固體廢棄物綜合處理中心通風空調設計

陳東哲，陳朋飛，龔蓂杰

（廣東省建筑設計研究院，廣東廣州510010）

固體廢棄物綜合處理中心通風空調設計

陳東哲，陳朋飛，龔蓂杰

（廣東省建筑設計研究院，廣東廣州510010）

基于廣州某固體廢棄物處理中心的工程設計經驗，對其暖通設計進行總結。闡述了垃圾坑、滲濾液區等的除臭系統，灰渣坑的除塵系統，鍋爐間、汽機間等的通風系統及主廠房的空調系統設計，對空調系統進行了方案比較，供廣大同行參考。

固體廢棄物；除臭；除塵

0　引言

近年來城市化進程不斷加快，廢棄物的產量大量增加。如何變廢為寶，在對城市環境影響盡量小的原則下處理這些廢棄物成為人們關注的焦點。固體廢棄物處理中心作為一種新型工業建筑應運而生。

固體廢棄物處理中心的主廠房內通風、除臭和空調系統的合理有效性對于保障工作人員的健康，實現電廠的節能、安全運營都具有重大意義。目前，國內外研究中對其暖通設計方面的總結性文獻較少。筆者參與設計了廣州市某固體廢棄物處理中心的暖通設計工作，在此對其做以總結，供同行參考。

固體廢棄物處理中心暖通設計內容包括除臭防臭系統，除塵系統，防排煙系統，平時、事后、事故通風系統，空調系統等，本文將對各主要功能區的暖通設計加以總結。

1　除臭防臭系統

嚴格地講，該系統屬于通風系統的類別。但是，對于固體廢棄物處理中心來說，設計可靠地除臭防臭系統非常重要。因此，以下將其單獨列出進行闡述。

除臭防臭系統的設計應該是工藝、暖通、景觀、建筑等各個專業密切配合完成的，其設計遵循以下原則：

（1）根據各個不同區域惡臭的程度、特點等采取不同的治理措施；

（2）對于有人的場所應保持正壓防臭；

（3）根據焚燒爐的不同運行情況采取不同的治理措施；

（4）技術成熟、經濟合理、自動化程度高、系統可靠性高。

下表對固體廢棄物處理中心的惡臭點分布、特征、及防臭、除臭措施進行歸納[1]。

廠區道路設計由道路專業負責，其余四個區域的除臭防臭都與暖通專業相關，分別介紹如下：

表1　惡臭點特征及控制方法

1.1垃圾坑和垃圾卸料大廳

垃圾坑和鍋爐煙氣是垃圾焚燒發電廠內產生廢氣的兩個主要部位。垃圾坑一般采用機械排風，從垃圾卸料門處自然進風的通風方式。垃圾焚燒爐正常工作時，其一次風機從垃圾坑頂部吸風，成為鍋爐助燃空氣，將惡臭氣體燃燒分解，垃圾卸料門處自然進風，保持垃圾坑內為負壓狀態。垃圾焚燒爐正常工作，一次風機可引起垃圾坑內換氣次數為1～2次。垃圾焚燒爐低負荷運行或停爐檢修時，抽取的風量不能維持開啟卸料門洞進風風速在0.6～1.0m/s，為避免臭氣聚集外溢，設計旁通系統，如圖1所示[2]。臭氣經過除臭裝置處理達標后高空排放。確保在垃圾焚燒爐工作和停運時，垃圾坑內總是保持負壓狀態。關于除臭風量的計算目前國內相關規范尚沒有統一規定，按照現行垃圾發電廠的運營經驗，一般為保證垃圾坑內30～40Pa負壓[1]，可將除臭風量取為垃圾坑換氣次數的1.5次/h。

目前，固體廢棄物處理中心常用的物理性除臭方法是采用活性炭吸附。相對于其他除臭方法，活性炭吸附裝置單機容量大、吸附效果好、技術成熟可靠，其缺點是更換或再生的成本較高。目前國內的固體廢棄物處理中心大都采用活性炭吸附裝置進行除臭。

另一方面，由于垃圾長時間堆積發酵將產生可燃氣體，存在燃燒爆炸危險，故垃圾坑還需設置事故排煙系統，排煙量一般按照60m3/（m2·h）計算。

一般來說，垃圾坑的除臭與排煙量大致相當，可將除臭和排煙風管共用以減少管材的投資，通過電動密閉風閥切換，如圖2所示。共用風管在穿越墻體、樓板處，設常開280℃排煙防火閥，風管在進入除臭設備前分成兩路，一路接除臭設備，另一路接排煙風機。除臭設備入口依次設常閉電動密閉風閥、常開70℃防火閥。排煙風機入口設常閉280℃排煙防火閥。除臭、排煙系統平時關閉，排煙時，中控室遠程開啟280℃排煙防火閥，連鎖排煙風機運行，此時除臭系統關閉。

需要指出的是，由于垃圾坑的除臭風管與排煙風管共用，故只能采用耐高溫的鋼管或鋁鎂合金板（含鎂量不低于2.35%），而不能采用玻璃鋼風管。根據目前相關電廠的經驗，在共用鋼管上采用良好的刷漆防腐措施，也可以有效保證風管壽命。

垃圾卸料大廳內由于垃圾車滴液、垃圾掉落，存在沉積性臭氣。為防止臭氣通過卸料大廳門外溢，垃圾卸料大廳應形成封閉的微負壓環境，入口處設置貫流空氣幕。垃圾卸料門的開啟由中控室監測，與卸料信號聯鎖，可減少垃圾坑的暴露時間。另外，應設置水沖洗設施和植物除臭劑噴灑裝置消除異味。

1.2滲濾液區

圖1　垃圾坑通風原理圖

圖2　除臭排煙系統原理圖

滲濾液區包括滲濾液池、滲濾液溝及滲濾液泵操作間，都是產生嚴重臭味的部位，且該區域需要進入工作人員進行維護，故可靠的通風除臭措施至關重要。為防止臭味外溢，應保持其內部為負壓狀態。由于這些功能區一般均低于地面標高，所以在設計時應采用機械排風和機械補風，排風量按不小于12次/h換氣次數計算，補風量不小于排風量的50%。且滲濾液池、滲濾液溝及滲濾液泵操作間宜共用一套排風系統，統一排至垃圾坑內，如圖1所示，補風引至室外。

垃圾坑、滲濾液收集區都是產生臭氣的部位，一般滲濾液區產生的臭氣直接通過排風機排入垃圾坑內，垃圾坑內的臭氣被鍋爐的一次風機抽取成為助燃空氣。在設計時應做關于鍋爐一次風機吸風量、滲濾液區通風量、垃圾坑排風量及垃圾大廳卸料門補風量的通風平衡分析。現舉例說明該區域的風平衡分析方法，假定垃圾坑內密閉區域的體積為5.2萬m3，滲濾液池、滲濾液溝及滲濾液操作間按12次/h換氣次數計算得到的排風量為2.5萬m3/h，補風量為1.3萬m3/h，則滲濾液區將從垃圾坑補充1.2萬m3/h風量，其實際排入垃圾坑內的空氣量為1.3萬m3/h。若鍋爐設置兩臺一次風機，每臺一次風機風量（MCR）點為5.39 Nm3/h，換算到當地年平均溫度（23℃）下的風量5.85萬m3/h，兩臺一次風機總風量為11.7萬m3/h，當兩臺風機全開時可維持垃圾坑內約1.8次換氣次數；當僅開啟一臺一次風機時僅能維持垃圾坑內約0.9次的換氣次數；當停爐檢修一次風機不開啟時，可開啟活性炭除臭裝置，當其除臭風量為9.7萬m3/h時可維持垃圾坑內1.5次的換氣次數。

具體風量平衡分析如下：

當兩臺一次風機開啟時：

一次風機吸風量11.7萬m3/h =垃圾坑排風量11.7萬m3/h=由滲濾液區排風量1.3萬m3/h+卸料大廳入口補風量10.4萬m3/h

當一臺一次風機開啟時：

一次風機吸風量5.85萬m3/h =垃圾坑排風量5.85萬m3/h=由滲濾液區排風量1.3萬m3/h+卸料大廳入口補風量4.55萬m3/h

當停爐檢修時：

除臭裝置排風量9.75萬m3/h =垃圾坑排風量9.75萬m3/h=由滲濾液區排風量1.3萬m3/h+卸料大廳入口補風量8.45萬m3/h。

從以上分析可以看出，當僅有一臺一次風機開啟時，垃圾坑內的換氣次數為0.9次，此時若直接開啟除臭風機，活性炭的消耗量大、成本高。因此，在垃圾坑設有害氣體濃度實時監測裝置，將其與除臭風機連鎖控制，當氣體濃度高于設定值時，則啟動除臭風機，利用除臭風機入口風閥開度增加抽風量，維持垃圾坑必須的負壓，這樣可以有效減少系統的運營成本。

在滲濾液區的設計時還需注意以下問題：

（1）由于滲濾液中同時含有NH3-N，BOD5等可燃性氣體，及鹵代芳烴、重金屬和病毒等腐蝕性氣體和污染物，故選擇防腐防爆風機。

（2）為提高系統的可靠性，排風機均一用一備，風機設兩路電源供電。風機的啟停由中控室控制，當有工作人員進入或通過可燃氣體探測器探測到可燃氣體濃度超標時，風機聯鎖啟動[3]。

（3）滲濾液區的排風中含有腐蝕性氣體，其排風管宜采用玻璃鋼風管，不宜采用鋼管。

（4）在土建風井及排風、補風金屬支管銜接處設70℃防火閥及手動密閉風閥，在設備停運檢修時手動關閉閥門。

（5）排風管道應盡量簡短，注意送排風的氣流組織，避免惡臭氣體的聚集形成死角。

（6）該區域可燃氣體濃度高，盡量不要布置風機及燈具等用電設備，否則發生爆炸的危險性大。

1.3灰渣坑

灰渣坑內儲存有鍋爐內焚燒后的灰渣，其中有部分有機物未完全燃燒，可能有輕微的異味且空氣含有水汽及粉塵，渣坑內的空氣質量差。渣坑可以通過機械排風，進行全面通風換氣，抽取的風有兩個去處：1）被二次風機抽取，送入焚燒爐內，經過二次風機送入焚燒爐二次燃燒，但由于空氣含濕量太大，水蒸氣較多，送入焚燒爐內會大大降低其熱值；2）通過濕式除塵器處理后高空排放，將濕式除塵器內的污水則排至渣坑。以上兩種方法，法一具有其局限性，實際工程中多采用法二。排風量按換氣次數4次/h計算。

為防止除塵風管內風速過小造成粉塵沉降、聚集甚至堵塞，應注意除塵風管內最低風速的要求，且在容易積灰的異形管附近應設密閉清掃空。除塵風管宜垂直或傾斜敷設，支管宜從主管上面或側面連接，三通夾角宜采用15°～45°。具體規定參考《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003）。

1.4控制室、走道等

控制室、走道等處是人員長期出現的區域，為了保證此區域的空氣質量，應保持該區域正壓，在垃圾坑與控制室、走道等銜接處設過渡間，過渡間采用雙層密封門，采用機械通風方式維持20-30Pa的正壓。對于控制室，一般采用機械送風和機械排風的方式，送風量按人員所需最小新風量計算，排風量取為送風量的80%或按維持室內10～15Pa正壓計算。

2　通風系統

這里所說的通風系統僅包括為了排除余熱、余濕的焚燒間、汽機間、化學建筑等功能區或房間，不包括控制室等的空調送排風，以及垃圾坑的除臭系統等。

2.1鍋爐焚燒間、尾氣處理間、汽機間、除氧間

鍋爐間、尾氣處理間采用避風天窗自然通風加屋頂風機機械通風相結合的方式，由設置在鍋爐間、尾氣處理間低位側墻防雨百葉風口或外窗自然進風。排風量計算只靠考慮排除余熱。汽機間和除氧間主要布置汽輪發電機組、高低壓加熱器、給水泵、除氧器等熱力設備和管道及廠用電氣設備。發熱量較大，設計時應考慮同時排出余熱量和余濕量。余熱量和余濕量按工藝要求確定。

2.2化學建筑

化學水處理設備間存在酸堿泄露及揮發，具有強腐蝕性和刺激性，應設置可靠的通風措施。一般酸庫及酸計量間應設置換氣次數不小于15次/h的機械通風裝置。室內空氣嚴禁循環使用。電動機應采用全封閉型。若酸堿共庫（間）時，室內應設置換氣次數不小于10次/h的機械通風裝置。由于酸的密度大于空氣，所以上述兩種排風系統的室內吸風口均應設置在下部，風口底部距地面0.3～0.1m。其通風裝置應采取防腐措施。

對于產生有毒、有異味等有害氣體的化驗室和試驗室應設置通風柜及機械排風裝置、換氣次數不宜小于6次/h。

汽水取樣間的濕盤間宜按換氣次數不小于10次/h設置排除室內余熱和余濕的機械通風裝置。汽水取樣間的干盤儀表式宜設置空調裝置。

2.3電氣建筑

電氣建筑包括高、低壓配電間，高壓變頻器室，蓄電池室，柴油發電機房，出線小室，直流屏間，電梯機房等。

蓄電池室分為防酸隔爆式和免維護式兩種。前者應采用機械通風，通風換氣量應按室內空氣的最大含氫量（按體積計算）不超過0.7%計算，且換氣次數不應小于6次/h。室內應維持負壓，當采用機械進風、機械排風時，排風量應比送風量大10%。后者應保證夏季室內溫度不超過30℃，否則宜設置具有防爆性能的空調裝置，并應避免空調送風口直吹蓄電池。還應設置換氣次數不小于3次/h的事故排風裝置[4]。

出線小室、直流屏間和電梯機房均設置機械排風、自然進風，通風量按換氣次數不小于10次/h計算。

其余電氣建筑的通風空調設計與普通公共建筑或民用建筑基本相同，在此不再贅述。

3　空調系統

主廠房內需要設置空調的房間有各類控制、檢測、分析室，電子間/繼保室，高低壓配電間，高壓變頻器室，門廳等。空調區域的室內設計參數見表2。

表2　空調區室內設計參數

筆者參與設計的發電廠主廠房的總空調冷負荷為1010kW。在方案設計階段，參考國內相關工程案例的經驗，設計了以下兩種方案：

方案一：空氣-水系統，空調主機采用兩臺520kW螺桿式冷水機組，置于主廠房制冷站內；冷凍水供、回水溫度為7/12℃；冷卻水進出水溫為32/37℃；冷凍、冷卻水泵放于制冷站內；冷卻塔放于主廠房的屋面。需要指出的是，由于使用時間和空調區域的分布等原因，采用該方案時，中控室、電子間-繼保室、煙氣檢測室、垃圾吊車控制室等部分房間仍采用多聯機或分體空調。

方案二：多聯機+分體空調系統。其中門廳、控制室及電子設備間采用智能多聯中央空調加獨立新風系統，煙氣檢測室、垃圾吊車控制室、化驗室設置冷暖型分體空調。為保持控制室內維持正壓環境，設置一臺送風機組，輸送凈化后的新鮮空氣。電氣用房設置分體空調，用于夏季降溫。

表3　空氣-水系統與多聯機+分體空調系統比較

上述兩種方案都可以方便的進行各空調區溫度的獨立調節，其各自主要的優缺點比較見表3。

目前，上述兩種方案在國內相關工程中都有采用。筆者對這兩種方案做了造價分析，得到兩個方案的分部分項工程費分別為190.5417萬元、193.4071萬元，相差僅3萬元。這與我們傳統中認為的多聯機系統初投資高相悖，原因在于：

（1）由于工藝的要求，空調區域比較分散，采用空氣-水系統時，冷水管道布管較長，輸送能耗較高；

（2）空調面積不大，如采用空氣-水系統仍然需要整套冷水制備、輸送系統及相應的冷卻水系統等；

（3）由于使用時間等原因，即使門廳等采用空氣-水系統時，中控室、垃圾吊車控制室等仍需要采用多聯機或分體空調。

另外，對上述兩種系統的輸入功率進行比較，得到滿負荷運行時空氣-水系統的輸入功率為512kW，多聯機+分體空調方案為326kW，兩者相差36%。主要原因在于空氣-水系統的冷水機組是用電大戶，冷卻水泵、冷凍水泵的功率也不容小視。

基于上述原因，經過與工藝、建筑等專業溝通，向業主推薦了多聯機+分體空調方案，將室外機放在屋面和屋頂花園處，可取消空調機房，該方案獲得業主及評審專家的認可。固體廢棄物處理中心作為工業建筑，有其相對固定的空間布局，以保證功能性和降低總成本為主，兼顧美觀性，多聯機+分體空調方案初投資不比空氣-水系統高太多，但多聯機系統的運行成本比集中式中央空調系統低[5]。因此，推薦固體廢棄物處理中心主廠房的空調系統采用多聯機+分體空調的方案。

4　結語

根據實際工程的設計經驗，對固體廢棄物處理中心的通風空調設計進行了總結：

（1）除臭防臭系統是固體廢棄物處理中心可靠運行的重要保證，對于暖通專業要做好垃圾坑、垃圾卸料大廳與滲濾液區的除臭防臭設計，應進行詳細的風量平衡分析，確保在一次風機的各種運行狀況下，臭氣能夠得到有效控制。

（2）對灰渣坑的除塵系統及鍋爐焚燒間、汽機間、化學建筑、電氣建筑等的通風系統設計進行了介紹，包括通風系統的形式，通風量的計算和管路設計需要注意的問題等。

（3）對空調系統進行了方案對比，對比了空氣-水系統和多聯機+分體空調兩種方案，列出了各自的優缺點，推薦固體廢棄物處理中心主廠房的空調系統采用多聯機+分體空調。

我國近十多年來固體廢棄物處理中心的工程日益增多，但相關技術規范還不是很完善，一些做法尚沒有權威可靠的指導性文件，僅是憑借目前一些已經運營項目的經驗來進行設計。本文根據相關的設計經驗，對其暖通設計的相關內容加以總結，希望能夠起到拋磚引玉的作用，供廣大同行參考并指正，也期待相應的國家標準及技術規程更加完善。

[1]艾慶文，李先旺.垃圾焚燒發電廠通風除臭設計[J].暖通空調，2011，41（6）：72～75.

[2]劉永明.城市垃圾焚燒發電廠暖通設計[A].第2屆中國勘察設計協會建筑環境與設備專業委員會大會文集[C].2007，37：232～234.

[3]鞠紅.垃圾焚燒發電廠防臭處理研究[J].電力勘察設計，2005，64～67.

[4]DL/T 5035-2004.火力發電廠采暖通風與空氣調節設計技術規程[S].

[5]陸亞俊，馬最良.暖通空調[M].2版.北京：中國建筑工業出版社，2008.

Ventilation and Air Conditioning Design for Solid Waste Comprehensive Treatment Center

CHEN Dong-zhe，CHEN Peng-fei，GONG Ming-jie
（Architectural Design and Research Institute of Guangdong，Guangzhou 510010，China）

Made a summary about HVAC design of a solid waste comprehensive treatment center based on experience in engineering.It introduced deodorization system of garbage pit and leachate zone，dedusting system of ash pit，ventilation systems of boiler room and turbine，meanwhile it elaborated the air conditioning system of factory building，and compared air-conditioning systems.They would be references for the majority of peers.

solid waste；deodorization；dedusting

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.05.016

TU83

B

2095-3429（2015）05-0070-05

陳東哲（1975-），男，福建人，本科，高級工程師，主要從事暖通空調設計、運行管理等工作。

2015-09-02

2015-10-11