石油化工抗爆控制室的暖通空调设计

苏钊(中海油石化工程有限公司，山东 济南 250001)

0 引言

随着石油化工行业的飞速发展，抗爆控制室作为石化行业的重要组成部分，控制室设备开始受到更多关注，其运行质量直接影响到全厂的正常运行和安全生产，因此暖通专业的设计方案也非常关键。石油化工装置、罐区在生产运行过程中可能会出现有毒、有害、有爆炸危险的气体泄漏，这些气体会直接影响到操作人员的身体健康，当气体泄漏达到一定浓度时，还有可能导致厂区发生爆炸.所以,为了保证控制室的设备正常运行，保证所有工作人员的身体健康，控制室密闭性十分关键，故控制室通常设计为无窗钢筋混凝土墙体的全封闭式结构，当厂区内发生意外爆炸时，它能够抵挡来自爆炸产生的冲击波，避免造成巨大伤害及损失。密闭性高必然导致对暖通专业的设计提出了更高的要求。

1 空调设计方案

根据规范GB 50779—2012[1]和SH 3004—2011[2]，将控制室内的房间分成对空气参数要求较高重要房间和对空气参数要求普通的一般房间，其中操作室、机柜间、等功能型房间作为重要房间；值班室、交接班室等普通房间作为一般房间。

通常，由于室内温度、湿度的要求各不相同，重要房间与其他房间的空调系统最好分开设置，重要房间采用风冷恒温恒湿空调系统，一般房间使用VRV多联式空调系统，这样更方便重要房间空气参数控制，还可以减少能耗。但是当办公室、值班室等一般房间的面积较小或者在整个建筑面积的占比较小时，分两个系统会增加初投资，还增加施工难度。运行费用相差无几时，共用一个空调系统比较合适。由于不同房间的发热量不同，当共用一个系统时，面对各个房间不同空气参数，首先要满足重要房间的要求，这样可能会导致发热量较小的一般房间过冷，可以在这些房间内设暖风机，以满足工作人员的舒适性要求。

2 空调系统组成

为了保障控制室恒温恒湿，并防止空调系统漏水对设备造成损害，控制室应采用全空气系统的空调。全空气系统是完全由空气来承担室内冷负荷的系统，能有较强的除湿能力和空气过滤能力。全空气空调系统的流程是：新鲜空气通过化学过滤机组处理后和空调回风在回风静压箱中混合，然后进入恒温恒湿空调机组，经过温湿度处理后进入送风静压箱，然后通过风管送入各个房间。为保证室内微正压，另设一台管道式排风机作为平时排风用，排风风量小于新风风量，多余风量由走道渗透到室外。新风量不低于总风量的10%，项目设计中宜取10%～20%。

2.1 恒温恒湿空调机组

恒温恒湿空调机组为直接蒸发式风冷空调机，对温度、湿度和洁净度都有严格控制的全空气空调机。机组自带电加热器、电加湿器，室内机设置于空调机房内，室外机放置室外地面或者屋面通风良好处，放置屋面时需做好屋面防雨水工作。因为操作室、机柜室等房间对温湿度的要求都比较高，需要随时对空气进行制冷、加热、加湿、除湿等处理，并实时监控系统的运行情况。一般的舒适性空调只能勉强满足温度要求，很难进行湿度控制，如果再配上除湿机的话,又很难达到自动控制温湿度的效果。但是恒温恒湿空调机组可以做到智能化控制，循环风量、风压亦能够满足需求，且结构紧凑、外形美观、安装简单、维护方便，而且最重要的是控制精度方面非常优秀，一般温度精度可达±2 ℃，湿度精度±5%，是专门为控制室、机房类建筑设计的。制热方式建议采用电加热器，不建议使用热水换热器制热，因为机柜室、UPS室等房间常年不间断工作，设备发热量非常大，因此室内冬季热负荷相对不大，而且夏季房间的温湿度控制也需要通过空调电加热进行再热来完成，电加热器的加热速度快、温度高，除湿效果好，然而热水制热是达不到此效果的，所以在控制室的空调制热方式上，采用电加热的方式效果较好。

为保证控制室的全天运行模式，必须设置一台空调机组备用，当控制室有一台空调故障时，备用空调机组可以自行切换运行，时刻保证室内空气环境满足工艺要求。

2.2 新风化学过滤机组

化学过滤机组是创新、高效的空气过滤产品，主要作用在于过滤一些物理过滤不能处理的有毒、有害、有腐蚀性、有刺激性气味的气体，是一种新型的空气净化设备，近些年开始逐渐广泛运用于石化行业。石油化工生产厂区往往散发有害气体，包括H2S，SO2，Cl2等气体，常规的活性碳物理吸附基本不会对这些气体产生作用，人员长期在这种环境下工作，会严重影响健康，而且造成对控制室精密设备的腐蚀。所以在新风进入空调循环风系统之前，先使用化学过滤机组进行过滤，通过机组的化学滤料可以与有害气体发生化学反应，将有毒有害气体进行处理，浓度降低到一定程度，保证室内的空气质量。有毒有害气体浓度、含尘浓度在规范GB 50779—2012[1]中有明确规定，设计过程中如果上游专业的设计条件没有更严格的要求，则按此规范执行。

化学过滤机组的滤料是需要更换的，更换的周期要根据机组新风处理量和厂区具体的空气质量来确定，一般为6～12个月不等。

2.3 电动气密阀

电动气密阀(MD)是一种电动的单向阀门，不会因反向气流作用而开启，能有效的保证空间的密闭性，阀门使用电能作为动力来驱动阀门，控制阀门的开关。为防止装置区、罐区的有毒有害气体通过风管渗入室内，影响室内空气环境，电动气密阀应设置在通风管道靠近外墙的室内侧，带电常开，并与相应的系统风机和有毒气体报警联锁。当有毒有害气体报警响起的同时，关闭通风设备和电动气密阀，阻止建筑内外的空气流通，避免有毒有害气体进入建筑内部。报警解除后，开启通风设备和电动气密阀，恢复工作。

2.4 抗爆阀

无论是新风的进入，还是室内空气的排出，都会在建筑外墙上打开安装风管的洞口，这些洞口的出现会严重影响建筑整体的抗爆能力，所以就需要使用抗爆阀来封住这些洞口，保证建筑物的抗爆结构不被破坏。当爆炸的冲击波到达时，瞬间过大的压力会使抗爆阀在极短的时间内自动关闭，来抵挡爆炸冲击波对建筑内部的损害。当建筑外部压力恢复正常，抗爆阀自动开启。

2.5 排烟系统

抗爆控制室为全封闭式建筑，一旦放生火灾，为保证人员的快速疏散，避免室内烟气聚集，需要设置排烟系统。根据规范GB 50779—2012[1]的规定，单层的抗爆控制室，内走道超过40 m，应设机械排烟；多层抗爆控制室，最远点距最近疏散门超过20 m时，映射机械排烟。排烟风机应设有专用风机室，不可设在屋顶和走道；排烟风量过大时，需要设置补风风机，具体详见规范GB 51251—2017[3]。

3 工程实例

本工程为惠州某化工厂某装置抗爆机柜室，机柜室空调方式采用全空气系统，上送风。空调机设置在空调机房内，用风管将处理过的空气送往机柜室各个房间。为保证系统运行的可靠性，空调机组选用的是两台HF120NH型恒温恒湿空调(一用一备)，机组制冷量119 kW，循环风量：22 000 m3/h，机外静压400 Pa。

机柜室设新风补充系统，新风量满足室内微正压及人员需要。新风选用RDS24型化学过滤机组进行处理，机组新风量：2 400 m3/h，机外静压200 Pa。化学过滤机组配置压缩制冷段以减少空调机组的再热量，达到节能的目的，机组制冷量40 kW，制热量5 kW。机组出风口空气品质应满足：H2S＜0.01 mg/m3；SO2＜0.1 mg/m3；Cl2＜0.01 mg/m3；尘埃＜0.2 mg/m3。

恒温恒湿空调机自带温湿度控制器和传感器，运行参数能够自动显示在机身的仪表盘上。机组设有主备用自动切换功能，当运行设备发生故障自动启动备用设备。空调系统设有综合报警进DCS系统。

本工程设有新风补充设施。新风入口处可燃气体探测仪报警时，关闭新风入口上的电动风阀, 化学过滤机组联锁停车以保证设备的安全。在新风处理功能上设置有害化学物质吸附净化设备，对室外新风进行处理。

当火灾报警系统发出报警信号时，可由火灾报警控制盘接收信号,并发出连锁信号至电气控制柜，令空调机连锁停车。

机柜室设有火后排风机，用于火灾过后排除燃烧产物。空调机组的进、出风段安装有消声器及软连接，以减小系统的噪声对室内的污染。通风机及空调设备装有减振垫等。

4 结语

抗爆控制室内的空气环境要求相对较高，属于工艺性空气调节。正因为控制室的重要性，空调的供电保障也同装置的等级一样，室内的空气环境不仅影响到设备的运行，同时也直接关系到工作人员的身体健康。因此，恒温恒湿空调以及化学过滤器的设置是有必要的。但是，部分项目由于业主资金投入方面的考虑，在操作过程中采用加湿器、普通柜式空调，虽然也能粗略达到室内温湿度的要求，但普通空调长时间使用后故障率较高，一旦发生故障，对于装置的运行会造成极大的影响。