云南某炼油项目抗爆中心控制室空调系统设计

云南某炼油项目抗爆中心控制室空调系统设计
摘要：着重介绍了该项目抗爆中心控制室的空调系统的组成以及空气处理过程，并结合GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》，介绍了该项目了的新风、排风系统以及抗爆阀的相关要求。

文中指出了设计过程中一些需要注意的问题。

关键词：抗爆中心控制室机柜间恒温恒湿风管电加热器抗爆阀
一、工程概况
该炼油项目位于云南昆明，中心控制室为单层抗爆建筑，建筑面积为401.5m2。

本中心控制室为一个小型控制室建筑，相关配套包括：空调机房、机柜间、外操室、工程师站、UPS室、工具室、卫生间，建筑平面图详见图1。

其中机柜室和UPS室很少有人，人员活动主要集中在工程师室和外操室。

二、设计参数
空调室外设计计算参数选取云南昆明地区的设计参数，重要房间的室内设计参数见表1。

走廊、工具间、空调机房以及卫生间不控制温、湿度，只考虑排风。

表1 房间室内计算参数
三、空调系统
在中央控制室内，主要空调负荷分布在机柜间，而机柜间对温湿度要求很高，要求恒温恒湿才能保证机柜间长期稳定运行，因此空调系统采取一次回风恒温恒湿空调系统。

该系统处理过程为：室外新风经过化学新风净化机处理后，同各房间内的回风混合后，送入恒温恒湿空调机组，经该机组处理后的空气经送风管送入各个房间。

空调冷源采用直接蒸发式空调机组，冷媒采用R407C环保型制冷剂。

空调机组同时辅以电加热，加湿方式为电极加湿，该加湿过程为等温加湿过程。

为保证机柜间稳定运行，空调机组考虑备用。

本空调系统夏季空气处理过程见图2，冬季空气处理过程见图3。

图2 夏季空气处理过程图3 冬季空气处理过程
图中各状态点分别为：N为室内设计状态点，C为混合状态点，W为室外设计状态点，S为送风状态点，D为机器露点，J为冬季电加热后状态点。

在冬季，空调室外计算温度为1℃，可不设新风预热可直接与室内空气混合，且不会产生水雾；在夏季，空调室外计算温度为25.8℃，空调室外日平均温度为22℃，这比室内设计温度还要低，经过计算空调冷负荷发现，空调冷负荷主要用于消除室
内的设备发热，而设备发热量最大的是机柜间，为15kW。

这就使得机柜间的送风量占总送风量的55%，而外操室和工程师室这两个人员较多的区域则送风量不多，这就使得在冬季工况室内达不到设计温度，因此需要增加风管电加热器。

风管电加热器设在这两个房间的送风管上。

中心控制室空调设备包括：1台斜流风机（送新风），1台化学新风净化机，2台恒温恒湿空调机组（1用1备），以上设备均设在空调机房内；1台用于排风的斜流风机设置在卫生间吊顶内；3个电动风阀，1个设在新风入口风管上，1个设在空调机房排风出口风管上，1个设在卫生间排风出风口风管上；2个风管电加热器。

新风口处设置可燃、有毒气体探测器，可燃、有毒气体溶度超标时，关闭该电动风阀，并连锁关闭化学新风净化机以及排风机，但恒温恒湿空调机组还能正常运行，以保证室内温、湿度的要求。

四、新风、排风系统
1.新风系统
中心控制室属于封闭式工作环境，整个建筑物没有外窗，通过外门直接与室外连通，外门为抗爆门。

在封闭式的环境下，工作人员的呼吸问题以及设备运行需求均是重点考虑问题。

中心控制室所在的室外环境一般比较恶劣，会有可燃、有毒、难闻的、带腐蚀性的化学气体，为保护机柜间重要设备不受腐蚀，因此需要维持中心控制室室内一定的正压。

以上这些都要求中心控制室必须有一定的新风量，且要满足工作人员机体需求，同时还要满足设备运行要求。

根据GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》的相关要求，结合本工程实际情况通过结算，最后确定新风量为1319m3/h。

因室外空气含有可燃、有毒、难闻的、带腐蚀性的化学气体，新风送入室内必须经过净化，这点在GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》中有明确的要求，为此，新风系统设计1台卧式空气净化机处理室外新风，气体滤料采用一层300mm厚活性炭和一层300mm厚活性氧化铝，在气体滤料前后分别设初效空气过滤器和中效空气过滤器，保护气体滤料和净化通过气体滤料的空气。

2.排风系统
为保证重要房间室内正压，空调回风量应比送风量小，多余的风量就会通过门缝渗入到正压较小的房间或室外。

具体渗透流向如下：机柜间和工程师室渗入到外操室，外操室再渗入到走廊；UPS室渗入到走廊；走廊渗入到前室，前室渗出到室外。

此处需要指出的是，通过门缝渗出的很有限，如果多余的风量过大，需要设置余压阀，不然正压房间的门将很难打开。

由于通过抗爆门的门缝渗出到室外的风量很少，且卫生间、工具间以及空调机房均需要排风，因此需设置一套排风系统将室内多余的风排至室外。

排风系统只在空调机房、工具间以及厕所设至排风口，由于以上3房间没有设置送风口，以此在它们的门上均设置百叶风口，方便从走廊补风。

经计算，排风量为1000
m3/h。

需要指出的是，中心控制室作为一个封闭的建筑，为维持整个中心控制室相对室外为正压，因此排计算出来的排风量应小于新风量。

3.建筑开孔及抗爆阀
中心控制室为抗爆结构，建筑外墙为抗爆型钢筋混凝土，以抵御外部爆炸产生的冲击波。

空调系统需要在建筑外墙上开洞以便从室外引进新风，同时排风。

这就破坏了建筑的抗爆能力，因此需要在开洞部位设置抗爆阀。

根据GB 50779-2012《石油化工控制室抗爆设计规范》中的要求，抗爆阀应确保在建筑外发生爆炸时自动关闭，并且当外部空气压力恢复正常时又能自动复位。

本工程抗爆阀采用国外进口的高性能抗爆阀，其关闭时间为1.1ms（以10bar压力为例），单个阀体通风量为500m3/h。

因此，新风口需要3块阀体，排风口需要2块。

此处需要强调的是，在计算开孔尺寸时，按风速计算出开孔面积后，需要按抗爆阀的尺寸以及抗爆阀的组合方式去校核开孔尺寸是否合适，以避免抗爆阀不能完全盖住开孔。

五、结语
抗爆中心控制室由于其建筑结构以及室外空气环境特点，决定其空调系统有别于一般的空调系统，需要设计者们认真对待。

设计中应根据冷负荷分布以及室外参数等条件，设定送风点的温度，反复进行风量平衡计算；另外还要注重细节性的设计，如设置余压阀、抗爆阀和风管电加热器的选型；还有本文尚未提及空调控制系统。

本项目空调系统尚有不完善的地方欢迎批评指正。

参考文献
[1] 中华人民共和国.石油化工控制室抗爆设计规范[S].中国计划出版社，2012
[2] 杨丹，杨海忠，沙帅.石化现场机柜间空调系统设计要点[J].煤气与热力，2012（06）。