鋼鐵廠電氣室通風空調(diào)設(shè)計方案淺析

楊彥賓

百度在線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ 北京）有 限公司

鋼鐵生產(chǎn)線的電力設(shè)備負荷一般比較大， 生產(chǎn)過程中伴隨著很多熱量釋放， 消除熱量所需要的風量或冷量都很大，勢必要注意通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能要求。煉鐵、 煉鋼、 軋鋼等工業(yè)廠房由于其工藝過程的復(fù)雜性、 多樣性及緊湊性， 造成電氣室周圍的熱濕環(huán)境比較惡劣。 因此， 散熱量的消除便成了一個棘手問題。 一般來講， 電氣室通風空調(diào)系統(tǒng)十分龐大， 如果系統(tǒng)選用不合理將會導(dǎo)致占用空間大、 能源消耗大， 有時甚至不能滿足溫濕度要求。

1 電氣室分類及室內(nèi)環(huán)境熱濕特點

鋼鐵企業(yè)的變電所一般分總變電所，區(qū)域變電所，車 間變電所和牽引變電所。變電所由變壓器室、高壓配電室，低 壓配電室，變 頻器室，電 抗器室，蓄 電池室，整 流器室及電纜溝等建筑組成[1]。

不同的電氣設(shè)備對室內(nèi)的熱濕環(huán)境的要求也是不一樣的。變 壓器室要求室溫不超過40 ℃。高 、低 壓配電室、電 容器室等一般要求室溫不超過35 ℃。高壓變頻器室、高 壓控制室一般要求室溫不超過30 ℃。根據(jù)《35～110 kV 變電所設(shè)計規(guī)范》規(guī) 定，其 最高設(shè)計環(huán)境溫度為40 ℃。正 常運行環(huán)境溫度為45 ℃時，變 壓器的負荷率應(yīng)減少到96%。當環(huán)境溫度達到50 ℃時，變 壓器的負荷率減少到91.9%。另 外，變 壓器對空氣濕度要求相對較低，月 平均值不大于 95%，無 結(jié)露，否 則就會影響變壓器的使用壽命[2]。

2 電氣室通風空調(diào)系統(tǒng)的形式

通風系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)是電氣室常采用的降溫的措施，應(yīng) 依據(jù)電氣設(shè)備的不同需求設(shè)置與之相適應(yīng)的降溫措施。本文以南方某鋼鐵廠板坯連鑄機低壓配電室為例， 對電氣室的通風空調(diào)設(shè)計方案進行了理論分析。連鑄電氣室建筑面積為200m2，房間高3.5m， 位于連鑄主廠房內(nèi)， 室內(nèi)溫度要求≤36 ℃， 電氣室內(nèi)布置150組電氣柜， 設(shè)備發(fā)熱量為 85 kW， 室外計算參數(shù)見江蘇南京地區(qū)參數(shù)。

2.1 全面機械通風

低壓配電室位于連鑄主廠房內(nèi)， 連鑄主廠房內(nèi)有煉鋼轉(zhuǎn)爐、 連鑄機等設(shè)備， 熱環(huán)境很差， 據(jù)現(xiàn)場測試廠房內(nèi)的溫度可以達到40 ℃。為消除電氣內(nèi)余熱， 設(shè)置全面機械通風風系統(tǒng)， 機械通風的設(shè)計通風量按式 （1）計算 [3] 。當設(shè)備發(fā)熱量無法確認時， 機械通風量可采用換氣次數(shù)法進行計算。

式中：L為設(shè)計通風量，m3/ h；Q為高低壓電氣室電氣設(shè)備的發(fā)熱量，kJ ；C為空氣的比熱容，1.01 kJ/(kg℃)；ρav為進出空氣的平均密度，kg/m3；tN為電氣室內(nèi)設(shè)計溫度，℃ ；tW為當?shù)厥彝馔L計算溫度，℃ 。

本文計算按南京地區(qū)計算，室 外通風計算溫度為32℃。經(jīng)計算通風設(shè)計量為65914m3/ h?？梢?，如 果采用全面機械通風風管將會很難布置，勢 必占用較大的空間，影 響工藝布置。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)

電氣室內(nèi)設(shè)置水系空調(diào)將會給后期運行帶來的隱患， 常采用一次回風空調(diào)系統(tǒng)。電氣室內(nèi)電氣設(shè)備發(fā)熱量大、 散濕量小， 且無人值守， 在滿足要求的情況下， 可采用大溫差露點送風 [4] 。仍以江蘇南京地區(qū)某鋼鐵廠板坯連鑄電氣室為例進行計算， 本文考慮了新風量取系統(tǒng)循環(huán)風量的10%，則空調(diào)系統(tǒng)h-d圖如圖1所示。

圖1 全空氣一次回風處理過程

由式 （2） ～ （3） 可以計算出全空氣一次回風空調(diào)系統(tǒng)所需要的風量和制冷量：

式中：Q為電氣室設(shè)備發(fā)熱量， W；hW為室外空氣比焓，kJ/kg；hN為室內(nèi)空氣比焓，kJ/kg；hL為露點空氣比焓，kJ/kg。

根據(jù)圖 1 可以計算出：L=14489m3/h，Q機=102.4 kW。從數(shù)據(jù)可以看出， 配電室內(nèi)溫度 36 ℃， 室外空調(diào)計算溫度35 ℃， 采用一次回風不利于節(jié)能。假設(shè)采用直流空調(diào)系統(tǒng)，h-d圖如圖2所示。

圖2 全新風處理過程

空氣處理設(shè)備所需要的冷量為：

經(jīng)計算可以得出， 空氣處理設(shè)備所需要的冷量為259.4 kW。 可見， 采用一次回風后空氣處理設(shè)備可以節(jié)約冷量 157 kW， 當室外溫度比室內(nèi)溫度高時， 采用一次回風仍然可以節(jié)約能量。因此， 電氣室通風空調(diào)方案的確定應(yīng)結(jié)合室外氣象參數(shù)和電氣資料綜合比較確定， 不能盲目設(shè)計， 否則會造成能源的浪費。

全空氣一次回風集中空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置了過渡季節(jié)采用全新風運行的措施， 盡可能的利用天然冷源， 節(jié)省大量的空調(diào)用電?；蛘哌^渡季節(jié)只運行 1臺空調(diào)機組也可以實現(xiàn)節(jié)能。過渡季節(jié)調(diào)系統(tǒng)運行過程如圖 3：

圖3 空調(diào)系統(tǒng)示意圖

夏季空調(diào)運行期間：空 調(diào)制冷系統(tǒng)運行，F(xiàn)-2 閥門開啟，新 風手動閥門部分開啟，F(xiàn)-1 關(guān)閉，則 排風機組關(guān)閉。

過渡季節(jié)空調(diào)運行期間：空 調(diào)送風機開啟，制 冷系統(tǒng)關(guān)閉，F(xiàn) -1閥門開啟，F(xiàn)-2關(guān)閉，新 風手動閥門全部開啟，排 風機組開啟。

3 結(jié)束語

通過以上分析可以得出：

1）電氣的通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)結(jié)合電氣資料和所在地區(qū)的氣象資料綜合比較后加以確定， 不要盲目確定。

2） 過渡季節(jié)應(yīng)充分利用自然冷源， 采用全新風狀態(tài)運行， 實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能， 降低運行費用。

參考文獻

[1] 冶金工業(yè)部建設(shè)協(xié)調(diào)司,中國冶金建設(shè)協(xié)會. 鋼鐵企業(yè)采暖通風設(shè)計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996

[2] 曲友立.變電所通風設(shè)計淺析[J]. 暖通空調(diào),2005,35(8):83-85

[3] 趙榮義.簡明空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京:中國工業(yè)出版社,2000

[4] 北京市建筑設(shè)計研究院.建筑設(shè)備專業(yè)技術(shù)措施[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005