石油化工建筑通風空調節(jié)能措施

【摘要】石油化工廠有大量的余熱，將余熱用于溴化鋰吸收式制冷劑作為空調冷源，節(jié)能效果顯著。中心控制室恒溫恒濕空調系統(tǒng)的新風應降溫除濕避免冷熱互相抵消，其排風應進行熱量回收。中心化驗室應采用變風量通風系統(tǒng)，其新風再熱應采用工廠余熱。生產(chǎn)廠房優(yōu)先采用自然通風，機械通風為輔。配電室盡量采用通風降溫，如設置空調系統(tǒng)，應考慮過渡季節(jié)全新風運行。

【關鍵詞】石油化工 節(jié)能 余熱 溴化鋰制冷 熱回收 變風量 機械通風

隨著石油化工行業(yè)的快速發(fā)展，石油化工建筑物的規(guī)模越來越大，建筑物對暖通空調的要求也越來越高。以前對溫度和濕度沒有要求的建筑物現(xiàn)在對溫度和濕度有了要求；以前對房間有害物的濃度要求較低而現(xiàn)在要求較高。以前依靠通風降溫的建筑物可能需要設置空調系統(tǒng)；特別是對溫度、濕度、有害物濃度均有要求的建筑物，通風量很大，可能既要設置采暖系統(tǒng)、還要設置通風系統(tǒng)和空調系統(tǒng)，這就導致暖通空調的能耗大量增加。如何在遵守相關國家及行業(yè)標準規(guī)范的前提下，選擇合理的設計方案，降低能耗，減少運行費用，是每一個暖通空調設計人員的重要責任和義務。本人在石油化工設計單位工作多年，這方面有一些心得體會，供石油化工行業(yè)的技術及管理人員參考。

1 石油化工建筑空調冷源節(jié)能

石油化工廠在生產(chǎn)過程中，大量的物料要進行冷卻，目前空冷器的使用非常普遍。空冷器將大量余熱排放到空氣中，同時空冷器上的通風機還要消耗大量的電力。如果上述冷卻過程改為水冷，可產(chǎn)成大量的熱水，將熱水用于溴化鋰制冷機，生產(chǎn)7～10℃的冷凍水用于辦公樓、中心化驗室、中心控制室、變電所等建筑的空調系統(tǒng)，將大大降低制冷的電力消耗。以國內華南地區(qū)某煉油化工一體化項目為例，生產(chǎn)裝置可提供的余熱是90℃的熱水，用于溴化鋰吸收式制冷機，制取7℃冷凍水用于空調系統(tǒng)。按空調制冷量13970kW計算，使用溴化鋰制冷機可節(jié)省用電約4600kW，空調系統(tǒng)按每年運行8個月（即5760h），則每年空調節(jié)能折合10740噸標準煤。如果電價按0.6元/度計算，每年可節(jié)省運行費用1590萬元?？梢钥闯?，將工廠余熱用于作為空調冷源的溴化鋰制冷機，無論是減少能源消耗，還是降低空調系統(tǒng)的運行費用，效果都是十分可觀的。

溴化鋰吸收式制冷機和蒸汽壓縮制冷機一樣，都是利用液體在汽化時要吸收熱量這一物理特性來實現(xiàn)制冷的。蒸汽壓縮式制冷機要消耗電能來制取冷量，而吸收式制冷機主要是消耗熱能來制取冷量，其最大特點是可以利用低勢熱源來制冷，因此，它特別適用于有余熱可供利用的場合。

2 中心控制室空調系統(tǒng)節(jié)能

隨著石油化工行業(yè)的迅猛發(fā)展，石油化工中心控制室早已再是單純的“控制室”，已經(jīng)變成為管理控制中心，建筑面積可達7000㎡。空調系統(tǒng)節(jié)能設計主要應注意下列三個方面：

2.1 正確選擇和合理劃分空調系統(tǒng)

全廠性中心控制室內的主要房間包括：主操作中心、機柜間、工程師站、指揮調度中心、電信機房、配電室、UPS室、會議室、辦公室等。中心控制室內主要房間的室內溫濕度要求見表1。 各個房間的余熱量不同，而且各個房間對溫度、濕度、新風量的要求不一樣。 對于配電室，可設置風冷冷風型空調機。對于會議室、辦公室等單獨劃分一個空調系統(tǒng)。對于主操作中心、機柜間，雖然室內設計參數(shù)一樣，但由于機柜間的余熱量很大，而主操作中心的余熱量較小，應盡量劃分為兩個空調系統(tǒng)。當由于受條件所限，只能設置一個空調系統(tǒng)時，建議將溫度傳感器設在主操作中心，在機柜間另外設置風冷冷風型空調機，從而避免在主操作中心設置末端電加熱器，造成冷熱抵消。

2.2 恒溫恒濕空調系統(tǒng)的夏季新風應降溫除濕

機柜間、主操作中心一般采用一次回風恒溫恒濕空調系統(tǒng)，室內除了人員之外基本沒有余濕產(chǎn)生，只有余熱。如果新風不經(jīng)降溫除濕直接與空調回風混合，需要先降溫除濕，再用電加熱器二次加熱，形成冷熱抵消，浪費能源嚴重。

如果在新風機組內設置加熱和冷卻裝置，則恒溫恒濕空調機不用除濕，也就不需要對送風進行二次加熱，可以大量節(jié)省不必要的能源消耗。

2.3 對排風進行熱量回收

隨著國標《石油化工中心控制室抗爆設計規(guī)范》的發(fā)布，大部分的中心控制室采用抗爆結構。由于沒有外窗進行自然通風換氣，抗爆中心控制室的新風量比普通建筑物的新風量要高，按人計算的新風量每人為50m3/h，按新風比計算的新風量為10%，新風量很大。目前大部分工程項目沒有對排風的冷（熱）量進行回收。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2009的規(guī)定，當新風量大于3000m3/h時，應該設置排風熱回收系統(tǒng)，盡可能減少能源消耗。熱回收設備采用采用轉輪式換熱器、板翅式全熱換熱器。

3 中心化驗室通風系統(tǒng)節(jié)能

隨著石油化工廠的規(guī)模越來越大，中心化驗室的面積也越來越大。一方面，由于很多實驗設備為進口設備，對環(huán)境條件要求較高，不僅需要控制實驗室的溫度，還要控制濕度，否則常出現(xiàn)故障甚至損壞，既影響生產(chǎn)又會造成很大經(jīng)濟損失。另一方面，隨著社會的進步，以人為本的理念越來越深入人心，全新風空調系統(tǒng)被普遍采用。這就造成了新風處理能耗非常大，新風冷負荷指標高達400W/m2甚至更高，運行費用非常高。所以通風系統(tǒng)的節(jié)能潛力巨大。主要應注意一下兩個方面：

3.1 通風柜通風系統(tǒng)采用變風量控制

為了降低通風空調系統(tǒng)的能耗，通風柜排風系統(tǒng)建議采用變風量系統(tǒng)，保證通風柜的操作面風速為0.5m/s，排風量隨著柜門的開啟高低不同自動調整排風量，只要保證換氣次數(shù)不小于6次/h即可，送風量隨著房間排風量的變化而變化，始終保持恒定的負壓值，排風機、新風機采用變頻通風機，風管末端定靜壓控制。采用上述變風量通風系統(tǒng)，既保證了通風效果，由在最大程度上減少通風量，有效減小了新風冷、熱負荷。

3.2 新風再熱使用余熱

由于石油化工廠均有相當多的余熱可以利用，為了節(jié)能，應盡可能利用余熱，在新風機組表冷段后設施加熱盤管，對冷卻后的新風進行再熱，不要選擇在各個房間送風支管上設置電加熱器再熱。以華南某中心化驗室設計為例，新風量為90000m3/h，新風加熱量230KW，如果采用電加熱，以每年運行三季也就是270天，每度電0.5元計算，一年的加熱電費為75萬元。為了節(jié)約能源消耗和新風機組運行費用，該項目新風加熱使用的是廠內提供的110熱水。

4 生產(chǎn)廠房通風系統(tǒng)

（1） 對于散發(fā)熱量的生產(chǎn)廠房如空氣壓縮機房、循環(huán)水泵房等，優(yōu)先采用自然通風，設置天窗或風帽排風，節(jié)省通風機的能耗。當自然通風不能滿足要求時，設置機械排風，排風機可采用屋頂通風機。通風機自帶重力止回閥，冬季通風機停運時風閥自動關閉。無論是自然排風還是機械排風，冬季均應做到關閉排風口，防止熱量散失。

（2） 對于散發(fā)爆炸危險氣體的生產(chǎn)廠房，如氫氣壓縮機房、烴類氣體壓縮機廠房，通風機可劃分為兩組，第一組作為平時通風之用，第二組作為事故通風之用，第二組通風機與廠房內的可燃氣體報警器連鎖，當報警器報警時自動啟動。兩組通風機總的通風量折合房間換氣次數(shù)不小于12次/h。當廠房內設置采暖時，補風加熱量不考慮第二組排風機的排風量，減少補風機的規(guī)格及能耗。

節(jié)能減排越來越受到全社會的關注，公共建筑、居住建筑均有了節(jié)能設計標準，唯獨工業(yè)建筑還沒有這方面的標準。這說明大家對工業(yè)建筑節(jié)能的重視程度還遠遠不夠。實際上，工業(yè)建筑的能耗總量不小于民用建筑的能耗總量。由于各個工業(yè)行業(yè)的建筑物均有其特殊性，無法像民用建筑那樣給出具體的能耗指標，但定性的節(jié)能標準還是可以制定的。作為工業(yè)建筑的暖通空調設計人員，每個人都應該從我做起，為節(jié)能減排貢獻自己的聰明才智。

參考文獻

[1] 張俊，中心化驗室濕度控制及空調系統(tǒng)節(jié)能

設計要點；煉油工程與設計，2013（2），62～64

作者簡介

張俊，高級工程師，暖通專業(yè)副總，1986年畢業(yè)于西安冶金建筑學院環(huán)境工程系供熱及通風專業(yè)，長期從事石油化工建筑物暖通空調設計和技術管理工作。