隨著我國鋼鐵事業(yè)的高速發(fā)展，*空調(diào)系統(tǒng)在鋼鐵廠也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，*空調(diào)相對(duì)于分體空調(diào)有如下優(yōu)點(diǎn)：①*空調(diào)運(yùn)行管理靈活方便，且運(yùn)行費(fèi)用低于分體空調(diào)，*空調(diào)制冷站可直接控制制冷機(jī)的開停時(shí)間和冷量大小，可根據(jù)氣候變化進(jìn)行調(diào)整，以節(jié)約運(yùn)行電費(fèi)。②*空調(diào)能保證向房間輸送新風(fēng)，使房間始終保持空氣清新、衛(wèi)生。但分體空調(diào)只有通過開門、窗和采用新風(fēng)換氣機(jī)通風(fēng)換氣，冷量損失大，這不僅影響房間溫度，而且浪費(fèi)了能源。③*空調(diào)故障少好維修。*空調(diào)無論是空調(diào)機(jī)組和全空氣風(fēng)道系統(tǒng)，還是房間風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)系統(tǒng)，均不易發(fā)生故障，而制冷設(shè)備則設(shè)在制冷站內(nèi)，便于維修。但分體空調(diào)的分體空調(diào)器遍布在各處，制冷壓縮機(jī)不僅數(shù)量多而且分散，出了故障很難一一去維修好。④*空調(diào)噪聲小于分體空調(diào)。*空調(diào)可加裝各種消聲裝置降低噪聲，而分體空調(diào)因壓縮機(jī)距離空調(diào)房間比較近，則難以實(shí)現(xiàn)降噪措施。⑤*空調(diào)末端形式美觀多樣，可與裝修施工密切配合，管路和設(shè)備均可隱蔽在吊頂內(nèi)，保證建筑的美觀，節(jié)約室內(nèi)的使用空間；但分體空調(diào)的風(fēng)冷式室外機(jī)須零散的懸掛在外墻上或裝于室外地面上，影響外裝修效果，而室內(nèi)機(jī)則須掛在內(nèi)墻上或安放在地面，又占用了室內(nèi)空間，這無形中減小了房間的使用面積。⑥*空調(diào)末端的空調(diào)冷凝水可集中排放，但分體空調(diào)因空調(diào)器布置分散，凝結(jié)水的排放不易處理。
基于以上原因，在鋼鐵廠內(nèi)采用*空調(diào)系統(tǒng)是可行的，但鋼鐵廠內(nèi)的*空調(diào)系統(tǒng)相對(duì)于民用建筑有以下特點(diǎn)：①鋼鐵廠內(nèi)各空調(diào)用戶比較分散
空調(diào)用戶的種類比較多，如何合理的設(shè)計(jì)空調(diào)管路的走向，解決各空調(diào)的水力失調(diào)，滿足不同用戶的需要就顯得尤其重要。②鋼鐵廠內(nèi)的管道相復(fù)雜，盡可能把縱橫交錯(cuò)的管網(wǎng)排列的經(jīng)濟(jì)緊湊是值得探討的，其中供冷熱水工程的室外保溫管道的做法相當(dāng)重要，做法不當(dāng)將直接影響使用效果。③鋼鐵廠內(nèi)的各空調(diào)用戶投入使用的時(shí)間不同，空調(diào)負(fù)荷變化比較大，因充分考慮機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)以適應(yīng)負(fù)荷的變化。
下面就從空調(diào)機(jī)房和空調(diào)管線兩個(gè)方面，討論鋼鐵廠空調(diào)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意的問題，以供大家參考。
機(jī)房側(cè)的設(shè)計(jì)配置
1.1 冷水機(jī)組的選擇和配置
鋼鐵廠*空調(diào)冷水機(jī)組的選擇應(yīng)充分考慮廠內(nèi)的能源配置情況，對(duì)于大多數(shù)鋼鐵廠而言，煉鋼和其他工藝過程會(huì)產(chǎn)生大量的蒸汽，從節(jié)能的角度來說，在空調(diào)冷水機(jī)組的選擇上應(yīng)盡量考慮利用這部分蒸汽，所以對(duì)于有多余蒸汽的鋼鐵廠，在冷水機(jī)組的選擇上應(yīng)優(yōu)先選用蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，對(duì)于相同制冷量的蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)組和電制冷機(jī)組而言，溴化鋰機(jī)組可節(jié)電98%左右
對(duì)于冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)盡量避免選用單臺(tái)機(jī)組，在條件允許的情況下，
可選用兩臺(tái)或以上的冷水機(jī)組，這樣可不考慮備用機(jī)組，
而且在負(fù)荷變化的情況下，可以關(guān)閉部分冷水機(jī)組，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，可以使機(jī)組在較高的COP值下運(yùn)行。冷水機(jī)組和冷凍水泵可采用一一對(duì)應(yīng)的方式，如受機(jī)房大小的限制，也可采用多臺(tái)冷水機(jī)組與多臺(tái)冷凍泵獨(dú)立并聯(lián)設(shè)置。這種布置方式有它比較明顯的簡潔﹑方便的優(yōu)點(diǎn)，但是這種方式應(yīng)注意在部分空調(diào)冷負(fù)荷的情況下，就有一部分冷水機(jī)組處于停開的狀態(tài)，如果管理人員操作管理上的疏忽，未把停開冷水機(jī)組的管路上的閥門關(guān)閉，則冷凍水就會(huì)出現(xiàn)旁通分流的現(xiàn)象。冷水旁通分流會(huì)影響冷水機(jī)組效能的發(fā)揮，降低冷水機(jī)組的COP值。另一方面如果末端空調(diào)冷負(fù)荷的需求增大，需要增開冷水機(jī)組的臺(tái)數(shù)，這需要管理人員及時(shí)到位，及時(shí)打開增開冷水機(jī)組管路上的閥門，這種操作管理方式顯然是比較麻煩的。解決這對(duì)矛盾的措施是冷水機(jī)組管路中考慮增設(shè)電動(dòng)蝶閥。電動(dòng)蝶閥、冷水機(jī)組、冷卻水泵和冷凍水泵設(shè)計(jì)為連鎖運(yùn)行控制，這樣便可以把空調(diào)系統(tǒng)中耗能zui大部分，也是節(jié)能潛力的區(qū)域納入智能化的控制，做到的投資，zui節(jié)能方便的管理。
1.2 冷凍水泵的選擇和配置
大型的*空調(diào)冷水系統(tǒng)，隨著空調(diào)區(qū)域冷負(fù)荷的改變，投入使用的冷水機(jī)組﹑空調(diào)冷凍水泵的臺(tái)數(shù)也將隨著增減，同時(shí)空調(diào)冷水系統(tǒng)的管網(wǎng)流量也發(fā)生改變，這引起管網(wǎng)水阻力的改變。在低負(fù)荷運(yùn)行情況下，尤其是空調(diào)冷水泵只需要單臺(tái)運(yùn)行時(shí)，空調(diào)冷水系統(tǒng)滿負(fù)荷與低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)水阻力相差甚大，這導(dǎo)致低負(fù)荷時(shí)空調(diào)冷水泵超流量運(yùn)行，其運(yùn)行工作點(diǎn)可能跳出經(jīng)濟(jì)區(qū)域，進(jìn)而引起電機(jī)效率的降低，同時(shí)水泵運(yùn)行電耗的增加，所以在只有單臺(tái)水泵運(yùn)行的工況下，極容易發(fā)生電機(jī)過載燒毀的事故。所以設(shè)計(jì)中不能僅注意了多臺(tái)水泵的額定狀態(tài)點(diǎn)能否滿足管路計(jì)算要求，還必須重視空調(diào)低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)變化所引發(fā)的問題，并采取必要的解決措施，解決方法有兩種，一是冷凍水泵采用變頻技術(shù)，即并聯(lián)運(yùn)行的各泵中，某臺(tái)泵采用變頻泵，它作為低負(fù)荷時(shí)單臺(tái)水泵運(yùn)行的固定泵，在系統(tǒng)超流量時(shí)，該泵降低運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，系統(tǒng)的流量也隨著減少，可見冷凍水泵采用變頻技術(shù)是系統(tǒng)變流量的節(jié)能技術(shù)。另外一種解決方法是在每臺(tái)水泵的出口裝設(shè)一種限流止回閥，它既可以起到防止停泵回流的作用，取代傳統(tǒng)的止回閥，又可以起到對(duì)工作泵限制流量的作用。該閥可以設(shè)定一個(gè)控制工作揚(yáng)程，當(dāng)水泵工作揚(yáng)程低于控制揚(yáng)程時(shí)閥門作關(guān)閉動(dòng)作，使實(shí)際工作揚(yáng)程加大，防止電機(jī)在水泵低揚(yáng)程，大流量、低效率時(shí)發(fā)生過載現(xiàn)象。該方式相對(duì)于*種方式，節(jié)能效果差，但會(huì)降低系統(tǒng)的投資，系統(tǒng)運(yùn)行管理更加方便。
1.3
機(jī)房側(cè)管路上控制配件的設(shè)置
壓力表﹑溫度計(jì)的設(shè)置對(duì)于空調(diào)冷水系統(tǒng)機(jī)房側(cè)部分顯得尤為重要，借助于壓力表的讀數(shù)可以初步判斷該部分水系統(tǒng)的水力工況是否正常，借助溫度計(jì)的設(shè)置可以初步判斷流經(jīng)該管路的水量是否滿足要求。建議在每支回水干管匯入集水器之前都應(yīng)安裝一支溫度計(jì)，通過觀察溫度計(jì)的溫度值，可以準(zhǔn)確掌握冷負(fù)荷分布的情況。溫差大的支路上的閥門可以開大，溫差小的支路閥門開度可以調(diào)小一些。只有每個(gè)回水支管裝了溫度計(jì)，操作管理人員才能直觀掌握系統(tǒng)冷負(fù)荷分布的情況。
1.4
系統(tǒng)的定壓及補(bǔ)水
設(shè)置系統(tǒng)定壓裝置的目的是使系統(tǒng)能在穩(wěn)壓狀態(tài)下運(yùn)行，保證系統(tǒng)內(nèi)不倒空、不汽化。一般*空調(diào)系統(tǒng)的定壓點(diǎn)均設(shè)在冷凍水泵的入口的回水干管上，這樣可以使水泵產(chǎn)生的壓頭在系統(tǒng)中得到合適的分布。目前供熱空調(diào)系統(tǒng)定壓補(bǔ)水方式主要有膨脹水箱定壓補(bǔ)水，補(bǔ)水泵定壓補(bǔ)水，氣體定壓罐結(jié)合補(bǔ)水泵定壓補(bǔ)水等。其中膨脹水箱定壓補(bǔ)水是zui簡單的方式，所以現(xiàn)在在民用建筑中大量使用，但是膨脹水箱必須設(shè)在系統(tǒng)的zui高點(diǎn)，在鋼鐵廠，各空調(diào)用戶比較分散，系統(tǒng)zui高點(diǎn)距離空調(diào)機(jī)房往往比較遠(yuǎn)，則布置膨脹水箱很困難，管理不方便，使高位水箱的應(yīng)用受到了限制。利用補(bǔ)水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓的系統(tǒng)，其定壓裝置是由補(bǔ)水箱、補(bǔ)水泵及調(diào)節(jié)器組成，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，通過壓力調(diào)節(jié)器作用，使補(bǔ)水泵連續(xù)補(bǔ)給的水量與系統(tǒng)泄漏量相適應(yīng)，從而維持系統(tǒng)動(dòng)水壓曲線的位置，但這種定壓方式，一般需連續(xù)運(yùn)行，耗電大。利用氣壓罐結(jié)合補(bǔ)水泵的定壓補(bǔ)水裝置在鋼鐵行業(yè)中被大量使用，它主要由補(bǔ)水泵、隔膜式氣壓水罐、安全閥、電接點(diǎn)壓力表和電磁閥組成，它的工作原理如下：
當(dāng)系統(tǒng)準(zhǔn)備運(yùn)行時(shí)，開啟補(bǔ)水泵，水被送至管網(wǎng)的同時(shí)也被送至氣壓水罐的水室，水室擴(kuò)大并將罐內(nèi)的氣體壓縮，罐內(nèi)的壓力隨之升高，當(dāng)壓力升高至zui高工作壓力時(shí)（系統(tǒng)zui高點(diǎn)和定壓點(diǎn)之間的高差加上3～5mH2O），水泵停轉(zhuǎn)，系統(tǒng)已充滿水，利用氣壓罐內(nèi)的壓力來維持管網(wǎng)的壓力，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，由于系統(tǒng)漏水或水溫改變導(dǎo)致系統(tǒng)水體積減少時(shí)，氣壓罐內(nèi)的水室縮小，罐內(nèi)氣體膨脹，壓力降低，當(dāng)壓力降低至系統(tǒng)zui低工作壓力時(shí)（系統(tǒng)zui高點(diǎn)和定壓點(diǎn)之間的高差加上1mH2O），水泵開啟，系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水。裝置中的壓力表和電磁閥均是安全保護(hù)裝置，當(dāng)系統(tǒng)超壓時(shí)，可通過壓力表和電磁閥將多余的水排出系統(tǒng)。氣壓罐結(jié)合補(bǔ)水泵的定壓補(bǔ)水裝置的設(shè)備選型計(jì)算過程如下：
1.5 補(bǔ)水泵的選擇
系統(tǒng)內(nèi)的水，當(dāng)為熱水或冷熱兩用時(shí)，采用軟化水，當(dāng)軟化水壓力不能直接供入水箱時(shí)，應(yīng)另設(shè)水泵補(bǔ)水，補(bǔ)水泵的自動(dòng)補(bǔ)水量可按系統(tǒng)循環(huán)水量的）——系統(tǒng)在高溫時(shí)水的密度（Kg/L），熱水時(shí)，為熱水供水的溫度，冷水時(shí)，為系統(tǒng)運(yùn)行前水的zui高溫度，可取35℃；
——系統(tǒng)在低溫時(shí)水的密度（Kg/L），熱水時(shí)，可取20℃；冷水時(shí)，為冷水供水溫度，可取35℃；——系統(tǒng)內(nèi)單位水容積（L /kW）之和，與供回水溫差，水通路的長短等有關(guān)，見下表所示； Q——系統(tǒng)的總量或總熱量（kW）； 空調(diào)管路的設(shè)計(jì)配置
2.1
煉鋼主廠房內(nèi)空調(diào)管路的配置
同程系統(tǒng)比異程系統(tǒng)水力工況更穩(wěn)定，流量分配也更均勻，有利于空調(diào)水系統(tǒng)的水力平衡，鋼鐵廠房內(nèi)的空調(diào)主管線多是沿廠房柱列線布置，所以很容易采取同程式系統(tǒng)（如圖所示）但是各空調(diào)用戶由于距離空調(diào)主管線的距離不同，室內(nèi)布置情況不同，很難采用同程式的布置（如圖用戶1～4的室內(nèi)管線），對(duì)此的解決辦法是先按經(jīng)濟(jì)比摩阻確定一個(gè)距離空調(diào)主管線zui遠(yuǎn)可能壓力損失zui大用戶的壓力損失，以此壓力損失為依據(jù)來確定其他環(huán)路的管徑，這樣就能使流量按各空調(diào)用戶的需求進(jìn)行分配，減少調(diào)試的工作量。各空調(diào)用戶內(nèi)部的管線如無條件可采用異程式布置，各空調(diào)末端可采用手動(dòng)閥或平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.2 煉鋼主廠房外空調(diào)管線的配置
容易影響廠區(qū)的總體布置，影響廠區(qū)的美觀。另外區(qū)域供熱供冷工程常因室外地下管道交錯(cuò)而難以設(shè)置，常用的地下管道有強(qiáng)、弱電、給排水、煤氣等，國家規(guī)范對(duì)種管道設(shè)置間距有具體要求，各種室外管道應(yīng)盡可能減少各自地下占有空間并將各自關(guān)系理順，區(qū)域地下管網(wǎng)方可有效實(shí)施，這方面直埋比地溝敷設(shè)*。現(xiàn)就工程做法簡單且工藝成熟的聚氨酯直埋管道的應(yīng)用進(jìn)行分析較。
2.2.1 保溫直埋管道的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)
直埋式預(yù)制保溫管是由輸送介質(zhì)的內(nèi)鋼管，外套管和在內(nèi)鋼管和外套管之間填充的憎水不燃型聚氨酯保溫層緊密結(jié)合而制成的整體預(yù)制管材，保溫層采用發(fā)泡工藝使其和外套管緊密在一起。因?yàn)楣艿乐甭瘢?/span>保溫管道直接承受土壤及地面活荷載，同時(shí)又受到地下潮氣及地下水侵蝕，因此，保溫直埋管在防水、防腐及機(jī)械強(qiáng)度等方面性能都要求較高，因此，僅管道一項(xiàng)直埋管工程造價(jià)較高。但因其工程綜合造價(jià)較低，施工簡便，和地溝敷設(shè)相比，節(jié)約土石方工程量、磚砌混凝土工程量，施工工期縮短一半以上。而且實(shí)際直埋保溫管道不僅保溫效果好，綜合造價(jià)低，而且在嚴(yán)格按要求施工的情況下，保溫管經(jīng)六年實(shí)物解剖分析和人工老化試驗(yàn)證實(shí)使用壽命在15年以上，而地溝敷設(shè)保溫管保溫材料為巖棉或離心棉一般3-5年需更換一次。綜上所述，直埋保溫管道在保溫性能，初投資，施工條件，維護(hù)工作量及日常運(yùn)行費(fèi)上均有較大優(yōu)勢(shì)。
2.2.2 保溫直埋管道的設(shè)計(jì)
因本工程空調(diào)用熱水的zui高溫度為60℃，zui低溫度為7℃，因此直埋管道承受的應(yīng)力不會(huì)太大。一般直埋管道材料為20號(hào)無縫鋼管或Q235管材，在15℃以上的溫度下安裝時(shí)，直埋敷設(shè)供熱管道（<100℃）不用采取任何措施，按無補(bǔ)償安裝形式將管道直接埋設(shè)地下（無固定支座、無補(bǔ)償器），管道就可達(dá)到安全運(yùn)行。因此對(duì)于區(qū)域供冷供熱（<100℃的水系統(tǒng)）使用無補(bǔ)償安裝形式將是便捷、安全和經(jīng)濟(jì)的。無補(bǔ)償直埋敷設(shè)是利用土壤與外套管之間的摩擦力固定管道。管道敷設(shè)完覆土前應(yīng)預(yù)熱管道，管線上無需設(shè)補(bǔ)償器，通常也無需設(shè)固定支架。為減小工程費(fèi)用，可在預(yù)熱的同時(shí)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。區(qū)域供冷供熱的管線特點(diǎn)是管內(nèi)介質(zhì)溫度不高（<100℃），工作壓力<1.0MPa，但管線較長，直管段經(jīng)常長達(dá)幾百米。土壤摩擦力遠(yuǎn)大于溫度應(yīng)力，在直管段中間出現(xiàn)“錨固段”，錨固端為危險(xiǎn)斷面，要應(yīng)力驗(yàn)算使之滿足鋼材許用應(yīng)力。使用無補(bǔ)償安裝形式的直埋敷設(shè)供熱管道的水平彎頭、三通處應(yīng)力集中。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過應(yīng)力計(jì)算，選擇合適壓力等級(jí)的彎頭及三通。一般來說，對(duì)空調(diào)供回水管道，為保險(xiǎn)起見，在選用彎頭和三通時(shí)可以考慮采用比管道高個(gè)壓力等級(jí)。
3、結(jié)論
1、對(duì)于鋼鐵廠*空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)的選擇，應(yīng)充分考慮廠內(nèi)的能源配置情況，有富裕蒸汽的地方，應(yīng)優(yōu)先選用蒸汽型溴化鋰機(jī)組；
2、對(duì)于鋼鐵廠內(nèi)各空調(diào)用戶比較分散，利用膨脹水箱的定壓補(bǔ)水方式比較困難，可采用氣壓罐結(jié)合補(bǔ)水泵的定壓補(bǔ)水裝置；
3、廠房內(nèi)的空調(diào)主管線應(yīng)盡量采用同程式布置。各空調(diào)用的設(shè)計(jì)應(yīng)先按經(jīng)濟(jì)比摩阻確定一個(gè)距離空調(diào)主管線zui遠(yuǎn)可能壓力損失zui大用戶的壓損失，以此壓力損失為依據(jù)來確定其他環(huán)路的管徑；
4、對(duì)于區(qū)域供冷供熱管道的可采用無補(bǔ)償直埋保溫管道，應(yīng)注意“錨固段，以及彎頭，三通等應(yīng)力比較集中處的應(yīng)力計(jì)算。
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