钢铁厂电气室通风空调设计方案浅析

杨彦宾

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钢铁生产线的电力设备负荷一般比较大， 生产过程中伴随着很多热量释放， 消除热量所需要的风量或冷量都很大，势必要注意通风空调系统的节能要求。炼铁、 炼钢、 轧钢等工业厂房由于其工艺过程的复杂性、 多样性及紧凑性， 造成电气室周围的热湿环境比较恶劣。 因此， 散热量的消除便成了一个棘手问题。 一般来讲， 电气室通风空调系统十分庞大， 如果系统选用不合理将会导致占用空间大、 能源消耗大， 有时甚至不能满足温湿度要求。

1 电气室分类及室内环境热湿特点

钢铁企业的变电所一般分总变电所，区域变电所，车 间变电所和牵引变电所。变电所由变压器室、高压配电室，低 压配电室，变 频器室，电 抗器室，蓄 电池室，整 流器室及电缆沟等建筑组成[1]。

不同的电气设备对室内的热湿环境的要求也是不一样的。变 压器室要求室温不超过40 ℃。高 、低 压配电室、电 容器室等一般要求室温不超过35 ℃。高压变频器室、高 压控制室一般要求室温不超过30 ℃。根据《35～110 kV 变电所设计规范》规 定，其 最高设计环境温度为40 ℃。正 常运行环境温度为45 ℃时，变 压器的负荷率应减少到96%。当环境温度达到50 ℃时，变 压器的负荷率减少到91.9%。另 外，变 压器对空气湿度要求相对较低，月 平均值不大于 95%，无 结露，否 则就会影响变压器的使用寿命[2]。

2 电气室通风空调系统的形式

通风系统和空调系统是电气室常采用的降温的措施，应 依据电气设备的不同需求设置与之相适应的降温措施。本文以南方某钢铁厂板坯连铸机低压配电室为例， 对电气室的通风空调设计方案进行了理论分析。连铸电气室建筑面积为200m2，房间高3.5m， 位于连铸主厂房内， 室内温度要求≤36 ℃， 电气室内布置150组电气柜， 设备发热量为 85 kW， 室外计算参数见江苏南京地区参数。

2.1 全面机械通风

低压配电室位于连铸主厂房内， 连铸主厂房内有炼钢转炉、 连铸机等设备， 热环境很差， 据现场测试厂房内的温度可以达到40 ℃。为消除电气内余热， 设置全面机械通风风系统， 机械通风的设计通风量按式 （1）计算 [3] 。当设备发热量无法确认时， 机械通风量可采用换气次数法进行计算。

式中：L为设计通风量，m3/ h；Q为高低压电气室电气设备的发热量，kJ ；C为空气的比热容，1.01 kJ/(kg℃)；ρav为进出空气的平均密度，kg/m3；tN为电气室内设计温度，℃ ；tW为当地室外通风计算温度，℃ 。

本文计算按南京地区计算，室 外通风计算温度为32℃。经计算通风设计量为65914m3/ h。可见，如 果采用全面机械通风风管将会很难布置，势 必占用较大的空间，影 响工艺布置。

2.2 空调系统

电气室内设置水系空调将会给后期运行带来的隐患， 常采用一次回风空调系统。电气室内电气设备发热量大、 散湿量小， 且无人值守， 在满足要求的情况下， 可采用大温差露点送风 [4] 。仍以江苏南京地区某钢铁厂板坯连铸电气室为例进行计算， 本文考虑了新风量取系统循环风量的10%，则空调系统h-d图如图1所示。

图1 全空气一次回风处理过程

由式 （2） ～ （3） 可以计算出全空气一次回风空调系统所需要的风量和制冷量：

式中：Q为电气室设备发热量， W；hW为室外空气比焓，kJ/kg；hN为室内空气比焓，kJ/kg；hL为露点空气比焓，kJ/kg。

根据图 1 可以计算出：L=14489m3/h，Q机=102.4 kW。从数据可以看出， 配电室内温度 36 ℃， 室外空调计算温度35 ℃， 采用一次回风不利于节能。假设采用直流空调系统，h-d图如图2所示。

图2 全新风处理过程

空气处理设备所需要的冷量为：

经计算可以得出， 空气处理设备所需要的冷量为259.4 kW。 可见， 采用一次回风后空气处理设备可以节约冷量 157 kW， 当室外温度比室内温度高时， 采用一次回风仍然可以节约能量。因此， 电气室通风空调方案的确定应结合室外气象参数和电气资料综合比较确定， 不能盲目设计， 否则会造成能源的浪费。

全空气一次回风集中空调系统设置了过渡季节采用全新风运行的措施， 尽可能的利用天然冷源， 节省大量的空调用电。或者过渡季节只运行 1台空调机组也可以实现节能。过渡季节调系统运行过程如图 3：

图3 空调系统示意图

夏季空调运行期间：空 调制冷系统运行，F-2 阀门开启，新 风手动阀门部分开启，F-1 关闭，则 排风机组关闭。

过渡季节空调运行期间：空 调送风机开启，制 冷系统关闭，F -1阀门开启，F-2关闭，新 风手动阀门全部开启，排 风机组开启。

3 结束语

通过以上分析可以得出：

1）电气的通风空调系统设计应结合电气资料和所在地区的气象资料综合比较后加以确定， 不要盲目确定。

2） 过渡季节应充分利用自然冷源， 采用全新风状态运行， 实现系统节能， 降低运行费用。

参考文献

[1] 冶金工业部建设协调司,中国冶金建设协会. 钢铁企业采暖通风设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1996

[2] 曲友立.变电所通风设计浅析[J]. 暖通空调,2005,35(8):83-85

[3] 赵荣义.简明空调设计手册[M].北京:中国工业出版社,2000

[4] 北京市建筑设计研究院.建筑设备专业技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,2005