海島抽水蓄能電站通風空調設計探討

　　摘要抽水蓄能電站具有廣闊的發展前景，由于海洋環境的特殊性，海島抽水蓄能電站面臨著諸多問題。以南部某海島站址的地下廠房為例，介紹其通風系統的設計思路、通風流程、鹽霧控制及其所面臨的一些問題，并從空氣流程、風速和進風口等方面分析探討這些問題的對策，可為海島抽水蓄能電站工程通風系統設計提供參考。

　　關鍵詞：海島抽水蓄能電站通風系統通風流程鹽霧控制

　　0引言

　　在大力發展可再生能源、節能減排和低碳經濟的背景下，我國需要建設更多的抽水蓄能電站[1]。我國海岸線綿長，在淡水資源缺乏、常規抽蓄建設條件差的沿海地區和海島上，具備優越的建設海島抽水蓄能電站的條件。建設海島抽水蓄能電站可以提高海島地區供電質量，保障供電需求，促進海島區域經濟社會發展，降低傳統石化能源的依賴程度，有利于電力系統靈活調峰，具有較強的競爭力。與常規抽水蓄能電站不同的是，海洋大氣鹽霧含量高于陸地，尤其在南部海洋地區還有高溫高濕的特點，將含鹽的濕熱空氣送入廠房會加速設備的腐蝕，這關系到電站運行狀態和使用壽命。因此分析并設計符合海洋環境的地下廠房通風空調系統是當前海島抽水蓄能電站建設的一項重要任務。

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　　1地下廠房的布置特征

　　海島抽蓄電站單機容量小，裝機臺數少，廠房系統通常采用地下一洞式布置[2]，以大萬山島站址為例，電站總裝機容量為20MW，布置有臺10MW可變速抽水蓄能機組，地下廠房開挖尺寸為61.0m×26.0m×25.0m(長寬高，下同，其中機組段長37，安裝間長18.0，主廠房尺寸為61m×16m×25，設有層，從上至下分別為發電機層、水輪機層、廊道層。主變室的尺寸為m×16m×11，設在發電機層的左側，室內布置有臺主變壓器。在主廠房的出水側設副廠房，其尺寸為61m×10m×11;副廠房共有兩層，上層有開關柜室、勵磁變壓器室、廠用變壓器室、變頻器室等房間，下層有蓄電池室、二次設備室、直流系統事、會議辦公室等房間。

　　2通風流程設計

　　基于對常規抽水蓄能電站地下廠房通風通道方案的研究，通風系統設計方案總體設計思路如下：①通風方案的擬定，除了滿足運行期地下洞室的永久通風要求，還應滿足施工期地下洞室的臨時通風要求，盡可能做到永臨結合，減少工程投資;②通風空調系統應充分利用已布置的地下廠房樞紐洞室群以及施工支洞進行設計，在充分利用已有的地下廠房樞紐洞室群以及施工支洞仍不能滿足通風空調系統設計要求時，才考慮增加必要的附屬洞室，如排風豎井。③通風的流程應考慮各區域的位置關系、發熱量分布、各場所的溫度、濕度、鹽霧控制要求、進排風洞的設置等因素[3]，通風的流程應由設計溫度要求高的區域流向設計溫度要求低的區域，人員集中的地區采用室外新風，發熱量高的設備房間采用其他區域回風，氣流組織合理。地下廠房內的主廠房人員較集中，是最核心、最重要的部位，但發熱量一般。

　　主變室布置在主廠房的一端，發熱量大，相關規范中要求排風溫度不大于40℃，人員活動較少。副廠房布置在主廠房出水側，第一層主要是配電房、變頻器室等設備房間，設備發熱量較大，第二層是控制、監視、通訊、試驗、管理和工作的場所，也是工作人員在副廠房集中的地方，第三層可以布置通風空調設備和進排風的設備。根據廠房各部位的負荷特點，可擬定地下廠房的氣流流程為：室外新風從進風道進入廠房，空氣處理機處理后經拱頂和混凝土風管送入主廠房各部位。主廠房一部分回風進入主變室，再經風機排入排風道。另一部分回風進入副廠房發熱量大，但人員少的設備房間，再經風機排入排風道。副廠房管理和控制等房間，是工作人員集中的地方，室外新風經空調設備處理后送入，再經風機排入排風道。

　　3空調設計思路

　　根據地下廠房熱濕環境的特點，單純的通風系統要排除廠內的熱濕負荷需要的通風量巨大，且難以保證任何情況下廠內的良好情況，因此大多采用通風與空氣調節聯合運行的系統。本文結合已建地下廠房的經驗給出如下思路：

　　①充分利用地下廠房樞紐洞室以及施工支洞，作為通風進排風道及事故排煙道;并利用地下洞室壁面對空氣熱、濕交換的自然調節作用。

　　②室外新風由通風洞、通風支洞分別進入通風機室，在新風進入通風機房的入口處，設置空氣過濾網，以降低空氣鹽霧濃度，提高送入廠房內的空氣品質和清潔度。

　　③根據不同房間對空氣參數的要求，采用不同的通風和空調方式。針對海島抽水蓄能電站在含鹽高溫高濕環境下，除了常規電站的直流式通風系統，還可以考慮“最小新風量”方案[4]。

　　④由于地處海島，淡水資源有限，廠房空氣調節機械冷源可選用風冷式冷水機組、海水源熱泵機組、風冷多聯式空調機。當采用海水作為冷卻水時，應考慮海水的腐蝕性對制冷設備的影響，選擇海水直接與制冷劑換熱或通過換熱器與冷卻水交換的冷卻方式。

　　4控制室內鹽霧的措施

　　海洋大氣環境中鹽霧含量高，對金屬設備會產生嚴重的腐蝕[5]，進而造成設備、管路和管件的頻繁更換與維護，這是海島抽水蓄能電站面臨的通風設計難點。為緩解地下廠房的腐蝕問題，可以從兩方面著手，一方面針對不同等級的腐蝕環境使用相應的防護涂層體系，另一方面是從整體控制室內的空氣環境，降低環境腐蝕性等級。防護體系問題由其他課題解決，本文重點探討如何控制室內的空氣環境。

　　5結語

　　相比于常規抽水蓄能電站，海島鹽霧含量高于陸地，廠房環境除控制溫濕度外，還應采取必要的措施控制鹽霧含量，如采用過濾除鹽霧技術、合理選取進風口。考慮各區域的位置關系、發熱量分布、各場所的溫度、濕度、鹽霧控制要求、進排風洞的設置等因素，通風的流程應由設計溫度要求高的區域流向設計溫度要求低的區域，人員集中的地區采用室外新風，發熱量高的房間采用其他區域回風，氣流組織合理。

　　參考文獻：

　　[1]石文輝查浩羅魁等.我國海水抽蓄電站發展初探[J].研究與探討201537(12)3640.

　　[2]吳秋芳林文靖陳志偉郭建設.海島抽水蓄能電站樞紐布置研究：以大萬山島為例[J].廣東水利水電.2020(8)：6167.

　　[3]肖益民劉琳徐蒯東等.地下水電站通風網絡設計與風機匹配[J].暖通空調202045(2)：4347.

　　[4]沈玉妹彭煜民葉芷言等.水電站地下廠房最小新風量分析[J].暖通空調.202050(4)：586474.

　　作者：龔芳，吳新平，滕軍，李建秋，宋自飛

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