中国石油集团东北炼化工程有限公司辽宁大连116085
摘要：针对石油化工企业抗爆控制室的安全性要求、仪表机柜室等重要房间空调设计参数要求及气体灭火等特点，根据实际设计中碰到的问题和取得的经验，论述了相应的空调、通风系统方案，包括恒温恒湿空调机组、化学过滤机组及抗爆阀等相关设备的特点、选用原则及合理的设备布置，并介绍了空调系统的运行及自动控制方式。
关键词：抗爆控制室；化学过滤机组；恒温恒湿空调机组；抗爆阀；穿墙密封件；电动气密阀
1石油化工抗爆控制室
近几年随着石油化工企业的飞速发展，作为企业“神经中枢”的控制室，其安全性、可靠性越来越得到重视，无窗钢筋混凝土墙体的抗爆控制室也应运而生。它在厂区发生意外爆炸等极端情况时，能抵抗来自建筑物外部爆炸冲击波，满足企业生产及人身安全的要求，避免造成巨大伤害及损失。抗爆控制室是一种经济技术合理、安全性高的设施，当然对暖通空调的设计也提出了更高的要求。
2空调设计条件
GB50779—2012《石油化工控制室抗爆设计规范》及SH3004—2011《石油化工采暖通风与空气调节设计规范》，将控制室、机柜间、工程师室、UPS室、辅助电气设备室、电信室等作为重要房间，交接班室、办公室、会议室等作为一般房间。
通常情况下，由于室内温湿度的要求不同，以及室内发热量的差异比较大，如机柜间和UPS室的设备发热量达到100~150W/m2，常规办公室设备发热量仅为10W/m2左右，造成不同类型房间的单位面积得热量差别较大，故重要房间与一般房间的空调系统宜分开设置，这样既方便参数控制，又减少能耗。但是当一般房间的面积占整个空调房间面积的比例较小时，分两个系统既增加初投资，又占用空调机房面积，也节省不了多少运行费用，合用一个系统就相对合理了。如果合用一个系统，应确保重要房间的空气参数，同时为防止一般房间以及发热量较小的房间（如办公室）过冷，在这些房间的末端送风管上设置风管电加热器，以满足人员的舒适性要求。
3.1恒温恒湿空调机组（THU）
恒温恒湿空调机组为直接蒸发式风冷单元式空调机，带电加热器、电加湿器（加湿用水为城市生活用水即可），室内机设置于空调机房内。因为控制室、机柜室对温湿度及温湿度变化率的要求都比较高，需要随时实现空气的制冷、除湿、加热及加湿等功能，并监控系统的运行情况。一般组合式空调也能满足要求，但是采用智能化控制模式的恒温恒湿空调机组，不但机组结构紧凑、外形美观、安装维护方便，而且控制精度更好（温度精度可达±0.8℃，湿度精度±5%），是专门为此类场所设计的。制热可以采用热水盘管或者电加热器，如果厂区有余热，可以用热水盘管制热，但考虑到机柜室常年发热量较大，且机柜室占据建筑物面积也较大，整个空调系统的冬季热负荷不大，而且夏季空调也需要通过再热来维持房间温湿度和变化率，由厂区提供热水的方案不一定经济，所以采用电加热的方式相对更灵活和方便。空调制冷量应留有15%~20%的余量，由于重要房间需要全天24h的恒定温湿度，所以应当设置备用空调机组，备用原则为N+1，N为运行机组的台数，要求机组自带控制系统，平时交替运行，当其中1台THU发生故障时，备用THU能自行切换运行，保证系统正常运行。恒温恒湿机组要求自带温湿度传感器、压差传感器及报警功能，当检测到机柜室温度超过设定值时，空调系统会报警，并将报警信号送到监控室。
3.2新风化学过滤机组（CFU）
石油化工生产厂区往往散发H2S，SO2，Cl2等有毒有害及腐蚀性气体，会对人体及仪表机柜等精密仪器造成损害，进而影响全厂的生产。所以在新风引入时增加化学过滤机组进行过滤处理，过滤机组包括空气粗效过滤、化学过滤、中效过滤，风机等，将有毒有害气体处理后浓度降低到人员及精密仪表设备可以接受的范围，然后与空调系统的回风混合后引入空调机组（THU），北方地区还需要增加新风预热段，以避免过冷新风和回风混合产生水汽。化学过滤可根据厂区散发的不同的有害气体组分，采用相应的化学滤料，常见的滤料有活性炭、硅胶、活性氧化铝、活性白土、蜂窝陶瓷体、分子筛等，滤料的更换周期一般为9~12个月，目前使用比较多的化学过滤器的形式有深床式、模块式、平板式、圆筒式、自循环式等，化工企业常用深床式和模块式。
3.3抗爆阀
在抗爆控制室建筑物以外，当厂区的其他工艺装置发生爆炸时，钢筋混凝土外墙上的风管孔洞会降低抗爆墙对爆炸荷载的抵抗力，从而危及控制室的安全。为抵抗来自建筑物外部的爆炸冲击波，在新风入口及排风口的外墙上均应加装与建筑围护结构相同抗爆等级的抗爆阀，当感应到爆炸冲击波时，抗爆阀能在极短的时间内（通常短于40ms）自动关闭，使建筑物成为一个安全封闭的空间；当外部空气压力恢复正常时，抗爆阀能自动复位。抗爆阀由阀座、阀叶、平衡杆、转轴及弹簧等部件组成，材质主要为不锈钢，可以竖直安装在抗爆墙体上，也可以水平安装在屋顶上。抗爆阀分为常开型和常闭型，通常在新风及排风系统中用常开型，常闭型通常用在排烟系统或者气体灭火后排风系统中。抗爆阀可直接预埋在外墙内或者用膨胀螺栓安装在外墙外侧，设计及施工时需与结构专业紧密配合，阀的压降通常为100Pa，通过阀体的风速取0.5m/s。
3.4有毒有害及危险气体浓度检测仪
在每个新风入口处设置有毒有害及危险气体浓度检测仪，监控对象为装置内容易产生的有毒有害气体，如H2S，SO2，Cl2以及各类有爆炸危险性的气体，设两级报警，报警等级与相应的工艺装置报警要求等级相同，并及时发送到集中空调控制系统（DDC），DDC再对空调系统发出相应的指令。
3.5排烟系统
若抗爆控制室为1层，2个相邻疏散外门的间距大于或等于40m的内走道，应设置机械排烟系统；总层数为2层的抗爆控制室，2层走道最远点距最近疏散外门的距离大于20m时，也应设置机械排烟系统。
4运行及控制方式
1）通常情况下，恒温恒湿机组、新风机组、排风机一用一备，设置定时自动切换交替运行。恒温恒湿机组根据回风参数随时调整送风状态点，保证重要房间的温湿度要求。各类对应电动风阀打开，由DDC监控每个空调设备、电动阀门的运行状态及空调系统的温湿度，整个空调建筑除电池室外均保持正压状态。
2）当空调设备发生故障、温湿度超出设定值范围以及电池室排风量太小时，DDC将发出报警信号并发送到DCS系统。
3）当发生火灾时，DDC确认接收到火灾报警信号，将关闭火灾报警区域内所有的空调设备及防火阀，直到确认火灾信号结束再重新启动。如果设有气体灭火系统，则需要先运行气体灭火后的排风机，将灭火剂气体完全排出后，确认火灾信号结束再重启空调系统。
5结语
以上为石油化工企业抗爆控制室的暖通设计的一些要求及实际做法，随着企业的发展及人们对环保、节能重视程度的不断提高，对暖通设计的要求也会越来越高，如变频技术、楼宇自控及各种新技术新材料运用范围将越来越广阔。
参考文献
[1]中国有色工程设计研究总院.GB50019—2003采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2004
[2]中华人民共和国公安部.GB50016—2006建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2006