廚余垃圾預(yù)處理車間電氣設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和思考

張劍昕 王燁

基于廚余垃圾預(yù)處理車間的具體應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)腐蝕性氣體環(huán)境中的電纜與管線的敷設(shè)、接地與防雷系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的做法等進(jìn)行闡述并提出自己的思考。

腐蝕性環(huán)境;電氣系統(tǒng);安全技術(shù)

城鎮(zhèn)生活垃圾中，在居民端分揀難度最大、收置設(shè)備設(shè)置不當(dāng)、回收不及時(shí)最影響城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境的就是廚余垃圾。2019年12月，武漢市人群發(fā)生了新冠病毒的一定規(guī)模傳播，人類與新冠病毒的“戰(zhàn)疫”正式宣告打響，至今仍在不斷投入大量人力物力，無(wú)論發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展國(guó)家均未敢言全勝。在與新冠病毒搶奪生命的賽跑中，使更多人都了解到，廚余垃圾如不能及時(shí)收置轉(zhuǎn)化，不僅對(duì)城鎮(zhèn)居民的生活環(huán)境產(chǎn)生氣味上的影響，還會(huì)因?yàn)閺N余垃圾的處理不當(dāng)使得動(dòng)物接觸到只存在人體內(nèi)的病毒，給病毒一個(gè)到動(dòng)物體內(nèi)測(cè)試升級(jí)的機(jī)會(huì)。而廚余垃圾的完善處置，不僅末端處置環(huán)節(jié)中需要居民進(jìn)行認(rèn)真的分揀，有利于居民垃圾分類意識(shí)的養(yǎng)成，而且廚余垃圾的最后成品如腐熟有機(jī)肥相對(duì)于成分單純的無(wú)機(jī)化肥、對(duì)土壤更加友好，更符合我們建設(shè)環(huán)保型社會(huì)的理念。2020年4月，十三屆全國(guó)人大常委會(huì)第十七次會(huì)議審議通過(guò)了修訂后的固體廢物污染環(huán)境防治法，其中第五十七條明確提出“縣級(jí)以上地方人民政府環(huán)境衛(wèi)生主管部門負(fù)責(zé)組織開展廚余垃圾資源化、無(wú)害化處理工作”。2021年5月13日，國(guó)家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施發(fā)展規(guī)劃》的印發(fā)通知，為深入貫徹習(xí)近平總書記關(guān)于生活垃圾分類的重要批示指示精神，落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院決策部署要求，統(tǒng)籌推進(jìn)“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施建設(shè)工作。隨著生活垃圾處置建筑的建設(shè)日益增多。對(duì)于生活垃圾處置工藝，廚余垃圾處理是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，下面就廚余垃圾預(yù)處理車間這個(gè)具體應(yīng)用場(chǎng)景，淺顯地談?wù)勲姎庠O(shè)計(jì)工作中的一些具體做法和其中涉及的個(gè)人思考。

廚余垃圾資源化轉(zhuǎn)換方法主要有動(dòng)物轉(zhuǎn)換、生物轉(zhuǎn)換、物理化學(xué)轉(zhuǎn)換。此篇不討論以動(dòng)物轉(zhuǎn)換作為主要轉(zhuǎn)化工藝的廠房設(shè)計(jì)，主要討論以濕式發(fā)酵工藝為主的廚余垃圾預(yù)處理車間設(shè)計(jì)，此轉(zhuǎn)換方法也是國(guó)內(nèi)采用較多的轉(zhuǎn)換方法。以廣東某項(xiàng)目為例，由于廚余垃圾都以包裝袋形式封裝，須對(duì)塑料質(zhì)包裝袋進(jìn)行破解，因此在預(yù)處理系統(tǒng)前段首先設(shè)置了破袋機(jī)，便于物料輸送，然后經(jīng)生物質(zhì)破碎分離一體機(jī)實(shí)現(xiàn)分段出料的功能，第一段是粒徑12～50 mm的有機(jī)物料，第二段是不易打碎的柔性物質(zhì)（如薄膜塑料、玉米芯、玉米皮、毛筍殼）和部分惰性物體等雜物。再經(jīng)集分離破碎擠壓脫水于一體的設(shè)備，分離出未被分選出的輕物質(zhì)，同時(shí)對(duì)生物質(zhì)有機(jī)物料進(jìn)行破碎，得到有機(jī)漿料后通過(guò)擠壓實(shí)現(xiàn)固液分離、篩網(wǎng)分離出有機(jī)漿料的漂浮物。廚余垃圾預(yù)處理車間采用高壓噴霧系統(tǒng)，以達(dá)到控制逸散惡臭分子的目的，車間還設(shè)置了排風(fēng)風(fēng)機(jī)，使車間內(nèi)充盈氣體濃度不能形成爆炸性氣體環(huán)境。根據(jù)廚余垃圾預(yù)處理系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，本車間空氣中往往存在一定的化學(xué)活性介質(zhì)，如硫化氫（HS）、氨氣（NH）、胺類、有機(jī)酸性氣體等，機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期使用后主要面對(duì)腐蝕、報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)，增加了企業(yè)的日常維護(hù)開銷，影響了建筑物的安全使用壽命。

介質(zhì)對(duì)建筑材料長(zhǎng)期作用下的腐蝕性可分為強(qiáng)腐蝕、中腐蝕、弱腐蝕、微腐蝕四個(gè)等級(jí)。常溫下，氣態(tài)介質(zhì)建筑材料的腐蝕性等級(jí)可根據(jù)介質(zhì)濃度和環(huán)境濕度兩個(gè)指標(biāo)確定。以舉例項(xiàng)目為例，平均相對(duì)濕度為77%，因在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中主要關(guān)注和監(jiān)測(cè)排放氣體，因此車間內(nèi)氣體介質(zhì)濃度并沒(méi)有準(zhǔn)確的運(yùn)行數(shù)據(jù)，只能由GB/T 50046-2018《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》表3.1.4查表可知，對(duì)鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土及鋼材而言，廚余垃圾預(yù)處理車間的環(huán)境按照中腐蝕環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。

因目前建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限多為50年，而后期維護(hù)保養(yǎng)頻次根據(jù)建筑物最終運(yùn)營(yíng)單位的規(guī)章制度執(zhí)行，保養(yǎng)頻次多有不同。故此篇在不考慮后期維修養(yǎng)護(hù)頻次的情況下，出于盡量延長(zhǎng)電氣設(shè)備使用年限的目的，對(duì)廚余垃圾預(yù)處理車間的電氣設(shè)備選型進(jìn)行論述。

因本車間環(huán)境內(nèi)存在的化學(xué)活性介質(zhì)能夠與鋁芯電纜中的鋁產(chǎn)生反應(yīng)，并且本車間廠房對(duì)電纜架設(shè)重量沒(méi)有過(guò)多要求，氯乙烯護(hù)套又有優(yōu)良的耐大多數(shù)工業(yè)用化學(xué)品腐蝕的特性，故廚余垃圾預(yù)處理車間內(nèi)主要選用常規(guī)交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套銅芯電力電纜進(jìn)行敷設(shè)，導(dǎo)線選用銅芯聚氯乙烯絕緣電線。由上文中車間的環(huán)境分析可知，廚余垃圾預(yù)處理車間內(nèi)不會(huì)存在高溫環(huán)境，故可采用難燃剛性塑料管明敷布線，但考慮到車間設(shè)備經(jīng)常震動(dòng)容易使塑料管變形、日常操作人員對(duì)操作面潔凈度的要求，及偶爾用作公眾環(huán)保教育參觀用途時(shí)車間美觀要求，故多采用金屬鋼管暗敷進(jìn)行布線。采用橋架布線時(shí)，因金屬橋架于車間內(nèi)裸露敷設(shè)，與空氣內(nèi)化學(xué)活性介質(zhì)形成的氣霧接觸比較充分，故在廚余垃圾預(yù)處理車間進(jìn)線橋架布線時(shí)最好選用高分子合金橋架或玻璃鋼橋架、不銹鋼橋架、熱浸鋅橋架，根據(jù)業(yè)主偏好，實(shí)際中多采用玻璃鋼橋架。車間內(nèi)污染物多以氣霧形式存在，考慮到后期清潔難度及橋架自身材料限制，網(wǎng)狀橋架托盤清潔難度明顯高于梯式托盤橋架及無(wú)孔式托盤橋架。個(gè)人認(rèn)為不宜采用網(wǎng)狀橋架托盤、多孔式托盤橋架，比較適用梯式托盤橋架及無(wú)孔式托盤橋架，配合選配橋架蓋板對(duì)冷凝的污染物防護(hù)效果更佳。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，需根據(jù)實(shí)際工程情況、綜合考慮電纜散熱，最終確定選用梯式托盤橋架或無(wú)孔式托盤橋架。

廚余垃圾本身的氣味較易吸引小動(dòng)物，且根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)部分項(xiàng)目地區(qū)存在一定鼠患風(fēng)險(xiǎn)，雖工藝設(shè)備多采用高位進(jìn)料、且后期在車間各內(nèi)部均會(huì)設(shè)置一定的鼠藥投放點(diǎn)，但處理設(shè)備使用過(guò)程中難免出現(xiàn)殘?jiān)z撒，如項(xiàng)目處于鼠患較嚴(yán)重地區(qū)，可選用防鼠嚙及真菌侵蝕的外護(hù)層的電纜型號(hào)，或在后期將電纜表面再用化學(xué)方法防鼠涂料進(jìn)行處理。廚余垃圾車間設(shè)計(jì)時(shí)埋地敷設(shè)電纜進(jìn)線盡量采用鎧裝電纜，電纜進(jìn)線入口位置應(yīng)設(shè)置防水板，此舉可有效防止老鼠從電纜井順著電纜竄入室內(nèi)。敷設(shè)電氣線路的橋架或鋼管，于室內(nèi)高位穿出室外時(shí)，所穿過(guò)的不同區(qū)域之間墻壁孔洞，應(yīng)采用非燃燒材料嚴(yán)密封堵，除為了滿足防火要求外，還可以防止附近樹木上爬行類動(dòng)物如蛇類等順著戶外電纜敷設(shè)引進(jìn)室內(nèi)。并且考慮到防水性能，橋架及套管向墻外傾斜小于等于15°。

防雷與接地部分接地材料的選擇，多出于工程經(jīng)驗(yàn)及節(jié)材考慮，廚余垃圾預(yù)處理車間利用柱下基礎(chǔ)梁底部2根≥?16 mm鋼筋作為接地極裝置，并在與柱交匯處與柱內(nèi)電氣筋焊接連通。該建筑的工作接地，防雷接地和保護(hù)接地共用一組接地裝置。接地電阻須小于1 Ω，當(dāng)不能滿足時(shí)應(yīng)加打人工接地體。接地極采用熱鍍鋅角鋼L50 mm×5 mm，L=2 500 mm。接地極打入室外地坪下0.8 m。舉例的項(xiàng)目位于廣東地區(qū)，常年溫濕度相對(duì)較高，土壤含水量較大，接地電阻較小，土壤腐蝕性較高，其余工程常選用銅材做室外接地，而就舉例項(xiàng)目而言，因?yàn)镚B/T 21714.3-2015已指出考慮到環(huán)境污染，不能采用鉛及鉛包鋼材料，且考慮化學(xué)活性氣霧在周邊土壤中的滲透，根據(jù)GB50057—2010中5.1.1表可知硫化物會(huì)增加銅及地電鍍銅鋼做防雷裝置時(shí)的腐蝕性，故最好采用不銹鋼材料或熱鍍鋅扁鋼材料做接地材料。建筑內(nèi)各電氣裝置外露導(dǎo)電部分及設(shè)備金屬外殼、給排水管、采暖通風(fēng)管、電纜橋架等在進(jìn)入樓內(nèi)時(shí)應(yīng)不小于兩處與接地干線連接。

使用混凝土屋面的第三類防雷建筑除了出于工程經(jīng)驗(yàn)及節(jié)材考慮，常規(guī)采用屋面板內(nèi)≥?8 mm的水平雙向鋼筋連接成≤24 m×16 m或20 m×20 m網(wǎng)格作接閃網(wǎng)，當(dāng)在屋頂外檐有屋頂欄桿時(shí)，且屋頂欄桿滿足規(guī)范要求時(shí)，如舉例項(xiàng)目中屋頂欄桿采用不銹鋼材質(zhì)φ62 mm、即符合規(guī)范要求不銹鋼材質(zhì)最小截面50 mm亦可以使用屋頂欄桿作為接閃器。突出屋面的所有金屬管道、支架、設(shè)備外殼、煙囪等，也應(yīng)均與接閃帶可靠焊接。所有出屋面設(shè)備，均需在其配電箱中設(shè)置浪涌保護(hù)器。

廚余垃圾預(yù)處理車間的室內(nèi)照明應(yīng)充分利用自然光，在建筑專業(yè)設(shè)計(jì)已增加采光面積、提高采光系數(shù)、選用透光率高的玻璃天窗的基礎(chǔ)上，選用壽命較長(zhǎng)、光效大于1 00l m/W的LED燈具，于屋頂管吊安裝?？紤]到車間內(nèi)部清潔難度較大，不建議采用選用格柵型燈具，及LED燈珠貼片只進(jìn)行覆膜防護(hù)的開敞型燈具，應(yīng)選用燈具光通維持率較好，如反射板選用蒸鍍銀反射材料和光學(xué)多層膜反射材料的燈具。當(dāng)前期投資建設(shè)金額較為充裕、后期人工工資增長(zhǎng)預(yù)期較高時(shí)，可對(duì)燈具進(jìn)行分組自動(dòng)調(diào)光、設(shè)置巡檢路線人員跟隨調(diào)光、工作維護(hù)時(shí)段燈具自動(dòng)啟用等交互式調(diào)光設(shè)計(jì)。

當(dāng)土建專業(yè)依照工藝要求設(shè)置可以進(jìn)行人員維護(hù)的設(shè)備基坑時(shí)，需要另行增設(shè)局部照明。因基坑實(shí)際使用時(shí)不會(huì)直接噴水對(duì)基坑進(jìn)行清洗，屬于潮濕環(huán)境，需提高設(shè)備防護(hù)等級(jí)。例如基坑深度為-3.0 m，應(yīng)盡量將燈具吸頂，當(dāng)燈具吸頂安裝時(shí)燈具距離地面超過(guò)2.2 m可采用220 V交流電壓，防護(hù)等級(jí)為IP54防腐性較好的防水防塵燈，如基坑頂部如有設(shè)備安裝，另需躲避設(shè)備安裝孔進(jìn)行燈具的配線。因現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備限制，燈具安裝在人員能夠觸摸到的位置，如燈具壁裝，不僅需要選用更高防護(hù)等級(jí)的防水防塵燈，基坑內(nèi)部的照明屬于潮濕場(chǎng)所照明，需要使用特低電壓進(jìn)行供電，電源電壓不得大于24 V，最低使用IP54的防護(hù)等級(jí)燈具，并且考慮到入口可能操作失誤關(guān)合的現(xiàn)象，照明開關(guān)應(yīng)設(shè)在入口爬梯右手側(cè)位置，有條件可以設(shè)置感應(yīng)控制。

我們生活在一個(gè)消費(fèi)主義盛行的時(shí)代，每年許多的購(gòu)物節(jié)中我們都在一波波“買買買”的聲浪中沖昏頭腦購(gòu)入了很多物品，在“美味佳肴擺滿桌才是熱情、好客”的老習(xí)慣下烹飪了過(guò)多的食物，這些東西并不是因?yàn)槔吓f、喪失了原本的功能就被運(yùn)往垃圾站，而是因?yàn)槿藗儗?duì)更好的生活的不斷追求、甚至是超出自身能力的追求被送往垃圾站。如果說(shuō)在時(shí)代浪潮的裹挾下，如果在惜物方面我們無(wú)法做的更好，那就讓我們?cè)谑顾麄冊(cè)俅螕Q發(fā)新生的處理工廠中，投注更多心血，重現(xiàn)它們的價(jià)值。

出于對(duì)項(xiàng)目全生命周期的考慮，若想使廚余垃圾處理項(xiàng)目使用時(shí)間更長(zhǎng)，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中維護(hù)費(fèi)用及頻次更低，設(shè)備使用環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估更為安全，人員操作更為便利，需要我們的廣大設(shè)計(jì)人及施工單位從工程設(shè)計(jì)的各方面出發(fā)，針對(duì)細(xì)節(jié)做法，進(jìn)行更加長(zhǎng)期地思考及借鑒先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，為建筑工程的施工提供更科學(xué)合理的解決方案。

[1] GB/T 50046-2018.工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] GB 50217-2018.電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3] GB50057-2010.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（4版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2018.

（China Urban Construcoion Design & Research Institute， Beijing? 100120）

Based on the specific application of a food waste pre-treatment plant，the approach to the laying of cables and pipes，earthing and lightning protection systems，lighting systems，etc in corrosive gas area is described and reflected upon.

corrosive area;electrical s`ystems;safety technology