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除了硫磷物質之外,在冶金企業車間生產過程中,一氧化氮是一種重要的伴生氣體,對車間內空氣的影響比較強烈,不但危害了車間的作業工人,同時也對周圍環境造成了嚴重影響,因此,有害氣體必須得到及時處理。輸送氣體中含有較多的固體小顆粒。結合冶金企業車間生產實際,除了氣體污染之外,在車間內也含有大量的固體小顆粒,對作業工人的呼吸系統造成了嚴重的危害。因此,正確分析冶金企業車間的氣體成分和性質,對制定具體的通風措施具有重要作用。
2冶金企業車間通風應做好風機選型
風機根據工作區域不同分布,對粉塵和各種氣體濃度比較大的工作區域采取多個風機共同作用,幾個為一組的方式,沿著尾氣處理排放的方向布置。為了滿足鑄造車間內的環境要求,通風機通常配有整體消聲器。在調節空氣質量的同時,通風機可達到減小噪聲的作用,經葉輪作功后,從通風機出口高速噴出。基于這一認識,做好風機選型,是提高冶金車間通風效果的重要措施,對冶金企業車間安全生產具有重要的促進作用。結合當前冶金企業車間氣體的性質,在風機選型上,應從以下幾個方面入手:(1)風機選擇必須滿足高效性原則。在風機選擇過程中,基于風機在通風中的重要作用,風機只有在工作效率上滿足實際需要,達到較高的通風效率,才能滿足冶金企業車間通風需要。因此,風機選擇中應將高效性作為衡量風機是否達到工作要求的重要指標,做好風機的選擇工作。(2)風機選擇應對硫磷氣體有較強的針對性。由于冶金企業生產車間內硫磷氣體含量較高,在通風過程中,只有對硫磷氣體排放具有較強的針對性才能滿足車間生產需要。為此,在風機選擇過程中,應將硫磷氣體作為重要的衡量指標,保證硫磷氣體的排放能夠被迅速排風系統帶走,達到凈化車間空氣的目的。(3)風機選擇應重視其抗腐蝕和換氣率等指標。在冶金企業生產過程中,車間內氣體中硫磷的含量較高。而硫磷會對風機產生較大的腐蝕。因此,在風機選擇過程中,將風機的抗腐蝕性和換氣率作為主要指標是十分重要的。基于這一認識,風機選擇必須滿足抗腐蝕和換氣率等基本指標。
3冶金企業車間通風應做好除塵器選擇
在冶金企業車間通風過程中,除了氣體之外,空氣中的灰塵也是重要的污染源。在這一前提下,做好除塵器的選擇,是消除空氣中多種雜質的有效手段。為此,做好除塵器選擇,是提高冶金企業車間通風效果的重要手段。通過了解發現,常用的除塵器主要有分室反吹袋式除塵器,機械回轉扁布除塵器,低壓脈沖長袋除塵器,三種除塵器各有優缺點。靜電除塵系統由除塵機和附屬設備組成。為確保集塵、除塵效果需要配備水處理裝置、送風機、控制器、高壓發生機、計測器等裝置。工作機理是在帶負電放電極周圍的空氣被電離形成電暈區,電暈區內的空氣電離后,正離子很快向負極移動。基于各種除塵器的優點,冶金企業車間在通風過程中的除塵器選擇應把握以下原則:(1)除塵器必須具有較強的針對性。由于冶金企業車間的粉塵含量較為復雜,要想提高除塵效果,就要在除塵器的選擇中使除塵器能夠實現對特殊粉塵的清除,保證車間內的空氣質量滿足實際需要,達到凈化空氣和提高空氣質量的目的,提高車間的整體除塵水平。(2)除塵器應滿足車間除塵的工作指標。在除塵器選擇過程中,除了要提高除塵器的針對性之外,還要使除塵器滿足除塵的工作指標,使除塵器的工作效率能夠滿足實際需要,達到提高除塵器除塵效果的目的。因此,將工作指標作為重要的衡量標準,是提高除塵器除塵效果的關鍵。(3)除塵器應能夠適應冶金企業車間的惡劣環境。由于冶金企業車間的生產環境相對惡劣,除塵器在選擇過程中只有具備適應惡劣工作環境的能力,才能提高冶金企業車間除塵效果的目的,保證冶金企業車間的除塵和通風滿足實際需要。因此,工作環境是除塵器選擇必須考慮的因素。
4結束語
對變風量空調系統的研究開始于上世紀七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空調系統的能耗問題,通過與定風量系統(CAV)與常規的風機盤管系統的能耗比較來改善VAV空調系統。相對CAV空調系統而言,VAV空調系統的送風量和送風再熱量都有較大變化,較低的風機能耗及制冷負荷更加符合節能要求,對風機采用有效的調控措施,降低風機能耗是提高VAV空調系統能效的重要方法。通過對送風靜壓的監測實現對送風量的控制,送風機的變頻調速與DDC控制相結合是這一時期VAV空調系統研究的主要方向,變頻調速與變靜壓控制的有機結合使VAV空調系統具有了更大的節能空間。
2 變風量空調(VAV)系統控制發展
VAV空調系統的控制方式的發展大體上經歷了三個階段:第一個階段,80年代開發并實際投入使用的定靜壓定溫度控制形式;第二個階段,90年代前中期開發并實際運用的定靜壓變溫度控制形式;第三個階段,90年代后期開發并實際運用的變靜壓變溫度控制形式,在此階段同時并存的還有總風量控制形式,已運用于實踐。
目前,VAV空調系統已經成為歐美發達國家集中空調系統的主流模式。進入九十年代后,能源危機的緊迫使得日本對國內七十年代以前建設的中央空調系統進行改建或重建,將原有的定風量系統改造為變風量系統,并加大了對VAV空調控制系統的研究力度,形成了自己的控制模式及標準。目前,在我國發達地區新建公建項目中采用VAV空調系統者已占到較大比例。
我國雖然在VAV空調系統的理論研究上取得了不小的成績,但具體到實踐上與國外同類研究還有不小的差距,由于VAV空調系統真正在國內大范圍得以推廣使用的時間還很短,缺少實踐經驗,加之該控制技術相對復雜,控制環節多,尤其是對VAV空調系統控制部件的復雜性還存在研究上的困難,關鍵部件還需國外產品支持,另外價格較高、實際工程效果不理想等客觀原因也阻礙了VAV空調系統的推廣使用。
3 變風量空調(VAV)系統末端控制與裝置
VAV空調系統的控制機理并不是很復雜,末端送風裝置是實現變風量功能的關鍵,而選擇何種控制系統并與末端送風裝置進行有機結合是整個VAV空調系統最重要的環節之一。VAV空調系統并非是簡單地在定風量系統上加裝可調變速風機及末端裝置,它還包括由多個控制回路所組成的控制系統,要保證VAV空調系統運行隨著空調負荷變化而進行相應改變就必須依靠自動控制系統。變風量控制系統的主要作用是:自動調節系統送風量以適應房間空調負荷變化;通過相對獨立的控制單元分別實現對不同房間、不同功能區域的不同溫度參數要求;能夠根據負荷變化自動調節送風主機的運行頻率以降低空調系統運行能耗,實現節能目的。
目前在過程控制領域中應用最為廣泛的控制器是常規PID(比例,積分,微分)控制器,簡單、穩定性好、可靠性高等特點使其對于線性定常的控制是非常有效的,一般都能夠得到比較滿意的控制效果,至今在全世界的過程控制中有84%的控制器仍是PID控制器,VAV系統末端裝置也大多采用PID)控制器。
PID控制以其巧妙的構思和良好的控制效果一度成為應用最廣泛,實現最簡單的控制策略。PID控制理論內涵給人們留下了較大的研究空間,關于PID參數自整定的方法也相繼問世,但隨著控制理論及應用范圍的不斷發展,控制對象也日趨復雜,有些系統的過程模型難以建立,并且具有高度的非線性、時變性;比如VAV變風量空調系統的時變控制,因此傳統的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優化集合控制等來解決這一不足,但效果并不很理想。
基于PID控制所存在的問題,相關研究人員根據變風量空調系統的特點結合控制技術在不斷改進PID控制算法的基礎上積極尋找其它更為高級的控制方式,通過實踐,逐步將最優控制、自適應控制、模糊控制及神經網絡控制等智能化控制手段應用于VAV空調系統的控制實踐。
隨著控制技術、空調技術的發展以及將二者相結合運用于建筑系統的發展趨勢來看,VAV空調系統控制技術從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數字控制、總風量控制再到智能化控制已經取得了很大的發展,其中清華大學有關學者提出的總風量控制法具有一定影響,該方法不采用靜壓送風量,而是根據壓力無關型VAV空調系統末端裝置的設定風量來確定系統送風總量并據此計算出送風風機的轉速,從而對送風量進行控制。他們通過對總風量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節能效果比較,認為雖然總風量控制法的節能效果雖不如變靜壓控制法,但因其沒有壓力控制環節,所以運行穩定性很好。另外,還有學者通過分析變VAV空調系統的局部控制,利用其送風末端裝置風閥的開度作為各空調區域相關負荷的指示信號,提出送風靜壓優化控制方法。
4 變風量空調(VAV)控制系統模型
VAV空調系統主要應用于大中型建筑物,它是全空氣空調系統與控制技術相結合并不斷發展的產物。與常規的全空氣空調系統相比,VAV空調系統最主要的特點就是在每個空調房間的送風管處設置一個VAV空調系統末端裝置(VAV Box),該末端裝置的主要功能部件是一個風量調節閥門或末端調速風機。
在總風量控制下的VAV系統中, 當室內溫空器實時監測到實際溫度超出設定溫度時,通過A/D轉換將溫差信號由各分支饋線傳輸給末端裝置控制器,并同時將信號傳輸給VAV系統主控制器。通過對信號的比較處理,改變送風主機運行頻率,改變送風量。而末端裝置通過調整閥門開度或風機轉速來控制進入房間的送風量,進而實現對各個房間的溫度控制。末端裝置的風量調節是通過其自身的控制系統來實現的,最簡單的控制方式就是根據比較房間內實際溫度值與設定溫度值之間的差值來調節末端裝置的風閥開度。但這種控制也存在一些問題:當某個房間達到設定溫度而相應末端裝置風閥開度保持穩定時,由于其它房間末端裝置響應相應空調狀況而做出調整時就會影響整個VAV空調系統送風壓力,進而改變已調整穩定的房間末端裝置,而空調負荷的熱惰性又致使末端裝置不會立刻進行調整性動作,等房間空調負荷交得較大并出現溫度波動時,末端裝置才采取動作,而動作的結果又反過來影響其它房間末端裝置的控制效果。這樣一種以動態響應為主連續參量、多環節的控制方式來保證環境溫度與設定溫度相一致是很困難的,其中任何一個環節年問題都會導致運行出現故障或是令系統功能大打折扣。比如,在送風管道上選擇檢測點的位置如何,能否準確代表系統送風狀況,是否失真,再比如送風管道異常漏風時,還有,假如信號抗電磁干擾能力差等都會導致系統送風紊亂,送風主機運行頻率異常,原有送風平衡被破壞,甚至無法進行系統運行調整等等問題。
1.1采暖
按照GB50176-93《民用建筑熱工設規范》及JGJ26-2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》主廠房所處的位置隸屬嚴寒地區,必須設置集中采暖系統。因冬季室外計算溫度低,采暖期長,主廠房空間大,各層互相連通,采用常規散熱器采暖難以達到預期效果,且布置散熱器比較困難,故本設計采用低溫熱水地面輻射采暖為主,輔以暖風機采暖的方式。其中地面輻射采暖熱媒為60/50℃熱水,由場地鍋爐房換熱機組供給;暖風機采暖熱媒為110/70℃熱水,由場地鍋爐房直接供給。同時,連接廠房外皮帶接口處設置熱空氣幕,采暖熱媒為110/70℃熱水。
1.1.1熱負荷計算
根據主廠房圍護結構的具體做法,結合UHG選煤廠的實際情況,進行了詳細的熱負荷計算。
1.1.2采暖設施和設備
根據主廠房熱負荷計算結果,結合UHG選煤廠業主要求,地面輻射采暖加熱管采用De20PE-RT耐熱聚乙烯管,等級4,S=6.3,壁厚2.3mm,總長度6010m。選用11套T400分集水器以及1套T600分集水器;暖風機選用14臺RH-165熱水型暖風機。由此來滿足主廠房內部采暖需求;同時可以根據冬季室外溫度變化靈活調節開啟暖風機臺數,實現節能控制。蒙古UHG選煤廠外部皮帶采用不封閉的方式,皮帶211、711、801及802與主廠房連接處洞口冷風侵入量太大。由此,提出盡量減小連接處洞口尺寸,在皮帶與主廠房連接處采用懸掛橡膠皮簾的方式,同時設置垂直式熱空氣幕進行冷風隔斷,以此來保證主廠房內部采暖溫度。
1.2通風
根據規范要求,為滿足夏季通風降溫需求,在主廠房屋頂設置10臺DWT型屋頂風機。
1.3礦粉池及門口坡道防凍
主廠房地處嚴寒地區,冬季室外采暖溫度很低,同時風雪天氣較多,采暖期太長,導致主廠房內部礦粉池以及門口坡道容易結冰,給生產帶來很大的弊端,由此考慮采用伴熱電纜融冰化雪的方式。根據場地實際情況,采用2根單位長度發熱量為17W/m的電纜以及18根單位長度發熱量為18.5W/m的電纜。
2本項目設計特點
2.1采暖
主廠房采暖一改傳統的散熱器采暖方式,采用低溫熱水地面輻射采暖輔以暖風機采暖。同時考慮主廠房與皮帶連接處的冷風侵入過大,采用垂直式熱空氣幕隔斷冷風,保證室內采暖效果。暖風機采暖方式靈活,可適用于多種類型的車間廠房,當空氣中不含易燃或易爆性的氣體時,可以作為循環空氣供暖用。暖風機不僅可以獨立作為供暖設備用,也可以作為補充地面輻射采暖散熱的不足部分。本設計中,暖風機懸掛安裝于主廠房內部鋼柱上,不占用生產空間。另外,暖風機開啟方式靈活,可以根據室外溫度的變化靈活調節實現節能控制。
2.2通風
根據主廠房生產情況,夏季廠房內部散熱量大,需設置機械通風。本設計中在屋頂均勻布置10臺軸流風機,新鮮冷空氣從下部外窗進入,熱空氣上浮經風機排出,室內空氣組織流動合理。不僅改善了室內空氣質量,而且帶走了廠房內部積聚的熱量,可謂一舉兩得。
2.3礦粉池及外門坡道防凍
針對主廠房內部礦粉池及外門坡道的結冰現象,采用伴熱電纜加熱的方式,利用電能轉化為熱能且主要通過熱輻射方式向結冰部分輸送熱量,以此達到融冰化雪的目的。這種加熱方式,啟動迅速、溫度均勻、安裝維護方便、節能環保、安全可靠。同地面輻射熱水系統相比,沒有試漏、清洗、維護等麻煩。同時,電纜布置方式靈活,控制方便,表面溫度一目了然,是一種快捷、有效、安全的加熱方式。它為選煤廠主廠房的安全生產提供了有效的保障措施。
2.4節能評估
本工程中的采暖及通風設備均選用符合國家能效標準的節能型產品。同時注意改進熱力管道的調節方式,采用平衡閥、自力式流量調節閥,實現管道調度、運行、調節的自動監控。采暖和供熱管道保溫采用導熱系數低的玻璃棉管殼保溫,外包鋁箔保護層。對采暖管道、法蘭、閥門及附件按國家有關標準采取保溫措施。系統運行后加強熱力閥門及附件等維護管理,降低供熱管道熱損失,使管道熱損失降至5%以下,系統總泄漏率控制在2‰以下。
3結語