高含硫天然氣凈化廠中控室暖通系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用評(píng)價(jià)

古興磊 何剛

中國(guó)石化達(dá)州天然氣凈化有限公司天然氣凈化廠

中國(guó)石化普光氣田天然氣凈化廠中控室暖通系統(tǒng)自2009年投用以來(lái)，已運(yùn)行8年。由于設(shè)備類房間和人員類房間的熱負(fù)荷存在巨大差異，致使兩類房間對(duì)空調(diào)送風(fēng)溫度的要求存在較大不同,現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)較難同時(shí)滿足負(fù)荷需求[1]。中控室機(jī)柜間(設(shè)備類房間)進(jìn)行了擴(kuò)容，設(shè)備散熱量增加，原有空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制冷量已遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有的環(huán)境溫度要求，設(shè)備類房間的溫度偏高[2]。

廠區(qū)室外空氣中硫含量高，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行，空調(diào)室外機(jī)制冷劑出現(xiàn)管線腐蝕、泄漏現(xiàn)象，空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常需要停機(jī)維護(hù)[3]?？照{(diào)室外機(jī)制冷劑管線主體材料為銅/銅合金，H2S氣體分子和銅發(fā)生直接或間接化學(xué)反應(yīng)，主要化學(xué)反應(yīng)如式(Ⅰ)～式(Ⅲ)所示(實(shí)際反應(yīng)更為復(fù)雜)。

(Ⅰ)

(Ⅱ)

(Ⅲ)

應(yīng)用腐蝕分析技術(shù)對(duì)中控室區(qū)域的大氣腐蝕性進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)掛片的腐蝕結(jié)果判斷：空調(diào)室外機(jī)制冷劑管線是受空氣中的微量酸性腐蝕氣體組分(H2S和SO2)影響產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象并損壞；中控室區(qū)域空氣中含有微量的H2S和SO2。腐蝕掛片測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 腐蝕掛片測(cè)試結(jié)果Table1 Corrosioncoupontestresults采樣位置ISA等級(jí)腐蝕速率/(μm·a-1)腐蝕厚度/?？照{(diào)出風(fēng)口G30．663796人機(jī)操作室G20．211245機(jī)柜間G20．251415中控室門(mén)口(內(nèi))G20．181102中控室室外G20．181289

綜上所述，由于廠區(qū)室外空氣中含有一定量的H2S和SO2，空調(diào)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，且現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)存在一定缺陷，不能同時(shí)滿足人員與設(shè)備對(duì)環(huán)境變化的要求，迫切需要對(duì)現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。

1 技術(shù)優(yōu)化

此次技術(shù)優(yōu)化擬對(duì)中控室內(nèi)部的設(shè)備類和人員類房間分別設(shè)置獨(dú)立的空調(diào)風(fēng)道系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供冷“人機(jī)分離”；更換6臺(tái)恒溫恒濕機(jī)組，新增機(jī)組將加大制冷能力；選用高效的化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組，去除空氣中微量有毒有害氣體，保證進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

中控室外圍房間多為辦公室和會(huì)議室，此次技術(shù)優(yōu)化將對(duì)其使用的多聯(lián)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行更換。根據(jù)GB 50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》關(guān)于防止建筑火災(zāi)豎向或水平蔓延的相關(guān)要求，中控室將增設(shè)3套消防排煙系統(tǒng)，以滿足中控室內(nèi)部工作人員及設(shè)備安全運(yùn)行的需求。

2 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化

空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)原有6臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)，在中控室機(jī)柜間設(shè)備擴(kuò)容和發(fā)熱量增大的現(xiàn)狀下，原有空調(diào)制冷量已無(wú)法滿足機(jī)柜間設(shè)備的正常運(yùn)行；由于空調(diào)設(shè)備老化和制冷劑管線腐蝕嚴(yán)重，空調(diào)的室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)均存在制冷劑泄漏問(wèn)題。此次技術(shù)優(yōu)化將更換原有6臺(tái)恒溫恒濕機(jī)組，新增加的機(jī)組將加大制冷能力，其制冷能力分別為142 kW和100 kW；增加空調(diào)機(jī)組加濕功能，加濕器采用電極加濕形式，滿足各房間內(nèi)對(duì)濕度的要求；空調(diào)機(jī)組室外機(jī)冷凝器翅片采用高防腐性有機(jī)親水鋁箔，機(jī)組面板和其他裸露部位采用粉末靜電噴涂，以抵御廠區(qū)內(nèi)含硫環(huán)境中空氣的腐蝕；空調(diào)機(jī)組具備自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，能根據(jù)設(shè)定的室內(nèi)溫度和室內(nèi)機(jī)的運(yùn)行狀況，自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的運(yùn)行，保障機(jī)組在冬季能正常制冷。

由于中控大廳吊頂拆除后，吊頂恢復(fù)的工作量大，在施工時(shí)間內(nèi)難以完成，為實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷“人機(jī)分離”，采用以下獨(dú)立風(fēng)道系統(tǒng)：新建AC-1恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)(電儀機(jī)柜間)的風(fēng)道，機(jī)組設(shè)置在中控室西邊辦公房間內(nèi)；AC-2恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)(人員類房間)的風(fēng)道，利用原有風(fēng)道，機(jī)組設(shè)置在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)；新建AC-3恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)(通訊機(jī)柜間)的風(fēng)道，機(jī)組設(shè)置在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)。

凈化廠機(jī)柜間、首站機(jī)柜間、集輸機(jī)柜間、UPS室、配電間組成AC-1恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)參數(shù)的設(shè)置以凈化廠機(jī)柜間為基準(zhǔn)；中控大廳、工程師站、打印室、調(diào)度室組成AC-2恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)參數(shù)設(shè)置以中控大廳為基準(zhǔn)；通訊機(jī)柜間獨(dú)立組成AC-3恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)參數(shù)設(shè)置以通訊機(jī)柜間為基準(zhǔn)。技術(shù)優(yōu)化后的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)概況如圖1所示。

3 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化

中控室外圍房間多為辦公室和會(huì)議室，原有制冷系統(tǒng)采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)房間內(nèi)溫度控制。多聯(lián)空調(diào)室外機(jī)和制冷劑管線安裝在室外，長(zhǎng)期暴露在廠區(qū)高腐蝕工況下，制冷劑管線、壓縮機(jī)和控制器等部件出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象，其中制冷劑管線已多處修補(bǔ)，存在制冷劑泄漏隱患。原有多聯(lián)機(jī)空調(diào)的生產(chǎn)廠家已不再生產(chǎn)此型號(hào)空調(diào)，空調(diào)備件無(wú)法采購(gòu)。

此次技術(shù)優(yōu)化，將對(duì)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，更換室內(nèi)機(jī)21臺(tái)、室外機(jī)3套、制冷劑管線6根，以滿足中控室外圍房間對(duì)于溫度的需求，其系統(tǒng)概況見(jiàn)圖2。

4 化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組技術(shù)優(yōu)化

中控室空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)原有4臺(tái)化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組，只能過(guò)濾空氣中固體顆粒，無(wú)法消除空氣中含有的微量H2S、SO2等有害氣體?；瘜W(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組已經(jīng)運(yùn)行近8年，設(shè)備的凈化效率已經(jīng)衰減，室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)濾機(jī)處理后，進(jìn)入恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組和多聯(lián)空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)，造成空調(diào)機(jī)組室內(nèi)機(jī)的換熱盤(pán)管腐蝕，換熱盤(pán)管產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。

此次技術(shù)優(yōu)化將升級(jí)原有4臺(tái)化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組。選用高效的化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組，主要由粗效過(guò)濾段(前置過(guò)濾段)、風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)段、化學(xué)過(guò)濾段、中效過(guò)濾段(后置過(guò)濾段)4部分組成?；瘜W(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組通過(guò)3級(jí)過(guò)濾，去除空氣中微量有毒有害氣體，以保證進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

粗效過(guò)濾段采用G4等級(jí)板式過(guò)濾器，并配置壓差傳感器，過(guò)濾空氣中的大顆粒塵埃等物質(zhì)?；瘜W(xué)過(guò)濾段采用高效化學(xué)催化模塊，并配置兩級(jí)凈化?；瘜W(xué)催化模塊孔隙率200 CPI，內(nèi)壁厚度450 μm，密度0.40 g/cm3；內(nèi)部含有金屬催化劑，除常規(guī)的物理化學(xué)吸附外，還可以催化氧化含有污染物的氣體，保證H2S吸附能力>40%和吸附效率>98%。

5 防火排煙系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化

根據(jù)GB 50016-2014的要求，中控室將增加3套防排煙系統(tǒng)。第1套為控制室大廳排煙和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng),第2套為走廊排煙系統(tǒng),第3套是凈化廠生產(chǎn)調(diào)度室排煙系統(tǒng)。第1套防火排煙系統(tǒng)由1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)、1臺(tái)補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)、2個(gè)防火排煙口、4個(gè)補(bǔ)風(fēng)風(fēng)口組成；第2套防火排煙系統(tǒng)由1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)和4個(gè)防火排煙口組成，補(bǔ)風(fēng)采用自然補(bǔ)風(fēng)；第3套防火排煙系統(tǒng)由1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)和1個(gè)防火排煙口組成，補(bǔ)風(fēng)采用自然補(bǔ)風(fēng)。當(dāng)有火災(zāi)情況發(fā)生或接收到中控臺(tái)發(fā)出的火災(zāi)信號(hào)時(shí)，排煙口打開(kāi)，并連鎖開(kāi)啟排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，同時(shí)補(bǔ)風(fēng)機(jī)運(yùn)行，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。防火排煙系統(tǒng)見(jiàn)圖3。

第1套防火排煙系統(tǒng)，當(dāng)防火排煙口接收到消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的火災(zāi)信號(hào)或者手動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，反饋信號(hào)至消防控制盤(pán)，消防控制盤(pán)輸出信號(hào)，連鎖啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟電源，使其運(yùn)行；火災(zāi)信號(hào)解除后，排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)煙氣溫度超過(guò)280 ℃時(shí)，防火排煙閥自行關(guān)閉，并反饋信號(hào)至消防控制盤(pán)，連鎖關(guān)閉排煙風(fēng)機(jī)及補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)，切斷電源，使其停止運(yùn)行。

第2套和第3套防火排煙系統(tǒng)，當(dāng)防火排煙口接收到消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的火災(zāi)信號(hào)或者手動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，反饋信號(hào)至消防控制盤(pán)，消防控制盤(pán)輸出信號(hào)，連鎖啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟電源，使其運(yùn)行；火災(zāi)信號(hào)解除后，排煙風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)煙氣溫度超過(guò)280 ℃時(shí)，防火排煙閥自行關(guān)閉，并反饋信號(hào)至消防控制盤(pán)，連鎖關(guān)閉排煙風(fēng)機(jī)，切斷電源，使其停止運(yùn)行。

消防控制盤(pán)能夠顯示所有防火排煙口、排煙風(fēng)機(jī)、補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān)(啟/停)狀態(tài)。

6 暖通系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警連鎖控制技術(shù)優(yōu)化

暖通系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化后，其火災(zāi)報(bào)警連鎖控制邏輯也相應(yīng)更改，如下所述：

(1) 中控室風(fēng)管穿越防火墻處共設(shè)置10個(gè)70 ℃防火閥，防火閥平時(shí)呈常開(kāi)狀態(tài)，火災(zāi)時(shí)溫度達(dá)到70 ℃自動(dòng)熔斷關(guān)閉，或火災(zāi)報(bào)警確認(rèn)后，消防控制盤(pán)發(fā)出動(dòng)作信號(hào)使其關(guān)閉。

(2) 當(dāng)防火閥關(guān)閉時(shí)，反饋信號(hào)到消防控制盤(pán)，消防控制盤(pán)輸出信號(hào)至所有空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備——恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組(AC-1、AC-2、AC-3)和化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組(XF-1)，切斷電源，將其關(guān)閉。同時(shí)，消防控制盤(pán)連鎖關(guān)閉離心通風(fēng)機(jī)，切斷電源，停止向中心控制室提供風(fēng)量。

(3) 消防控制盤(pán)應(yīng)能顯示所有防火閥、恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組、化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組和離心通風(fēng)機(jī)的開(kāi)關(guān)(啟/停)狀態(tài)?；馂?zāi)報(bào)警解除后，手動(dòng)開(kāi)啟設(shè)備運(yùn)行。

(4) 恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組(AC-1、AC-2、AC-3)的綜合報(bào)警信號(hào)反饋到消防控制盤(pán)，當(dāng)其故障時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維修。

7 應(yīng)用評(píng)價(jià)

暖通系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化后，中控室室內(nèi)設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到最高時(shí)，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組、化學(xué)凈化機(jī)組、多聯(lián)機(jī)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定、參數(shù)正常。中控室內(nèi)溫度和濕度見(jiàn)表2,滿足設(shè)計(jì)參數(shù)。

表2 中控室內(nèi)溫度和濕度Table2 Temperatureandhumidityinthecentralcontrolroom房間名稱冬季夏季溫度/℃相對(duì)濕度/%溫度/℃相對(duì)濕度/%配電間24372337UPS室22382438機(jī)柜室、中控大廳22372237辦公室、會(huì)議室22382438

依托凈化廠工作場(chǎng)所職業(yè)病危害因素監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，對(duì)中控室室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。H2S測(cè)定方法按照GBZ/T 160.33-2004《工作場(chǎng)所空氣中硫化物的測(cè)定方法》規(guī)定的硝酸銀比色法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。SO2測(cè)定方法按照GBZ/T 160.33-2004規(guī)定的甲醛緩沖液-鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。中控室室內(nèi)空氣中H2S和SO2質(zhì)量濃度見(jiàn)表3，滿足設(shè)計(jì)要求。

表3 中控室內(nèi)空氣中H2S和SO2的質(zhì)量濃度Table3 H2SandSO2concentrationintheairinthecentralcontrolroommg/m3房間類型H2SSO2監(jiān)測(cè)結(jié)果接觸限值監(jiān)測(cè)結(jié)果接觸限值設(shè)備類房間<0．5310<0．610人員類房間<0．5310<0．610 注：1．GBZ/T160．33-2004要求，H2S最低檢出質(zhì)量濃度為0．53mg/m3(以采集7．5L空氣樣品計(jì))，本次H2S質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果<0．53mg/m3，表示工作場(chǎng)所空氣中H2S質(zhì)量濃度低于最低檢出限值。2．GBZ/T160．33-2004要求，SO2最低檢出質(zhì)量濃度為0．6mg/m3(以采集7．5L空氣樣品計(jì))，本次SO2質(zhì)量濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果<0．6mg/m3，表示工作場(chǎng)所空氣中SO2質(zhì)量濃度低于最低檢出限值。

中控室增設(shè)3套防火排煙系統(tǒng)，該系統(tǒng)聯(lián)鎖測(cè)試正常，滿足GB 50016-2014的相關(guān)要求。

綜上所述，中控室暖通系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足中控室工作人員及設(shè)備對(duì)空氣質(zhì)量的需求。

8 結(jié) 語(yǔ)

中控室暖通系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化,滿足了設(shè)備和人員對(duì)溫度和濕度的不同需求。更換6臺(tái)恒溫恒濕機(jī)組和3套多聯(lián)空調(diào)機(jī)組、選用高效化學(xué)新風(fēng)凈化機(jī)組、設(shè)備類和人員類房間分別設(shè)置獨(dú)立的風(fēng)道系統(tǒng)、增設(shè)3套消防排煙系統(tǒng)。這些工作不僅解決了暖通系統(tǒng)存在的弊端，保障了中控室內(nèi)部工作人員和設(shè)備的安全運(yùn)行，還對(duì)高腐蝕環(huán)境下大型廠區(qū)暖通系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)化有著重要借鑒意義，具有經(jīng)濟(jì)和社會(huì)雙重效益。

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