石油化工抗爆控制室的暖通空調設計

蘇釗(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250001)

0 引言

隨著石油化工行業的飛速發展，抗爆控制室作為石化行業的重要組成部分，控制室設備開始受到更多關注，其運行質量直接影響到全廠的正常運行和安全生產，因此暖通專業的設計方案也非常關鍵。石油化工裝置、罐區在生產運行過程中可能會出現有毒、有害、有爆炸危險的氣體泄漏，這些氣體會直接影響到操作人員的身體健康，當氣體泄漏達到一定濃度時，還有可能導致廠區發生爆炸.所以,為了保證控制室的設備正常運行，保證所有工作人員的身體健康，控制室密閉性十分關鍵，故控制室通常設計為無窗鋼筋混凝土墻體的全封閉式結構，當廠區內發生意外爆炸時，它能夠抵擋來自爆炸產生的沖擊波，避免造成巨大傷害及損失。密閉性高必然導致對暖通專業的設計提出了更高的要求。

1 空調設計方案

根據規范GB 50779—2012[1]和SH 3004—2011[2]，將控制室內的房間分成對空氣參數要求較高重要房間和對空氣參數要求普通的一般房間，其中操作室、機柜間、等功能型房間作為重要房間；值班室、交接班室等普通房間作為一般房間。

通常，由于室內溫度、濕度的要求各不相同，重要房間與其他房間的空調系統最好分開設置，重要房間采用風冷恒溫恒濕空調系統，一般房間使用VRV多聯式空調系統，這樣更方便重要房間空氣參數控制，還可以減少能耗。但是當辦公室、值班室等一般房間的面積較小或者在整個建筑面積的占比較小時，分兩個系統會增加初投資，還增加施工難度。運行費用相差無幾時，共用一個空調系統比較合適。由于不同房間的發熱量不同，當共用一個系統時，面對各個房間不同空氣參數，首先要滿足重要房間的要求，這樣可能會導致發熱量較小的一般房間過冷，可以在這些房間內設暖風機，以滿足工作人員的舒適性要求。

2 空調系統組成

為了保障控制室恒溫恒濕，并防止空調系統漏水對設備造成損害，控制室應采用全空氣系統的空調。全空氣系統是完全由空氣來承擔室內冷負荷的系統，能有較強的除濕能力和空氣過濾能力。全空氣空調系統的流程是：新鮮空氣通過化學過濾機組處理后和空調回風在回風靜壓箱中混合，然后進入恒溫恒濕空調機組，經過溫濕度處理后進入送風靜壓箱，然后通過風管送入各個房間。為保證室內微正壓，另設一臺管道式排風機作為平時排風用，排風風量小于新風風量，多余風量由走道滲透到室外。新風量不低于總風量的10%，項目設計中宜取10%～20%。

2.1 恒溫恒濕空調機組

恒溫恒濕空調機組為直接蒸發式風冷空調機，對溫度、濕度和潔凈度都有嚴格控制的全空氣空調機。機組自帶電加熱器、電加濕器，室內機設置于空調機房內，室外機放置室外地面或者屋面通風良好處，放置屋面時需做好屋面防雨水工作。因為操作室、機柜室等房間對溫濕度的要求都比較高，需要隨時對空氣進行制冷、加熱、加濕、除濕等處理，并實時監控系統的運行情況。一般的舒適性空調只能勉強滿足溫度要求，很難進行濕度控制，如果再配上除濕機的話,又很難達到自動控制溫濕度的效果。但是恒溫恒濕空調機組可以做到智能化控制，循環風量、風壓亦能夠滿足需求，且結構緊湊、外形美觀、安裝簡單、維護方便，而且最重要的是控制精度方面非常優秀，一般溫度精度可達±2 ℃，濕度精度±5%，是專門為控制室、機房類建筑設計的。制熱方式建議采用電加熱器，不建議使用熱水換熱器制熱，因為機柜室、UPS室等房間常年不間斷工作，設備發熱量非常大，因此室內冬季熱負荷相對不大，而且夏季房間的溫濕度控制也需要通過空調電加熱進行再熱來完成，電加熱器的加熱速度快、溫度高，除濕效果好，然而熱水制熱是達不到此效果的，所以在控制室的空調制熱方式上，采用電加熱的方式效果較好。

為保證控制室的全天運行模式，必須設置一臺空調機組備用，當控制室有一臺空調故障時，備用空調機組可以自行切換運行，時刻保證室內空氣環境滿足工藝要求。

2.2 新風化學過濾機組

化學過濾機組是創新、高效的空氣過濾產品，主要作用在于過濾一些物理過濾不能處理的有毒、有害、有腐蝕性、有刺激性氣味的氣體，是一種新型的空氣凈化設備，近些年開始逐漸廣泛運用于石化行業。石油化工生產廠區往往散發有害氣體，包括H2S，SO2，Cl2等氣體，常規的活性碳物理吸附基本不會對這些氣體產生作用，人員長期在這種環境下工作，會嚴重影響健康，而且造成對控制室精密設備的腐蝕。所以在新風進入空調循環風系統之前，先使用化學過濾機組進行過濾，通過機組的化學濾料可以與有害氣體發生化學反應，將有毒有害氣體進行處理，濃度降低到一定程度，保證室內的空氣質量。有毒有害氣體濃度、含塵濃度在規范GB 50779—2012[1]中有明確規定，設計過程中如果上游專業的設計條件沒有更嚴格的要求，則按此規范執行。

化學過濾機組的濾料是需要更換的，更換的周期要根據機組新風處理量和廠區具體的空氣質量來確定，一般為6～12個月不等。

2.3 電動氣密閥

電動氣密閥(MD)是一種電動的單向閥門，不會因反向氣流作用而開啟，能有效的保證空間的密閉性，閥門使用電能作為動力來驅動閥門，控制閥門的開關。為防止裝置區、罐區的有毒有害氣體通過風管滲入室內，影響室內空氣環境，電動氣密閥應設置在通風管道靠近外墻的室內側，帶電常開，并與相應的系統風機和有毒氣體報警聯鎖。當有毒有害氣體報警響起的同時，關閉通風設備和電動氣密閥，阻止建筑內外的空氣流通，避免有毒有害氣體進入建筑內部。報警解除后，開啟通風設備和電動氣密閥，恢復工作。

2.4 抗爆閥

無論是新風的進入，還是室內空氣的排出，都會在建筑外墻上打開安裝風管的洞口，這些洞口的出現會嚴重影響建筑整體的抗爆能力，所以就需要使用抗爆閥來封住這些洞口，保證建筑物的抗爆結構不被破壞。當爆炸的沖擊波到達時，瞬間過大的壓力會使抗爆閥在極短的時間內自動關閉，來抵擋爆炸沖擊波對建筑內部的損害。當建筑外部壓力恢復正常，抗爆閥自動開啟。

2.5 排煙系統

抗爆控制室為全封閉式建筑，一旦放生火災，為保證人員的快速疏散，避免室內煙氣聚集，需要設置排煙系統。根據規范GB 50779—2012[1]的規定，單層的抗爆控制室，內走道超過40 m，應設機械排煙；多層抗爆控制室，最遠點距最近疏散門超過20 m時，映射機械排煙。排煙風機應設有專用風機室，不可設在屋頂和走道；排煙風量過大時，需要設置補風風機，具體詳見規范GB 51251—2017[3]。

3 工程實例

本工程為惠州某化工廠某裝置抗爆機柜室，機柜室空調方式采用全空氣系統，上送風。空調機設置在空調機房內，用風管將處理過的空氣送往機柜室各個房間。為保證系統運行的可靠性，空調機組選用的是兩臺HF120NH型恒溫恒濕空調(一用一備)，機組制冷量119 kW，循環風量：22 000 m3/h，機外靜壓400 Pa。

機柜室設新風補充系統，新風量滿足室內微正壓及人員需要。新風選用RDS24型化學過濾機組進行處理，機組新風量：2 400 m3/h，機外靜壓200 Pa。化學過濾機組配置壓縮制冷段以減少空調機組的再熱量，達到節能的目的，機組制冷量40 kW，制熱量5 kW。機組出風口空氣品質應滿足：H2S＜0.01 mg/m3；SO2＜0.1 mg/m3；Cl2＜0.01 mg/m3；塵埃＜0.2 mg/m3。

恒溫恒濕空調機自帶溫濕度控制器和傳感器，運行參數能夠自動顯示在機身的儀表盤上。機組設有主備用自動切換功能，當運行設備發生故障自動啟動備用設備。空調系統設有綜合報警進DCS系統。

本工程設有新風補充設施。新風入口處可燃氣體探測儀報警時，關閉新風入口上的電動風閥, 化學過濾機組聯鎖停車以保證設備的安全。在新風處理功能上設置有害化學物質吸附凈化設備，對室外新風進行處理。

當火災報警系統發出報警信號時，可由火災報警控制盤接收信號,并發出連鎖信號至電氣控制柜，令空調機連鎖停車。

機柜室設有火后排風機，用于火災過后排除燃燒產物。空調機組的進、出風段安裝有消聲器及軟連接，以減小系統的噪聲對室內的污染。通風機及空調設備裝有減振墊等。

4 結語

抗爆控制室內的空氣環境要求相對較高，屬于工藝性空氣調節。正因為控制室的重要性，空調的供電保障也同裝置的等級一樣，室內的空氣環境不僅影響到設備的運行，同時也直接關系到工作人員的身體健康。因此，恒溫恒濕空調以及化學過濾器的設置是有必要的。但是，部分項目由于業主資金投入方面的考慮，在操作過程中采用加濕器、普通柜式空調，雖然也能粗略達到室內溫濕度的要求，但普通空調長時間使用后故障率較高，一旦發生故障，對于裝置的運行會造成極大的影響。