石油化工企業(yè)變電所暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計探討

朱 亞 雙

(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

石油化工企業(yè)通常設(shè)有總變電所、區(qū)域變電所、裝置變電所等。變電所的常設(shè)房間包括變壓器室、配電室、六氟化硫室、蓄電池室、電纜夾層等。下面就主要房間的暖通空調(diào)及排煙設(shè)計進行探討。

1 變壓器室

變壓器按結(jié)構(gòu)形式分為油浸式和干式兩種。油浸式變壓器需要單臺單獨布置，干式變壓器一般由生產(chǎn)廠家做成柜式直接布置在配電室內(nèi)。故工程設(shè)計中討論的均為油浸式變壓器。變壓器室沒有采暖要求，只有降溫要求，要求室溫不高于45 ℃。

變壓器室一般采用通風(fēng)排出余熱。通風(fēng)方式通常采用自然通風(fēng)。當自然通風(fēng)不能滿足要求時，可采用機械進風(fēng)和自然排風(fēng)相結(jié)合的方式，或采用機械進風(fēng)和機械排風(fēng)。當采用機械進風(fēng)時，送風(fēng)口宜直接吹向變壓器的散熱排管。每間變壓器室的通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)單獨設(shè)置，不能合用一個通風(fēng)系統(tǒng)。進風(fēng)口應(yīng)設(shè)在空氣潔凈區(qū)，當變壓器室布置在灰塵較多的地區(qū)時，進風(fēng)應(yīng)過濾。

變壓器室的通風(fēng)量按式(1)計算：

L=Q/0.28cρavΔt

(1)

其中，L為變壓器室的通風(fēng)量，m3/h；Q為變壓器的散熱量，W；c為空氣的比熱容，取1.01 kJ/(kg·℃)；ρav為進排風(fēng)平均密度，kg/m3；Δt為進排風(fēng)溫度差，℃，不應(yīng)超過15 ℃。

變壓器室的設(shè)備散熱量按式(2)計算：

Q=Pul+Plo

(2)

其中，Q為變壓器的散熱量，W；Pul為變壓器的空載功率損耗，W；Plo為變壓器的負載功率損耗(也稱為短路損耗)，W。

2 配電室

2.1 配電室分類

石油化工企業(yè)的配電室分為高壓配電室和低壓配電室。高壓配電室包括110 kV配電室、35 kV配電室、10 kV配電室等。低壓配電室包括380 V配電室、220 V配電室等。

2.2 采暖

DL/T 5035—2016發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的冬季室內(nèi)溫度不小于5 ℃，夏季溫度不高于40 ℃，考慮設(shè)備使用壽命和人員舒適度的因素，建議夏季室溫低于30 ℃。

由于配電室的設(shè)備散熱量較大，寒冷地區(qū)可不設(shè)供暖系統(tǒng)。嚴寒地區(qū)的配電室可設(shè)置熱風(fēng)供暖或電供暖，不應(yīng)敷設(shè)熱媒管線，防止熱水泄漏發(fā)生事故。

2.3 通風(fēng)

GB 50053—2013 20 kV及以下變電所設(shè)計規(guī)范規(guī)定配電室宜采用自然通風(fēng)。GB 50059—2011 35 kV～110 kV變電站設(shè)計規(guī)范規(guī)定配電室應(yīng)設(shè)置換氣次數(shù)不小于10 次/h的事故排風(fēng)機，事故排風(fēng)機可兼作平時通風(fēng)用。DL/T 5218—2012 220 kV～750 kV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定配電室應(yīng)設(shè)置換氣次數(shù)不小于12次/h的事故排風(fēng)機，事故風(fēng)機可兼作通風(fēng)機。設(shè)計時可根據(jù)變電所的電壓等級采用相應(yīng)的通風(fēng)方式和換氣次數(shù)。其實，上述規(guī)范提到的“事故通風(fēng)”與GB 50019—2015工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范、SH/T 3004—2011石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范等規(guī)范提到的“事故通風(fēng)”不是一個概念，二者不能混為一談，通風(fēng)設(shè)置不必執(zhí)行GB 50019或SH/T 3004。SH/T 3004第4.4.1條的條文說明解釋了設(shè)置事故通風(fēng)的前提，是“可能突然產(chǎn)生大量有害氣體或爆炸危險性氣體的生產(chǎn)廠房”，對于那些“經(jīng)常產(chǎn)生”或“周期性產(chǎn)生”的廠房則應(yīng)按正常通風(fēng)方式來解決。不能以事故通風(fēng)方式來解決。

當利用事故通風(fēng)兼作平時通風(fēng)機時，應(yīng)按排出余熱計算排風(fēng)量，排風(fēng)機的風(fēng)量取兩種計算結(jié)果的較大值。按排除余熱計算的排風(fēng)量計算公式與變壓器室相同，詳見式(1)。配電柜的散熱量應(yīng)采用供應(yīng)商提供的數(shù)值，當缺少配電柜的實際散熱量數(shù)據(jù)時，可按每個配電柜300 W散熱量估算。

2.4 空調(diào)

當夏季配電室采用通風(fēng)方式不能滿足降溫要求時，應(yīng)設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)降溫除濕。當采用冷凍水作為冷媒時，空調(diào)機不能設(shè)在配電室內(nèi)。當設(shè)置空調(diào)機房時，空調(diào)機房不能位于電氣設(shè)備用房的上層，以防地板漏水引起事故。當采用直接蒸發(fā)式空調(diào)機時，空調(diào)機可設(shè)在配電間內(nèi)，但應(yīng)采取措施防止空調(diào)冷凝水泄漏?？照{(diào)機可采用柜式、風(fēng)管式、射流式、屋頂式等。

3 六氟化硫(SF6)室

SF6是一種氣體絕緣和滅弧介質(zhì)，廣泛用于電氣設(shè)備中。采用SF6的電氣設(shè)備全稱“SF6全封閉組合電器”，電氣專業(yè)一般用“GIS”表示。SF6電氣設(shè)備包括電路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、母線、電壓互感器、電流互感器、接口避雷器等。

SF6在電氣設(shè)備中經(jīng)電暈、火花放電及高電壓大電流電弧作用，會產(chǎn)生多種比空氣重的有害氣體，其中相當部分具有腐蝕性、刺激性和毒性，會危及人員的生命安全，必須采取通風(fēng)措施。

DL/T 5035—2016 發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范對GIS室的冬季室內(nèi)溫度沒有要求，要求夏季溫度不高于40 ℃。考慮到設(shè)備使用壽命和人員衛(wèi)生的因素，建議夏季室溫不宜高于35 ℃。GIS室的平時通風(fēng)機，排風(fēng)量除按換氣次數(shù)計算外，還應(yīng)按排出余熱來計算，風(fēng)量取兩者計算的較大值。GIS室一般不設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)降溫。

DL/T 5035—2016 發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范規(guī)定GIS室應(yīng)采用機械通風(fēng)系統(tǒng)，空氣中SF6的含量不得超過6 000 mg/m3，正常通風(fēng)量不應(yīng)小于4次/h，事故時通風(fēng)量不應(yīng)小于6次/h。平時通風(fēng)系統(tǒng)的吸風(fēng)口應(yīng)設(shè)在室內(nèi)下部，其下緣與地面的距離不應(yīng)大于0.3 m。事故排風(fēng)由下部正常通風(fēng)系統(tǒng)和上部排風(fēng)系統(tǒng)共同保證，排風(fēng)口應(yīng)接至室外并高出屋面，當排風(fēng)口設(shè)在無人員停留或無人經(jīng)常通行處時，排風(fēng)可直接排至室外。當GIS室內(nèi)的SF6濃度監(jiān)測儀或氧含量儀發(fā)出報警信號時，事故排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能自動投入運行。GIS室內(nèi)的電纜溝及與其相通的室外部分應(yīng)設(shè)置獨立的機械排風(fēng)系統(tǒng)。GIS室的排風(fēng)機電源開關(guān)應(yīng)設(shè)置在室外門口便于操作處。通風(fēng)設(shè)備、風(fēng)管及其附件應(yīng)采取防腐措施。

4 蓄電池室

石油化工企業(yè)所用的蓄電池一般均為閥控密封式蓄電池，屬于免維護型。這種蓄電池在正常的浮充電時處于密封狀態(tài)，電解液不會泄漏，正常運行時不排出任何氣體，但在嚴重過充時，可能會有氫氣或氯氣排到空氣中。

GB 50059—2011 35 kV～110 kV變電站設(shè)計規(guī)范，對免維護式蓄電池的冬季室內(nèi)溫度沒有要求，夏季溫度不高于30 ℃。DL/T 5035—2016發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范規(guī)定閥控式蓄電池室的冬季室內(nèi)溫度不低于20 ℃，夏季溫度不高于30 ℃。因此蓄電池室應(yīng)考慮冬季供暖。供暖系統(tǒng)設(shè)計參照配電室部分。

DL/T 5035—2016發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當室內(nèi)未設(shè)置氫氣濃度檢測儀時，平時通風(fēng)排風(fēng)量應(yīng)按換氣次數(shù)不少于3次/h計算，事故排風(fēng)排風(fēng)量應(yīng)按換氣次數(shù)不少于6次/h計算，平時通風(fēng)用排風(fēng)機的風(fēng)量宜按2×100%配置，事故排風(fēng)機可由2臺平時通風(fēng)用排風(fēng)機共同保證。當室內(nèi)需要采取降溫措施時，應(yīng)采用直流式降溫通風(fēng)系統(tǒng)。當室內(nèi)設(shè)置氫氣濃度檢測儀時，事故排風(fēng)排風(fēng)量應(yīng)按換氣次數(shù)不少于6次/h計算，事故排風(fēng)機應(yīng)與氫氣濃度檢測儀聯(lián)鎖，當空氣中氫氣體積濃度達到1%時，事故通風(fēng)機應(yīng)能自動投入運行。當室內(nèi)需要采取降溫措施時，降溫設(shè)備可采用防爆型空氣調(diào)節(jié)裝置，并與氫氣檢測儀聯(lián)鎖。

蓄電池室排風(fēng)系統(tǒng)的吸風(fēng)口應(yīng)設(shè)在上部，吸風(fēng)口上緣距頂棚平面或屋頂?shù)木嚯x不應(yīng)大于0.1 m。排風(fēng)系統(tǒng)不應(yīng)與其他通風(fēng)系統(tǒng)合并設(shè)置，并應(yīng)排至室外。當蓄電池室的頂棚被梁分隔時，每個分隔均應(yīng)設(shè)置吸風(fēng)口。閥控式蓄電池室的通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備、風(fēng)管及其附件沒有必要采取防腐措施。

5 電纜夾層

DL/T 5035—2016 發(fā)電廠供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范，對電纜夾層的冬季室內(nèi)溫度沒有要求，夏季溫度不高于40 ℃。電纜夾層宜采用自然通風(fēng)，當自然通風(fēng)不能滿足要求時，可采用機械通風(fēng)。

6 其他

GB 50016—2014建筑設(shè)計防火規(guī)范第6.4.5規(guī)定，除疏散門外，樓梯間周圍2 m內(nèi)的墻面上不應(yīng)設(shè)置門、窗、洞口。通風(fēng)系統(tǒng)的進風(fēng)口、出風(fēng)口應(yīng)嚴格遵循該條強制性條文。

SH/T 3196—2017石油化工企業(yè)建筑物分類標準規(guī)定，不設(shè)置油浸變壓器室的變電所的火災(zāi)危險性為丁類，設(shè)有油浸變壓器室的變電所的火災(zāi)危險性為丙類。GB 50016—2014建筑設(shè)計防火規(guī)范第8.5.2規(guī)定，丙類廠房內(nèi)建筑面積大于300 m2且經(jīng)常有人停留或可燃物較多的地上房間，以及建筑面積大于5 000 m2的丁類生產(chǎn)車間應(yīng)設(shè)置排煙設(shè)施。變電所一般無人值守，但是否屬于可燃物較多，可能各地消防部門看法不一，是否設(shè)置排煙系統(tǒng)，應(yīng)征詢項目當?shù)叵啦块T的意見。如果設(shè)置排煙設(shè)施，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)執(zhí)行GB 51251—2017建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標準。

7 結(jié)語

為了確保變電所的安全運轉(zhuǎn)和工作人員的健康，變電所的暖通設(shè)計應(yīng)嚴格執(zhí)行國家和行業(yè)標準規(guī)范，和相關(guān)專業(yè)密切配合，結(jié)合石油化工行業(yè)的特殊性，使變電所的暖通空調(diào)設(shè)計做到經(jīng)濟合理、安全可靠、節(jié)能環(huán)保。