鋼鐵廠電氣室通風空調設計方案淺析

楊彥賓

百度在線網絡技術（ 北京）有 限公司

鋼鐵生產線的電力設備負荷一般比較大， 生產過程中伴隨著很多熱量釋放， 消除熱量所需要的風量或冷量都很大，勢必要注意通風空調系統的節能要求。煉鐵、 煉鋼、 軋鋼等工業廠房由于其工藝過程的復雜性、 多樣性及緊湊性， 造成電氣室周圍的熱濕環境比較惡劣。 因此， 散熱量的消除便成了一個棘手問題。 一般來講， 電氣室通風空調系統十分龐大， 如果系統選用不合理將會導致占用空間大、 能源消耗大， 有時甚至不能滿足溫濕度要求。

1 電氣室分類及室內環境熱濕特點

鋼鐵企業的變電所一般分總變電所，區域變電所，車 間變電所和牽引變電所。變電所由變壓器室、高壓配電室，低 壓配電室，變 頻器室，電 抗器室，蓄 電池室，整 流器室及電纜溝等建筑組成[1]。

不同的電氣設備對室內的熱濕環境的要求也是不一樣的。變 壓器室要求室溫不超過40 ℃。高 、低 壓配電室、電 容器室等一般要求室溫不超過35 ℃。高壓變頻器室、高 壓控制室一般要求室溫不超過30 ℃。根據《35～110 kV 變電所設計規范》規 定，其 最高設計環境溫度為40 ℃。正 常運行環境溫度為45 ℃時，變 壓器的負荷率應減少到96%。當環境溫度達到50 ℃時，變 壓器的負荷率減少到91.9%。另 外，變 壓器對空氣濕度要求相對較低，月 平均值不大于 95%，無 結露，否 則就會影響變壓器的使用壽命[2]。

2 電氣室通風空調系統的形式

通風系統和空調系統是電氣室常采用的降溫的措施，應 依據電氣設備的不同需求設置與之相適應的降溫措施。本文以南方某鋼鐵廠板坯連鑄機低壓配電室為例， 對電氣室的通風空調設計方案進行了理論分析。連鑄電氣室建筑面積為200m2，房間高3.5m， 位于連鑄主廠房內， 室內溫度要求≤36 ℃， 電氣室內布置150組電氣柜， 設備發熱量為 85 kW， 室外計算參數見江蘇南京地區參數。

2.1 全面機械通風

低壓配電室位于連鑄主廠房內， 連鑄主廠房內有煉鋼轉爐、 連鑄機等設備， 熱環境很差， 據現場測試廠房內的溫度可以達到40 ℃。為消除電氣內余熱， 設置全面機械通風風系統， 機械通風的設計通風量按式 （1）計算 [3] 。當設備發熱量無法確認時， 機械通風量可采用換氣次數法進行計算。

式中：L為設計通風量，m3/ h；Q為高低壓電氣室電氣設備的發熱量，kJ ；C為空氣的比熱容，1.01 kJ/(kg℃)；ρav為進出空氣的平均密度，kg/m3；tN為電氣室內設計溫度，℃ ；tW為當地室外通風計算溫度，℃ 。

本文計算按南京地區計算，室 外通風計算溫度為32℃。經計算通風設計量為65914m3/ h?？梢?，如 果采用全面機械通風風管將會很難布置，勢 必占用較大的空間，影 響工藝布置。

2.2 空調系統

電氣室內設置水系空調將會給后期運行帶來的隱患， 常采用一次回風空調系統。電氣室內電氣設備發熱量大、 散濕量小， 且無人值守， 在滿足要求的情況下， 可采用大溫差露點送風 [4] 。仍以江蘇南京地區某鋼鐵廠板坯連鑄電氣室為例進行計算， 本文考慮了新風量取系統循環風量的10%，則空調系統h-d圖如圖1所示。

圖1 全空氣一次回風處理過程

由式 （2） ～ （3） 可以計算出全空氣一次回風空調系統所需要的風量和制冷量：

式中：Q為電氣室設備發熱量， W；hW為室外空氣比焓，kJ/kg；hN為室內空氣比焓，kJ/kg；hL為露點空氣比焓，kJ/kg。

根據圖 1 可以計算出：L=14489m3/h，Q機=102.4 kW。從數據可以看出， 配電室內溫度 36 ℃， 室外空調計算溫度35 ℃， 采用一次回風不利于節能。假設采用直流空調系統，h-d圖如圖2所示。

圖2 全新風處理過程

空氣處理設備所需要的冷量為：

經計算可以得出， 空氣處理設備所需要的冷量為259.4 kW。 可見， 采用一次回風后空氣處理設備可以節約冷量 157 kW， 當室外溫度比室內溫度高時， 采用一次回風仍然可以節約能量。因此， 電氣室通風空調方案的確定應結合室外氣象參數和電氣資料綜合比較確定， 不能盲目設計， 否則會造成能源的浪費。

全空氣一次回風集中空調系統設置了過渡季節采用全新風運行的措施， 盡可能的利用天然冷源， 節省大量的空調用電?；蛘哌^渡季節只運行 1臺空調機組也可以實現節能。過渡季節調系統運行過程如圖 3：

圖3 空調系統示意圖

夏季空調運行期間：空 調制冷系統運行，F-2 閥門開啟，新 風手動閥門部分開啟，F-1 關閉，則 排風機組關閉。

過渡季節空調運行期間：空 調送風機開啟，制 冷系統關閉，F -1閥門開啟，F-2關閉，新 風手動閥門全部開啟，排 風機組開啟。

3 結束語

通過以上分析可以得出：

1）電氣的通風空調系統設計應結合電氣資料和所在地區的氣象資料綜合比較后加以確定， 不要盲目確定。

2） 過渡季節應充分利用自然冷源， 采用全新風狀態運行， 實現系統節能， 降低運行費用。

參考文獻

[1] 冶金工業部建設協調司,中國冶金建設協會. 鋼鐵企業采暖通風設計手冊[M].北京:冶金工業出版社,1996

[2] 曲友立.變電所通風設計淺析[J]. 暖通空調,2005,35(8):83-85

[3] 趙榮義.簡明空調設計手冊[M].北京:中國工業出版社,2000

[4] 北京市建筑設計研究院.建筑設備專業技術措施[M].北京:中國建筑工業出版社,2005