固体废弃物综合处理中心通风空调设计

陈东哲，陈朋飞，龚蓂杰

（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

固体废弃物综合处理中心通风空调设计

陈东哲，陈朋飞，龚蓂杰

（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）

基于广州某固体废弃物处理中心的工程设计经验，对其暖通设计进行总结。阐述了垃圾坑、渗滤液区等的除臭系统，灰渣坑的除尘系统，锅炉间、汽机间等的通风系统及主厂房的空调系统设计，对空调系统进行了方案比较，供广大同行参考。

固体废弃物；除臭；除尘

0　引言

近年来城市化进程不断加快，废弃物的产量大量增加。如何变废为宝，在对城市环境影响尽量小的原则下处理这些废弃物成为人们关注的焦点。固体废弃物处理中心作为一种新型工业建筑应运而生。

固体废弃物处理中心的主厂房内通风、除臭和空调系统的合理有效性对于保障工作人员的健康，实现电厂的节能、安全运营都具有重大意义。目前，国内外研究中对其暖通设计方面的总结性文献较少。笔者参与设计了广州市某固体废弃物处理中心的暖通设计工作，在此对其做以总结，供同行参考。

固体废弃物处理中心暖通设计内容包括除臭防臭系统，除尘系统，防排烟系统，平时、事后、事故通风系统，空调系统等，本文将对各主要功能区的暖通设计加以总结。

1　除臭防臭系统

严格地讲，该系统属于通风系统的类别。但是，对于固体废弃物处理中心来说，设计可靠地除臭防臭系统非常重要。因此，以下将其单独列出进行阐述。

除臭防臭系统的设计应该是工艺、暖通、景观、建筑等各个专业密切配合完成的，其设计遵循以下原则：

（1）根据各个不同区域恶臭的程度、特点等采取不同的治理措施；

（2）对于有人的场所应保持正压防臭；

（3）根据焚烧炉的不同运行情况采取不同的治理措施；

（4）技术成熟、经济合理、自动化程度高、系统可靠性高。

下表对固体废弃物处理中心的恶臭点分布、特征、及防臭、除臭措施进行归纳[1]。

厂区道路设计由道路专业负责，其余四个区域的除臭防臭都与暖通专业相关，分别介绍如下：

表1　恶臭点特征及控制方法

1.1垃圾坑和垃圾卸料大厅

垃圾坑和锅炉烟气是垃圾焚烧发电厂内产生废气的两个主要部位。垃圾坑一般采用机械排风，从垃圾卸料门处自然进风的通风方式。垃圾焚烧炉正常工作时，其一次风机从垃圾坑顶部吸风，成为锅炉助燃空气，将恶臭气体燃烧分解，垃圾卸料门处自然进风，保持垃圾坑内为负压状态。垃圾焚烧炉正常工作，一次风机可引起垃圾坑内换气次数为1～2次。垃圾焚烧炉低负荷运行或停炉检修时，抽取的风量不能维持开启卸料门洞进风风速在0.6～1.0m/s，为避免臭气聚集外溢，设计旁通系统，如图1所示[2]。臭气经过除臭装置处理达标后高空排放。确保在垃圾焚烧炉工作和停运时，垃圾坑内总是保持负压状态。关于除臭风量的计算目前国内相关规范尚没有统一规定，按照现行垃圾发电厂的运营经验，一般为保证垃圾坑内30～40Pa负压[1]，可将除臭风量取为垃圾坑换气次数的1.5次/h。

目前，固体废弃物处理中心常用的物理性除臭方法是采用活性炭吸附。相对于其他除臭方法，活性炭吸附装置单机容量大、吸附效果好、技术成熟可靠，其缺点是更换或再生的成本较高。目前国内的固体废弃物处理中心大都采用活性炭吸附装置进行除臭。

另一方面，由于垃圾长时间堆积发酵将产生可燃气体，存在燃烧爆炸危险，故垃圾坑还需设置事故排烟系统，排烟量一般按照60m3/（m2·h）计算。

一般来说，垃圾坑的除臭与排烟量大致相当，可将除臭和排烟风管共用以减少管材的投资，通过电动密闭风阀切换，如图2所示。共用风管在穿越墙体、楼板处，设常开280℃排烟防火阀，风管在进入除臭设备前分成两路，一路接除臭设备，另一路接排烟风机。除臭设备入口依次设常闭电动密闭风阀、常开70℃防火阀。排烟风机入口设常闭280℃排烟防火阀。除臭、排烟系统平时关闭，排烟时，中控室远程开启280℃排烟防火阀，连锁排烟风机运行，此时除臭系统关闭。

需要指出的是，由于垃圾坑的除臭风管与排烟风管共用，故只能采用耐高温的钢管或铝镁合金板（含镁量不低于2.35%），而不能采用玻璃钢风管。根据目前相关电厂的经验，在共用钢管上采用良好的刷漆防腐措施，也可以有效保证风管寿命。

垃圾卸料大厅内由于垃圾车滴液、垃圾掉落，存在沉积性臭气。为防止臭气通过卸料大厅门外溢，垃圾卸料大厅应形成封闭的微负压环境，入口处设置贯流空气幕。垃圾卸料门的开启由中控室监测，与卸料信号联锁，可减少垃圾坑的暴露时间。另外，应设置水冲洗设施和植物除臭剂喷洒装置消除异味。

1.2渗滤液区

图1　垃圾坑通风原理图

图2　除臭排烟系统原理图

渗滤液区包括渗滤液池、渗滤液沟及渗滤液泵操作间，都是产生严重臭味的部位，且该区域需要进入工作人员进行维护，故可靠的通风除臭措施至关重要。为防止臭味外溢，应保持其内部为负压状态。由于这些功能区一般均低于地面标高，所以在设计时应采用机械排风和机械补风，排风量按不小于12次/h换气次数计算，补风量不小于排风量的50%。且渗滤液池、渗滤液沟及渗滤液泵操作间宜共用一套排风系统，统一排至垃圾坑内，如图1所示，补风引至室外。

垃圾坑、渗滤液收集区都是产生臭气的部位，一般渗滤液区产生的臭气直接通过排风机排入垃圾坑内，垃圾坑内的臭气被锅炉的一次风机抽取成为助燃空气。在设计时应做关于锅炉一次风机吸风量、渗滤液区通风量、垃圾坑排风量及垃圾大厅卸料门补风量的通风平衡分析。现举例说明该区域的风平衡分析方法，假定垃圾坑内密闭区域的体积为5.2万m3，渗滤液池、渗滤液沟及渗滤液操作间按12次/h换气次数计算得到的排风量为2.5万m3/h，补风量为1.3万m3/h，则渗滤液区将从垃圾坑补充1.2万m3/h风量，其实际排入垃圾坑内的空气量为1.3万m3/h。若锅炉设置两台一次风机，每台一次风机风量（MCR）点为5.39 Nm3/h，换算到当地年平均温度（23℃）下的风量5.85万m3/h，两台一次风机总风量为11.7万m3/h，当两台风机全开时可维持垃圾坑内约1.8次换气次数；当仅开启一台一次风机时仅能维持垃圾坑内约0.9次的换气次数；当停炉检修一次风机不开启时，可开启活性炭除臭装置，当其除臭风量为9.7万m3/h时可维持垃圾坑内1.5次的换气次数。

具体风量平衡分析如下：

当两台一次风机开启时：

一次风机吸风量11.7万m3/h =垃圾坑排风量11.7万m3/h=由渗滤液区排风量1.3万m3/h+卸料大厅入口补风量10.4万m3/h

当一台一次风机开启时：

一次风机吸风量5.85万m3/h =垃圾坑排风量5.85万m3/h=由渗滤液区排风量1.3万m3/h+卸料大厅入口补风量4.55万m3/h

当停炉检修时：

除臭装置排风量9.75万m3/h =垃圾坑排风量9.75万m3/h=由渗滤液区排风量1.3万m3/h+卸料大厅入口补风量8.45万m3/h。

从以上分析可以看出，当仅有一台一次风机开启时，垃圾坑内的换气次数为0.9次，此时若直接开启除臭风机，活性炭的消耗量大、成本高。因此，在垃圾坑设有害气体浓度实时监测装置，将其与除臭风机连锁控制，当气体浓度高于设定值时，则启动除臭风机，利用除臭风机入口风阀开度增加抽风量，维持垃圾坑必须的负压，这样可以有效减少系统的运营成本。

在渗滤液区的设计时还需注意以下问题：

（1）由于渗滤液中同时含有NH3-N，BOD5等可燃性气体，及卤代芳烃、重金属和病毒等腐蚀性气体和污染物，故选择防腐防爆风机。

（2）为提高系统的可靠性，排风机均一用一备，风机设两路电源供电。风机的启停由中控室控制，当有工作人员进入或通过可燃气体探测器探测到可燃气体浓度超标时，风机联锁启动[3]。

（3）渗滤液区的排风中含有腐蚀性气体，其排风管宜采用玻璃钢风管，不宜采用钢管。

（4）在土建风井及排风、补风金属支管衔接处设70℃防火阀及手动密闭风阀，在设备停运检修时手动关闭阀门。

（5）排风管道应尽量简短，注意送排风的气流组织，避免恶臭气体的聚集形成死角。

（6）该区域可燃气体浓度高，尽量不要布置风机及灯具等用电设备，否则发生爆炸的危险性大。

1.3灰渣坑

灰渣坑内储存有锅炉内焚烧后的灰渣，其中有部分有机物未完全燃烧，可能有轻微的异味且空气含有水汽及粉尘，渣坑内的空气质量差。渣坑可以通过机械排风，进行全面通风换气，抽取的风有两个去处：1）被二次风机抽取，送入焚烧炉内，经过二次风机送入焚烧炉二次燃烧，但由于空气含湿量太大，水蒸气较多，送入焚烧炉内会大大降低其热值；2）通过湿式除尘器处理后高空排放，将湿式除尘器内的污水则排至渣坑。以上两种方法，法一具有其局限性，实际工程中多采用法二。排风量按换气次数4次/h计算。

为防止除尘风管内风速过小造成粉尘沉降、聚集甚至堵塞，应注意除尘风管内最低风速的要求，且在容易积灰的异形管附近应设密闭清扫空。除尘风管宜垂直或倾斜敷设，支管宜从主管上面或侧面连接，三通夹角宜采用15°～45°。具体规定参考《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）。

1.4控制室、走道等

控制室、走道等处是人员长期出现的区域，为了保证此区域的空气质量，应保持该区域正压，在垃圾坑与控制室、走道等衔接处设过渡间，过渡间采用双层密封门，采用机械通风方式维持20-30Pa的正压。对于控制室，一般采用机械送风和机械排风的方式，送风量按人员所需最小新风量计算，排风量取为送风量的80%或按维持室内10～15Pa正压计算。

2　通风系统

这里所说的通风系统仅包括为了排除余热、余湿的焚烧间、汽机间、化学建筑等功能区或房间，不包括控制室等的空调送排风，以及垃圾坑的除臭系统等。

2.1锅炉焚烧间、尾气处理间、汽机间、除氧间

锅炉间、尾气处理间采用避风天窗自然通风加屋顶风机机械通风相结合的方式，由设置在锅炉间、尾气处理间低位侧墙防雨百叶风口或外窗自然进风。排风量计算只靠考虑排除余热。汽机间和除氧间主要布置汽轮发电机组、高低压加热器、给水泵、除氧器等热力设备和管道及厂用电气设备。发热量较大，设计时应考虑同时排出余热量和余湿量。余热量和余湿量按工艺要求确定。

2.2化学建筑

化学水处理设备间存在酸碱泄露及挥发，具有强腐蚀性和刺激性，应设置可靠的通风措施。一般酸库及酸计量间应设置换气次数不小于15次/h的机械通风装置。室内空气严禁循环使用。电动机应采用全封闭型。若酸碱共库（间）时，室内应设置换气次数不小于10次/h的机械通风装置。由于酸的密度大于空气，所以上述两种排风系统的室内吸风口均应设置在下部，风口底部距地面0.3～0.1m。其通风装置应采取防腐措施。

对于产生有毒、有异味等有害气体的化验室和试验室应设置通风柜及机械排风装置、换气次数不宜小于6次/h。

汽水取样间的湿盘间宜按换气次数不小于10次/h设置排除室内余热和余湿的机械通风装置。汽水取样间的干盘仪表式宜设置空调装置。

2.3电气建筑

电气建筑包括高、低压配电间，高压变频器室，蓄电池室，柴油发电机房，出线小室，直流屏间，电梯机房等。

蓄电池室分为防酸隔爆式和免维护式两种。前者应采用机械通风，通风换气量应按室内空气的最大含氢量（按体积计算）不超过0.7%计算，且换气次数不应小于6次/h。室内应维持负压，当采用机械进风、机械排风时，排风量应比送风量大10%。后者应保证夏季室内温度不超过30℃，否则宜设置具有防爆性能的空调装置，并应避免空调送风口直吹蓄电池。还应设置换气次数不小于3次/h的事故排风装置[4]。

出线小室、直流屏间和电梯机房均设置机械排风、自然进风，通风量按换气次数不小于10次/h计算。

其余电气建筑的通风空调设计与普通公共建筑或民用建筑基本相同，在此不再赘述。

3　空调系统

主厂房内需要设置空调的房间有各类控制、检测、分析室，电子间/继保室，高低压配电间，高压变频器室，门厅等。空调区域的室内设计参数见表2。

表2　空调区室内设计参数

笔者参与设计的发电厂主厂房的总空调冷负荷为1010kW。在方案设计阶段，参考国内相关工程案例的经验，设计了以下两种方案：

方案一：空气-水系统，空调主机采用两台520kW螺杆式冷水机组，置于主厂房制冷站内；冷冻水供、回水温度为7/12℃；冷却水进出水温为32/37℃；冷冻、冷却水泵放于制冷站内；冷却塔放于主厂房的屋面。需要指出的是，由于使用时间和空调区域的分布等原因，采用该方案时，中控室、电子间-继保室、烟气检测室、垃圾吊车控制室等部分房间仍采用多联机或分体空调。

方案二：多联机+分体空调系统。其中门厅、控制室及电子设备间采用智能多联中央空调加独立新风系统，烟气检测室、垃圾吊车控制室、化验室设置冷暖型分体空调。为保持控制室内维持正压环境，设置一台送风机组，输送净化后的新鲜空气。电气用房设置分体空调，用于夏季降温。

表3　空气-水系统与多联机+分体空调系统比较

上述两种方案都可以方便的进行各空调区温度的独立调节，其各自主要的优缺点比较见表3。

目前，上述两种方案在国内相关工程中都有采用。笔者对这两种方案做了造价分析，得到两个方案的分部分项工程费分别为190.5417万元、193.4071万元，相差仅3万元。这与我们传统中认为的多联机系统初投资高相悖，原因在于：

（1）由于工艺的要求，空调区域比较分散，采用空气-水系统时，冷水管道布管较长，输送能耗较高；

（2）空调面积不大，如采用空气-水系统仍然需要整套冷水制备、输送系统及相应的冷却水系统等；

（3）由于使用时间等原因，即使门厅等采用空气-水系统时，中控室、垃圾吊车控制室等仍需要采用多联机或分体空调。

另外，对上述两种系统的输入功率进行比较，得到满负荷运行时空气-水系统的输入功率为512kW，多联机+分体空调方案为326kW，两者相差36%。主要原因在于空气-水系统的冷水机组是用电大户，冷却水泵、冷冻水泵的功率也不容小视。

基于上述原因，经过与工艺、建筑等专业沟通，向业主推荐了多联机+分体空调方案，将室外机放在屋面和屋顶花园处，可取消空调机房，该方案获得业主及评审专家的认可。固体废弃物处理中心作为工业建筑，有其相对固定的空间布局，以保证功能性和降低总成本为主，兼顾美观性，多联机+分体空调方案初投资不比空气-水系统高太多，但多联机系统的运行成本比集中式中央空调系统低[5]。因此，推荐固体废弃物处理中心主厂房的空调系统采用多联机+分体空调的方案。

4　结语

根据实际工程的设计经验，对固体废弃物处理中心的通风空调设计进行了总结：

（1）除臭防臭系统是固体废弃物处理中心可靠运行的重要保证，对于暖通专业要做好垃圾坑、垃圾卸料大厅与渗滤液区的除臭防臭设计，应进行详细的风量平衡分析，确保在一次风机的各种运行状况下，臭气能够得到有效控制。

（2）对灰渣坑的除尘系统及锅炉焚烧间、汽机间、化学建筑、电气建筑等的通风系统设计进行了介绍，包括通风系统的形式，通风量的计算和管路设计需要注意的问题等。

（3）对空调系统进行了方案对比，对比了空气-水系统和多联机+分体空调两种方案，列出了各自的优缺点，推荐固体废弃物处理中心主厂房的空调系统采用多联机+分体空调。

我国近十多年来固体废弃物处理中心的工程日益增多，但相关技术规范还不是很完善，一些做法尚没有权威可靠的指导性文件，仅是凭借目前一些已经运营项目的经验来进行设计。本文根据相关的设计经验，对其暖通设计的相关内容加以总结，希望能够起到抛砖引玉的作用，供广大同行参考并指正，也期待相应的国家标准及技术规程更加完善。

[1]艾庆文，李先旺.垃圾焚烧发电厂通风除臭设计[J].暖通空调，2011，41（6）：72～75.

[2]刘永明.城市垃圾焚烧发电厂暖通设计[A].第2届中国勘察设计协会建筑环境与设备专业委员会大会文集[C].2007，37：232～234.

[3]鞠红.垃圾焚烧发电厂防臭处理研究[J].电力勘察设计，2005，64～67.

[4]DL/T 5035-2004.火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规程[S].

[5]陆亚俊，马最良.暖通空调[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，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

陈东哲（1975-），男，福建人，本科，高级工程师，主要从事暖通空调设计、运行管理等工作。

2015-09-02

2015-10-11