容，1.01 kJ/(kg·℃)；tp为排风温度，℃；twf为夏季通风室外计算温度，℃。

其中，Q=2.0×1.1=2.2×106W(其中，1.1为富裕系数)。

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

2.2×106/0.28/1.01/10.8=720 310 kg/h。

3)电动防雨进风百叶窗设计计算。

参考《手册》中的规定，进风面积为：

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。

为防止冬季室外冷风直接吹向工作地点，防止工作区过冷，夏季和冬季进风窗分别设计。设计选用夏季和冬季电动防雨进风百叶窗各60个，每个进风窗尺寸为3 m×0.9 m(进风总面积为60×3×0.9=162 m2)，其中夏季电动防雨进风百叶窗底标高为0.3 m，冬季电动防雨进风百叶窗底标高为4.5 m。夏季通风时打开夏季电动防雨进风百叶窗，关闭冬季电动防雨进风百叶窗。冬季通风时则相反。春秋两季则可根据现场实际情况自行开闭进风窗。

3.3 流线型启闭式屋顶自然通风器选型

排风口面积的计算公式：

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。

设计选用ZXTC-5000流线型启闭式屋顶自然通风器共20台(见图1)。在设计工况下：排风口中心与中和界的高差为25 m，进排风温度差为11 ℃。单台排风量约为40 000 kg/h。20台ZXTC-5000流线型启闭式屋顶自然通风器所提供的排风量为40 000×20=800 000 kg/h。设计选型满足锅炉间夏季通风要求。

3.4 电动防雨进风百叶窗及流线型启闭式屋顶自然通风器冬季通风量校核

1)经计算锅炉间冬季通风量为422 790 kg/h 。60个进风窗尺寸为3 m×0.9 m的电动防雨进风百叶窗进风面积123.7 m2,大于锅炉间冬季自然通风所需进风面积48 m2。

故设计选用60个进风窗尺寸为3 m×0.9 m的电动防雨进风百叶窗所提供的进风量可满足锅炉间冬季设备正常运行进风要求。

2)经计算20台ZXTC-5000流线型启闭式屋顶自然通风器冬季排风量为1 300 000 kg/h,大于锅炉间冬季自然通风所需量422 790 kg/h(冬季锅炉间排风温度按15 ℃计)。

故设计选用20台ZXTC-5000流线型启闭式屋顶自然通风器所提供的通风量可满足锅炉间冬季设备正常运行排风要求。

3)春、秋季锅炉间用于排除锅炉及汽轮发电机组正常运行所产生的余热余湿所需通风量介于422 790 kg/h～720 310 kg/h之间。电动防雨进风百叶窗及流线型启闭式屋顶自然通风器提供的进、排风量同样满足春、秋季锅炉间设备正常运行时所需通风量。

综上所述，60台电动防雨进风百叶窗及20台流线型启闭式屋顶自然通风器所提供的进、排风量满足锅炉间设备全年正常运行时所需通风量。设计选型经济、合理。

3.5 火灾连锁及进、排风风量调节

每个流线型启闭式屋顶自然通风器控制回路与火灾自动报警装置连锁，在屋顶通风器所属区域发生火灾时，连锁关闭该区域所有屋顶通风器。扑灭火灾后，可远控开启已关闭的屋顶通风器进行排烟。

所有电动防雨进风百叶窗控制回路与火灾自动报警装置连锁，当锅炉间发生火灾时，自动关闭所有电动防雨进风百叶窗。

除夏季外，其余季节现场可根据室外温度通过打开电动防雨进风百叶窗的个数以及开启锅炉间屋顶所设启闭式屋顶自然通风器的个数及其阀板开启角度来调节室内的通风量，以达到良好的通风效果。

4 结语

本垃圾发电厂已投产发电，夏季锅炉间室温达到了设计要求，保证了锅炉的正常运行，改善了工人的工作环境。本文结合垃圾发电厂锅炉间自然通风设计，解决了锅炉间自然通风设计中涉及到的一些如流线型启闭式屋顶自然通风器、电动防雨进风百叶等设备设计选型遇到的一些难点问题，对相似通风设计有参考价值。

[1] GB 50019—2015，工业建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].

[2] DL/T 5035—2004，火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程[S].

[3] 李善化，康 惠.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M].北京：中国电力出版社，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

冯瑞峰(1979- )，男，工程师

TU834.1

A