石油化工抗爆控制室的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

蘇釗(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250001)

0 引言

隨著石油化工行業(yè)的飛速發(fā)展，抗爆控制室作為石化行業(yè)的重要組成部分，控制室設(shè)備開始受到更多關(guān)注，其運(yùn)行質(zhì)量直接影響到全廠的正常運(yùn)行和安全生產(chǎn)，因此暖通專業(yè)的設(shè)計(jì)方案也非常關(guān)鍵。石油化工裝置、罐區(qū)在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)有毒、有害、有爆炸危險(xiǎn)的氣體泄漏，這些氣體會(huì)直接影響到操作人員的身體健康，當(dāng)氣體泄漏達(dá)到一定濃度時(shí)，還有可能導(dǎo)致廠區(qū)發(fā)生爆炸.所以,為了保證控制室的設(shè)備正常運(yùn)行，保證所有工作人員的身體健康，控制室密閉性十分關(guān)鍵，故控制室通常設(shè)計(jì)為無(wú)窗鋼筋混凝土墻體的全封閉式結(jié)構(gòu)，當(dāng)廠區(qū)內(nèi)發(fā)生意外爆炸時(shí)，它能夠抵擋來(lái)自爆炸產(chǎn)生的沖擊波，避免造成巨大傷害及損失。密閉性高必然導(dǎo)致對(duì)暖通專業(yè)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

1 空調(diào)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)規(guī)范GB 50779—2012[1]和SH 3004—2011[2]，將控制室內(nèi)的房間分成對(duì)空氣參數(shù)要求較高重要房間和對(duì)空氣參數(shù)要求普通的一般房間，其中操作室、機(jī)柜間、等功能型房間作為重要房間；值班室、交接班室等普通房間作為一般房間。

通常，由于室內(nèi)溫度、濕度的要求各不相同，重要房間與其他房間的空調(diào)系統(tǒng)最好分開設(shè)置，重要房間采用風(fēng)冷恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，一般房間使用VRV多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，這樣更方便重要房間空氣參數(shù)控制，還可以減少能耗。但是當(dāng)辦公室、值班室等一般房間的面積較小或者在整個(gè)建筑面積的占比較小時(shí)，分兩個(gè)系統(tǒng)會(huì)增加初投資，還增加施工難度。運(yùn)行費(fèi)用相差無(wú)幾時(shí)，共用一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)比較合適。由于不同房間的發(fā)熱量不同，當(dāng)共用一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)各個(gè)房間不同空氣參數(shù)，首先要滿足重要房間的要求，這樣可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱量較小的一般房間過(guò)冷，可以在這些房間內(nèi)設(shè)暖風(fēng)機(jī)，以滿足工作人員的舒適性要求。

2 空調(diào)系統(tǒng)組成

為了保障控制室恒溫恒濕，并防止空調(diào)系統(tǒng)漏水對(duì)設(shè)備造成損害，控制室應(yīng)采用全空氣系統(tǒng)的空調(diào)。全空氣系統(tǒng)是完全由空氣來(lái)承擔(dān)室內(nèi)冷負(fù)荷的系統(tǒng)，能有較強(qiáng)的除濕能力和空氣過(guò)濾能力。全空氣空調(diào)系統(tǒng)的流程是：新鮮空氣通過(guò)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組處理后和空調(diào)回風(fēng)在回風(fēng)靜壓箱中混合，然后進(jìn)入恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，經(jīng)過(guò)溫濕度處理后進(jìn)入送風(fēng)靜壓箱，然后通過(guò)風(fēng)管送入各個(gè)房間。為保證室內(nèi)微正壓，另設(shè)一臺(tái)管道式排風(fēng)機(jī)作為平時(shí)排風(fēng)用，排風(fēng)風(fēng)量小于新風(fēng)風(fēng)量，多余風(fēng)量由走道滲透到室外。新風(fēng)量不低于總風(fēng)量的10%，項(xiàng)目設(shè)計(jì)中宜取10%～20%。

2.1 恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組

恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組為直接蒸發(fā)式風(fēng)冷空調(diào)機(jī)，對(duì)溫度、濕度和潔凈度都有嚴(yán)格控制的全空氣空調(diào)機(jī)。機(jī)組自帶電加熱器、電加濕器，室內(nèi)機(jī)設(shè)置于空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，室外機(jī)放置室外地面或者屋面通風(fēng)良好處，放置屋面時(shí)需做好屋面防雨水工作。因?yàn)椴僮魇?、機(jī)柜室等房間對(duì)溫濕度的要求都比較高，需要隨時(shí)對(duì)空氣進(jìn)行制冷、加熱、加濕、除濕等處理，并實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況。一般的舒適性空調(diào)只能勉強(qiáng)滿足溫度要求，很難進(jìn)行濕度控制，如果再配上除濕機(jī)的話,又很難達(dá)到自動(dòng)控制溫濕度的效果。但是恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組可以做到智能化控制，循環(huán)風(fēng)量、風(fēng)壓亦能夠滿足需求，且結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，而且最重要的是控制精度方面非常優(yōu)秀，一般溫度精度可達(dá)±2 ℃，濕度精度±5%，是專門為控制室、機(jī)房類建筑設(shè)計(jì)的。制熱方式建議采用電加熱器，不建議使用熱水換熱器制熱，因?yàn)闄C(jī)柜室、UPS室等房間常年不間斷工作，設(shè)備發(fā)熱量非常大，因此室內(nèi)冬季熱負(fù)荷相對(duì)不大，而且夏季房間的溫濕度控制也需要通過(guò)空調(diào)電加熱進(jìn)行再熱來(lái)完成，電加熱器的加熱速度快、溫度高，除濕效果好，然而熱水制熱是達(dá)不到此效果的，所以在控制室的空調(diào)制熱方式上，采用電加熱的方式效果較好。

為保證控制室的全天運(yùn)行模式，必須設(shè)置一臺(tái)空調(diào)機(jī)組備用，當(dāng)控制室有一臺(tái)空調(diào)故障時(shí)，備用空調(diào)機(jī)組可以自行切換運(yùn)行，時(shí)刻保證室內(nèi)空氣環(huán)境滿足工藝要求。

2.2 新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組

化學(xué)過(guò)濾機(jī)組是創(chuàng)新、高效的空氣過(guò)濾產(chǎn)品，主要作用在于過(guò)濾一些物理過(guò)濾不能處理的有毒、有害、有腐蝕性、有刺激性氣味的氣體，是一種新型的空氣凈化設(shè)備，近些年開始逐漸廣泛運(yùn)用于石化行業(yè)。石油化工生產(chǎn)廠區(qū)往往散發(fā)有害氣體，包括H2S，SO2，Cl2等氣體，常規(guī)的活性碳物理吸附基本不會(huì)對(duì)這些氣體產(chǎn)生作用，人員長(zhǎng)期在這種環(huán)境下工作，會(huì)嚴(yán)重影響健康，而且造成對(duì)控制室精密設(shè)備的腐蝕。所以在新風(fēng)進(jìn)入空調(diào)循環(huán)風(fēng)系統(tǒng)之前，先使用化學(xué)過(guò)濾機(jī)組進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)機(jī)組的化學(xué)濾料可以與有害氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將有毒有害氣體進(jìn)行處理，濃度降低到一定程度，保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量。有毒有害氣體濃度、含塵濃度在規(guī)范GB 50779—2012[1]中有明確規(guī)定，設(shè)計(jì)過(guò)程中如果上游專業(yè)的設(shè)計(jì)條件沒有更嚴(yán)格的要求，則按此規(guī)范執(zhí)行。

化學(xué)過(guò)濾機(jī)組的濾料是需要更換的，更換的周期要根據(jù)機(jī)組新風(fēng)處理量和廠區(qū)具體的空氣質(zhì)量來(lái)確定，一般為6～12個(gè)月不等。

2.3 電動(dòng)氣密閥

電動(dòng)氣密閥(MD)是一種電動(dòng)的單向閥門，不會(huì)因反向氣流作用而開啟，能有效的保證空間的密閉性，閥門使用電能作為動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)閥門，控制閥門的開關(guān)。為防止裝置區(qū)、罐區(qū)的有毒有害氣體通過(guò)風(fēng)管滲入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣環(huán)境，電動(dòng)氣密閥應(yīng)設(shè)置在通風(fēng)管道靠近外墻的室內(nèi)側(cè)，帶電常開，并與相應(yīng)的系統(tǒng)風(fēng)機(jī)和有毒氣體報(bào)警聯(lián)鎖。當(dāng)有毒有害氣體報(bào)警響起的同時(shí)，關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備和電動(dòng)氣密閥，阻止建筑內(nèi)外的空氣流通，避免有毒有害氣體進(jìn)入建筑內(nèi)部。報(bào)警解除后，開啟通風(fēng)設(shè)備和電動(dòng)氣密閥，恢復(fù)工作。

2.4 抗爆閥

無(wú)論是新風(fēng)的進(jìn)入，還是室內(nèi)空氣的排出，都會(huì)在建筑外墻上打開安裝風(fēng)管的洞口，這些洞口的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響建筑整體的抗爆能力，所以就需要使用抗爆閥來(lái)封住這些洞口，保證建筑物的抗爆結(jié)構(gòu)不被破壞。當(dāng)爆炸的沖擊波到達(dá)時(shí)，瞬間過(guò)大的壓力會(huì)使抗爆閥在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉，來(lái)抵擋爆炸沖擊波對(duì)建筑內(nèi)部的損害。當(dāng)建筑外部壓力恢復(fù)正常，抗爆閥自動(dòng)開啟。

2.5 排煙系統(tǒng)

抗爆控制室為全封閉式建筑，一旦放生火災(zāi)，為保證人員的快速疏散，避免室內(nèi)煙氣聚集，需要設(shè)置排煙系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)范GB 50779—2012[1]的規(guī)定，單層的抗爆控制室，內(nèi)走道超過(guò)40 m，應(yīng)設(shè)機(jī)械排煙；多層抗爆控制室，最遠(yuǎn)點(diǎn)距最近疏散門超過(guò)20 m時(shí)，映射機(jī)械排煙。排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)設(shè)有專用風(fēng)機(jī)室，不可設(shè)在屋頂和走道；排煙風(fēng)量過(guò)大時(shí)，需要設(shè)置補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)，具體詳見規(guī)范GB 51251—2017[3]。

3 工程實(shí)例

本工程為惠州某化工廠某裝置抗爆機(jī)柜室，機(jī)柜室空調(diào)方式采用全空氣系統(tǒng)，上送風(fēng)。空調(diào)機(jī)設(shè)置在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，用風(fēng)管將處理過(guò)的空氣送往機(jī)柜室各個(gè)房間。為保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，空調(diào)機(jī)組選用的是兩臺(tái)HF120NH型恒溫恒濕空調(diào)(一用一備)，機(jī)組制冷量119 kW，循環(huán)風(fēng)量：22 000 m3/h，機(jī)外靜壓400 Pa。

機(jī)柜室設(shè)新風(fēng)補(bǔ)充系統(tǒng)，新風(fēng)量滿足室內(nèi)微正壓及人員需要。新風(fēng)選用RDS24型化學(xué)過(guò)濾機(jī)組進(jìn)行處理，機(jī)組新風(fēng)量：2 400 m3/h，機(jī)外靜壓200 Pa?；瘜W(xué)過(guò)濾機(jī)組配置壓縮制冷段以減少空調(diào)機(jī)組的再熱量，達(dá)到節(jié)能的目的，機(jī)組制冷量40 kW，制熱量5 kW。機(jī)組出風(fēng)口空氣品質(zhì)應(yīng)滿足：H2S＜0.01 mg/m3；SO2＜0.1 mg/m3；Cl2＜0.01 mg/m3；塵埃＜0.2 mg/m3。

恒溫恒濕空調(diào)機(jī)自帶溫濕度控制器和傳感器，運(yùn)行參數(shù)能夠自動(dòng)顯示在機(jī)身的儀表盤上。機(jī)組設(shè)有主備用自動(dòng)切換功能，當(dāng)運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障自動(dòng)啟動(dòng)備用設(shè)備?？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)有綜合報(bào)警進(jìn)DCS系統(tǒng)。

本工程設(shè)有新風(fēng)補(bǔ)充設(shè)施。新風(fēng)入口處可燃?xì)怏w探測(cè)儀報(bào)警時(shí)，關(guān)閉新風(fēng)入口上的電動(dòng)風(fēng)閥, 化學(xué)過(guò)濾機(jī)組聯(lián)鎖停車以保證設(shè)備的安全。在新風(fēng)處理功能上設(shè)置有害化學(xué)物質(zhì)吸附凈化設(shè)備，對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行處理。

當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)，可由火災(zāi)報(bào)警控制盤接收信號(hào),并發(fā)出連鎖信號(hào)至電氣控制柜，令空調(diào)機(jī)連鎖停車。

機(jī)柜室設(shè)有火后排風(fēng)機(jī)，用于火災(zāi)過(guò)后排除燃燒產(chǎn)物。空調(diào)機(jī)組的進(jìn)、出風(fēng)段安裝有消聲器及軟連接，以減小系統(tǒng)的噪聲對(duì)室內(nèi)的污染。通風(fēng)機(jī)及空調(diào)設(shè)備裝有減振墊等。

4 結(jié)語(yǔ)

抗爆控制室內(nèi)的空氣環(huán)境要求相對(duì)較高，屬于工藝性空氣調(diào)節(jié)。正因?yàn)榭刂剖业闹匾?，空調(diào)的供電保障也同裝置的等級(jí)一樣，室內(nèi)的空氣環(huán)境不僅影響到設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)也直接關(guān)系到工作人員的身體健康。因此，恒溫恒濕空調(diào)以及化學(xué)過(guò)濾器的設(shè)置是有必要的。但是，部分項(xiàng)目由于業(yè)主資金投入方面的考慮，在操作過(guò)程中采用加濕器、普通柜式空調(diào)，雖然也能粗略達(dá)到室內(nèi)溫濕度的要求，但普通空調(diào)長(zhǎng)時(shí)間使用后故障率較高，一旦發(fā)生故障，對(duì)于裝置的運(yùn)行會(huì)造成極大的影響。