蒸发式冷却器在变频改造中的应用

【摘 要】 文章介绍了蒸发冷却器在电厂风机变频节能改造中应用的案例。通过冷却方案，大大改善了设备运行条件，保障了变频器的运行环境和温度环境，增加了变频设备使用寿命。为大规模变频改造集中布置方式变频器提供了冷却保障。

【关键词】 蒸发式冷却器 变频改造 技术方案

1 蒸发式冷却器的冷却原理

蒸发冷却是利用干空气能制冷的技术。蒸发冷却空气处理机组，根据使用需求不同，地域不同，机组被设计制造成多级多功能组合使用。多段组合式蒸发冷却空气处理机组采用各功能段组合的多级分段式结构。机组由间接蒸发冷却器与表冷器、直接蒸发冷却器、空气过滤器及空气加热器等功能段组合而成，实现空气过滤、冷却、加热、排风、冷热回收等功能。

2 蒸发式冷却器在变频改造项目中应用案例分析

案例机组为4×200MW煤矸石电站，配套4×690t/h循环流化床锅炉。于2006年开工建设。2007年12月26日，第一台机组并网发电；至2008年8月23日，机组全部并网发电。

2.1 变频改造设备范围

根据分析结果，计划对以下设备进行变频改造见下表1：

2.2 变频改造冷却方案

2.2.1 改造冷却环境概况

该项目为4×200MW煤矸石电站二次风机、引风机变频改造工程。建筑物为二层独立框架结构。变频器室装有6KV/1400KW变频器（192单元）型号变频器8台，（一层设置四台，二层设置四台）6KV/3200KW变频器（400单元）型号变频器8台（一层设置四台，二层设置四台）。总容量28.8mw。建筑为独立两层建筑。按照常规的冷却方式如果采用空-水冷却方式，不仅需要在每个变频器布置冷却风道以及冷却水管道，而且改造现场条件以及冷却水量量均满足不了要求。因此需要采取变频器室集中冷却的方式才能解决问题。经过综合考虑，排除了安装空调制冷的方案，采用蒸发式冷却器制冷方案。

2.2.2 冷却设计方案

（1）变频器室空气处理设计参数；一、室外空气设计参数，夏季室外空气计算干球温度29.2℃，夏季室外空气计算湿球温度19℃，夏季大气压 84863pa二、室内空气设计参数，室内设计空气干球温度28--35℃，室内设计空气相对湿度30--50%。

（2）室内显热负荷（变频器室散热量）；变频器室内发热量，根据变频器生产厂家给出的计算方法确定：首先将变频器的额定功率相加汇总，按照汇总后的额定总功率乘以110%作为计算额定功率，按照计算额定功率的3%计算变频器的显热发热量。计算结果如下：

一、计算额定功率：N=8×（3200+1400）×1.1=40480kw；二、显热发热量：Q=N×3%=40480×0.03=1214.4kw；三、变频器本身带有冷却风机，将柜内发热元件产生的部分热量靠空气带走，冷却空气总量为584000m3/h。如果在变频器顶部接上排风管道，把40%热风排至室外，那么至少40%显热负荷被排至室外。蒸发冷却空气处理机组只需要处理剩余的60%（728.64kw）的显热负荷。

（3）设备选型；包括：一、变频器室选型计算；二、计算理论所需风量为196863m3/h，考虑富裕系数1.1，实际需求风量为196863*1.1=216549m3/h；三、根据蒸发冷却产品系列选择两级蒸发冷却空气处理机组JSZL-600-Ⅱ 四台；四、单台机组参数的确定；五、机组功能段组成：整机由新风过滤段、间接蒸发冷却段、中间段、直接蒸发冷却段、送风段组成；六、机组重量分布。

（4）机组布局及室内气流组织；一、三台两级蒸发冷却机组布局在变频器室屋面。在建筑楼梯间走廊区设置风井一处，尺寸为3360x1600，从二层屋面到底层贯穿。二、二层分别从风井送风至变频器室。变频器室设置一条等截面风管。风管上设置不锈钢球形射流可调风口，侧向射流送风。三、变频器顶部配置冷却风机，将变频器的热风排至室外；在排风管室内侧装设对开多页调节阀，把排风总量的一部分回流至室内，以调节送风与排风的平衡。四、经过蒸发冷却机组处理过的冷空气由风管送至室内，在室内用球形射流风口给变频器室内送风。五、在变频器排风管上设置回流调节阀，保持室内微正压。

（5）机组特点；机组进出口配置为对开多页调节阀，调节阀可实现电动手动操作。轴端配滚珠轴承叶片开闭灵活，加油保养方便。机组框架有钢板折弯外表面喷涂处理，耐候性强，抗紫外能力高；同时选用铝合金型材制作，造型美观，无锈蚀，两种材质可供选择。框架中腔采用闭孔发泡聚酯毡填充，防冷桥热桥效果好。机组围板有双层镀锌钢板中间聚氨酯发泡处理，热阻大，保温性能强。间接蒸发冷却器：采用具有独立知识产权的管式间接蒸发冷却器。该冷却器一二瘟鞯兰湎洞笪薅氯？换热管内外特殊处理热交换效率高。一二次流道采用柔性密封，无贯穿现象，保证换热效率稳定。管式蒸发冷却器阻力小，热交换效率可达86%。直接蒸发冷却器：采用铝合金箔表面特殊处理，冲压成型。水膜覆盖均匀，填料比表面积大，不锈蚀，寿命长，热交换效率可达88%。循环水泵采用全不锈钢直联离心泵，体积小，运转平稳，功耗低。二次风机：选用低噪音防潮性轴流风机，运行稳定，振动小。送风机――选用双进风离心风机。叶轮为前弯多叶大宽度，风量风压可选范围大，工作可靠，运行稳定，噪音低。蜗壳采用镀锌钢板冲压成型，蜗壳和框架采用咬口连接和球形铆接，整机无焊缝。美观轻巧。经济型配置电气控制为：继电控制+软启动器。经典配置为PLC+HMI+变频器控制。风阀控制选择：可选择电磁双位开关控制或电动执行器线性控制。机组循环水系统配射频波杀菌防垢水处理仪，防止循环水中产生苔藓和换热器表面结垢。

2.3 冷却效果

改造设备投产后，变频器室内部保持恒温恒湿状态，环境温度30℃时内部温度在20℃左右。

3 结语

通过蒸发式冷却器在电厂风机节能改造中的应用，大大改善了设备运行条件，保障了变频器的运行环境和温度环境，增加了变频设备使用寿命。

参考文献：

[1]蒋常建，范云良，杨强生.蒸发式冷却器的传热传质试验研究[J].上海交通大学学报，1999（08）.

[2]赵昌富.蒸发式冷却器的应用技术总结[J].化工设计通讯，2008（04）.