三盤渓水力発電所におけるランナー除湿の応用

三盤渓水力発電所におけるランナー除湿の応用

発電所の概要

三板渓水力発電所は貴州省金平県の源水本流上流、清水川の中下流に位置しています。この発電所にはフランシス水車発電ユニットが 4 台設置されており、総設置容量は 1,000 MW です。発電所建屋は地下構造物であり、地下空洞群は主機関空洞、母線空洞、主変圧器空洞からなる。主機関トンネルは上から発電機層、母線層、タービン層、ボリュート層、テーパー管層に分かれており、主変電所トンネルはGIS開閉所、パイプライン層、主変圧器層の3層に分かれています。上から下の層。工場に入る交通トンネルは長さ約 500 メートルで、主機関トンネルと外界との間の主要な交通路です。

工場内の換気・空調システムのトラブル

設計の再訪問、工場スタッフとの綿密なコミュニケーション、および現場検査によると、工場内の換気および空調システムには主に次の問題があることが判明しました。

(1) 工場内の湿度が高い

当初の設計では工場内の水分の拡散が十分に考慮されておらず、特に雨季（毎年4月から8月）には十分な除湿対策が考慮されていませんでした（空気処理装置は設置されていますが、除湿能力には限界がありました）。工場内の空気は非常に湿っています（タービン層以下の部分はより明らかです。現場で測定したところ、相対湿度は（80% ～ 98%）RH の間であり、場所によっては 100%RH に達することもあります）。水道管の表面の結露、機器やパイプの表面の腐食、電気機器の絶縁性能の低下、オートメーションコンポーネントの誤動作や機能不全を引き起こし、潜在的な安全上の危険を埋め、長期的な安定した動作に重大な影響を与える可能性があります。工場内の電気機械装置の状態と工場オペレーターの健康。

(2) 貯水池水温が高すぎる

当初の設計では、ダム前面の低温水を自然冷水源として利用していましたが、流入水の不足と発電所の長期低水位運転により、ダム前面の水温が高くなりすぎました。ダム前での当初の設計取水設定値（14℃）から逸脱した高温（平均約17℃）により、設計要件を満たせないため、空気処理装置が所定の値を達成できなくなります。冷却と除湿効果。

(3) エアハンドリングユニットの長期運転停止 エアハンドリングユニットのフィルタ部の風上側に腐食が発生しており、エアハンドリングユニットは長年運転停止となっていました。エアハンドリングユニットは自然冷源（上流貯留水）を使用しており、冷却・除湿能力は機械式冷源には及びませんが、ある程度の除湿能力はあります。長年にわたり装置が停止しており、工場内の給気量が確保できないだけでなく、排気ファン作動時に発生する自然対流や自然吸気もほとんど冷却されず、除湿処理（工場入口にはオフウォールライニングが施されており、除湿効果は非常に弱い）のため、洞窟外から流入する高温多湿な空気により工場内の湿度が上昇し、局所的に低温で結露が発生します。表面。

(4) 工場内の風量が少ない

空気処理ユニットが長年稼働していないため、一部の排気ファンが断続的に動作しているか、停止している場合もあります (バスバー トンネル排気ファンなど)。換気システム内の一部の排気ファンのみが動作しており、機械的な空気はありません。工場内の風量が設計値から大きく外れ、一部に換気デッドコーナーが発生し、空気の流れの組織が設計値と大きく異なります。

(5) エアダクト系統に異常がある

工場内の一部のエアダクトが設計要件に従って形成されていない（たとえば、保管庫内の空気供給が完了していない）、および設置場所の入口ドアが設計要件に従って遮断されていない（開閉可能なドアが閉塞されている）設置）により、工場内の空気の流れが乱れ、工場入口が工場本館と一致しないため、洞窟外の風圧による熱と水分の交換が頻繁に行われ、多量の湿った空気が内部に侵入します。湿気の多い季節に工場内に設置すると、工場内の湿度が高くなります。

換気・除湿システム改修

全体計画

(1)冷凍・ロータ複合除湿システム

工場内の換気・空調システムにおける上記のような問題を鑑み、工場内の換気・空調システムの変革が計画されている。工場内の空気環境の最大の問題は湿気と結露であるため、改修の主な目的は除湿、次に冷却です。地下発電所の洞窟壁の温度は比較的低いため（ダムサイトエリアの年平均地表面温度は17.8℃）、技術用給排水管の平均温度は17℃であり、ある程度の変動があるため、湿気の問題を完全に解決する必要がある 結露の問題を解決するには、工場内の空気の露点を14℃以下に管理する必要がある（壁の変動を考慮する）空気露点をより低い状態に下げることができる除湿能力は、劣悪な条件や極端な条件下でも十分な性能を発揮できるように、システム機器にはある程度の調整機能が必要です。上記目的を達成するには、機械冷凍とロータ除湿を組み合わせたシステム設計がより適切な構成方法であることは明らかである。

そこで、当発電所の実情に応じて、機械冷凍とローター除湿を組み合わせた除湿冷却処理方式を採用しています。除湿空調システムは最大限の省エネルギーを図るため、工場内に必要な新鮮な空気を確保し、戻り空気を最大限に利用する一次戻り空気方式を採用しています。

(2) 新排気システム

元の設計の排気システムは引き続き保持されますが、さまざまな排気量要件を満たすために一部のファンを変更または交換する必要があります。異なる季節の温度と湿度の条件に応じて、除湿システムと排気システムは異なる統合動作方法を採用します。

(3) エアダクトシステムの改造

当初の設計スキームは、還気循環のない DC 換気システムでしたが、新しいシステム設計要件に従って、還気システムの循環を実現し、除湿空調の正常な動作を確保するために、還気ダクト システムが工場で変更されました。システム。

(4) タービン層下のローカルコリドーの除湿標高は 314、

310、306mの廊下はタービン層の下に位置し、低温・高湿となるため、還気循環ができず、スペースが狭いため、局所的な除湿・加温を実現する移動式除湿機（電気冷凍除湿方式）を採用しています。 。移動式除湿機の設置場所や周囲の機器のレイアウトに応じて、一部の移動式除湿機ではノズル給気を使用できます。廊下の空気の温度と湿度を均一にするために、廊下の上に小型のジェットファンを設置することも検討できます。

三板溪水力発電所の換気・除湿改修設計と適用例を通じて、貯蔵容量が大きく、水温が低い発電所にランナー除湿の適用が適していることが分かる。ランナー除湿ユニットの技術的特性によれば、ランナーの除湿効果を向上させるために、通常、ランナー除湿と空調冷却の組み合わせ運転モードが採用されます。処理空気はまず機械的な冷却源によって予冷され、最初に除湿されます。次に、ランナーは低温で湿った空気に対して強力な除湿能力を利用して、低露点を達成します。乾燥した空気の除湿効果。

地下工場は地下深くに埋まっており、地上開口部からは数百メートル、場合によっては数千メートルも離れていることが多いため、ローター除湿機からの再生熱湿空気の排出が問題となっています。工場外への排気にエアダクトを使用するか、現場での冷却および除湿にエアダクトを使用するかについては、技術的および経済的に一定の比較が必要です。改修プロジェクトの場合、エアダクトの配置場所がない場合が多いため、オンサイトでの処理のみが可能であり、比較的エネルギーを節約できる貯水池水冷が好まれます（一般に地下工場は水温が低く、水温が低いため）。新しい発電所の設計では、洞窟の入り口からの距離が 500 メートルから 600 メートル以内であれば、それを発電所の外に排出する方が経済的であるはずです。

洞窟の入り口間の距離は700～800メートル、場合によっては1,000メートル以上あるため、現地で貯水池の水で処理した方が経済的です。一般に、機械冷凍の使用は、省資源で調和のとれた社会の構築という現在の発展目的に反し、推奨されません。

ランナー除湿の回生エネルギー消費は、ランナー除湿技術の適用における欠点です。三盤渓水力発電所のランナー除湿選択の計算を例にとると、風量60,000立方メートル/時のユニットの除湿能力は468です。 kg/h、回生能力は 468 kg/h であり、出力は 420 kW に達し、工場の電力消費に対する要求がさらに高くなります。ランナー除湿技術の開発においては、ランナー再生のための新しい技術をどのように研究し、将来の実践において開発ボトルネックをどのように打破するかが直面し、克服されるべき課題である。

回転除湿技術の進歩により、水力発電所を含むより多くの産業分野で回転除湿が確実に応用され、開発されることが予想されます。