石油化工生产装置区照明节能设计探究

2022-01-17夏露

石油化工建设 2021年6期

夏露

中石化宁波工程公司上海分公司上海 200030

当前，我国石化工业发展突飞猛进。同时，节约降耗、提升效率、保护环境又是我国长期推行的重大方针。目前在石油化工企业的生产过程中，照明能耗占一定的比例，而且仍有许多生产厂以低效照明为主。因此，积极选用新型高效光源和电气附件、有效降低照明能耗是节约能源的重要途径之一。

1 合理的照明布局

在满足标准的条件下，为节约用电，达到照明节能的效果，合理的照明布局及正确地选择照明方式，将会达到事半功倍的效果。通常照明方式包括一般照明、局部照明和混合照常明三种方式。对于石油化工企业，由于生产装置区域及各生产维修工作场所管道、设备、钢结构、仪表等布置复杂、不规则，因此在设计照明布局、选择照明方式上要分别对待。在石化装置区一般分为正常照明、应急照明、检修照明、警卫照明和故障照明，之外，设计时还要考虑充分利用自然光。自然光可以改善工作效率，在允许的情况下，白天尽可能以自然采光为主。当自然采光不够时，增加部分人工照明或增加采光面积。维修间、化学品库、泡沫站、润滑油存储间和循环水等场所设备布局相对会比较规则、统一，但仍要有全面的考虑，以满足不同视觉作业要求。对于构筑物如烟囱及其他高大建筑物，应设置故障标志的照明，且故障灯光源应选用穿透性强的红色光源。

2 合理选用照度值

选择照明度是照明设计的关键，应充分考虑建筑物的规模、空间大小和工作对象等。合理的照度值可以提高工作效果。

2.1 合理选择光源

正确的选用光源，是照明节能设计的基本条件。光源选择应考虑显色性、启动时间、光源的光效和发光角度等，这几点会直接影响照明系统的节能效果。详见表1。

表1 光源对比

石油化工生产装置区的照明，主要推广使用LED灯和金属卤化物灯。对于化学品库、泡沫站、润滑油存储间、循环水等场所使用LED 灯，它具有光效高、寿命长的优点，但显色性差，可用于辨色要求不高的场所。对于维修间等精细操作场所，应使用金属卤化物灯，它具有节能、发光效率高、显色性较好的特点。

荧光灯具有价格便宜、起动迅速、安装维护简单等优点，在石化企业中曾得到较广泛应用。但因其光效低、能耗大、寿命短，近年来已很少使用。只是在一些特殊要求的场所还有应用机会。表2 为不同光源的实际效率。

表2 灯具效率对比

LED 灯的实际效率：120 ×0.95 ×0.9 ×0.9=92.341 lm/ W

荧光灯的实际效率: 60×0.8×0.6×0.6=17.28 lm/ W

金属卤化物灯的实际效率: 70×0.7×0.55×0.55=14.82 lm/ W

可见，LED 灯的实际效率是荧光灯的5.3 倍，是金属卤化物灯的6.2 倍，LED 灯、荧光灯、金属卤化物灯之间功率可换算为：12W LED 灯=60W 荧光灯=75W 金属卤化物灯。因此，LED 灯成为替代荧光灯的首选。假设某个装置区场需要1000 只100W 的荧光灯，现在可以采用1000 只20W 的LED 灯来代替；若灯泡每天工作8h，则一年可节电△P= (100- 20)×1000×10-3×8×365=233600kWh。由此可见，LED 灯代替荧光灯的节能效果非常显著。

2.2 合理选择照明线路

照明线路的损耗约占输入电源的4%左右，因此照明线路的设计选用也非常关键。一般影响照明线路损耗的有供电方式和导线截面积两大因素，大多数照明电压为220V，照明系统可由单相二线、两相三线和三相四线方式供电。由于三相四线制是采用四芯等截面电缆或导线，相对来说其供电损耗较小。因此，照明系统应尽可能采用三相四线制供电。

2.3 采用节能附属装置

在附属装置的选择方面，主要是针对镇流器。目前新型节能型电感镇流器是在传统镇流器工艺上改进铁芯材料工艺，从而达到节能降耗功效，但其价格较传统整流器高。改进后的镇流器自身功耗下降约40%～50%，使灯具功耗降低8%，且温升较低，可靠性高，寿命长。电子镇流器是应用电子线路产生高频（或低频）电流实现照明的一种镇流器，适用于对视觉要求高、无频闪的连续作业场所，以及要求安静的场所。但对于大功率气体放电灯，电子镇流器制造技术难度大，不宜推广。以T8、36W 直管荧光灯为例，几类镇流器的性能见表3。

表3 用于T8、36W 直管荧光灯的不同镇流器性能对比

3 照明控制方式的选择

对于石油化工生产装置区的照明，根据不同生产区域，可采取分区控制，开关设在人员进出必经的部位。在露天场所，白天利用自然光采光，晚上可使用时控、光控进行人工照明。对于装置区里多层非封闭的建筑，若白天利用自然光达不到要求照度，可利用人工照明作为补充，并可将补充人工照明分为多个回路，白天可开启1-2 路照明作为自然光补充；到夜间，再开启全部人工照明。这样既达到了照明要求，又做到了节能，一举两得。

4 执行照明功率密度值

《建筑照明设计标准》大幅度提高了工作场所的照度水平，一方面是与国际标准接轨，另一方面也是社会发展的需要，是人民生活水平提高的一个体现。如果还采用老式的照明方法，低效光源，高能耗附件，则照明的用电量也将成倍增加，所以照明节能势在必行。

新标准提出了限制照明功率的一个量化指标——照明功率密度值（LPD）,即房间或场所的单位面积照明安装功率，单位为W/ m2。并规定了工业建筑各类场所的LPD 最高限值。对于石化企业，因生产、工作场所类型复杂，布置也不规则，受环境气候变化的影响大，这就对照明工程设计提出了更高的要求。要在符合照度水平的条件下，将设计的照明功率限定在标准规定值以下，从而保证照明系统的能效。设计者需运用合理的方法，选用优质、高效的照明光源、灯具及附件，优化控制方案，获得最佳节能效果。下面以某办公室为例，进一步分析LPD 限值的应用对照明设计节能的影响。

一大开间办公室长80m、宽20m，吊顶高度为3.5m，工作面高度为0.75m。选用天花板安装荧光灯具，顶棚反射率取70%，墙面反射率取50%，地面发射率取20%，镇流器选用电子镇流器，不考虑功耗。维护系数(K)取0.8，新标准的照度要求是300lx，根据利用系数法，利用照度公式（式1）确定灯具的数量(N)。