石油化工中心化验室通风空调系统设计

近十年，随着我国石油化工行业的飞速发展，为承担石油化工工厂各装置原料、中间产品，以及出厂产品质量监督检查和其他辅助任务的全厂性化验室，其通风空调系统的可靠性越来越受到重视。 在实际运行中，要求在满足化验室工艺要求的前提下，本着“以人为本、健康安全、节能环保”的理念对中心化验室的通风空调系统进行设计； 同时，年为了满足我国的能源供应，我国石化企业也与国外公司在国内外合作建设了众多石油化工项目，些国际合作项目，尤其是在国外建设的项目，采用了部分美国标准。 因此，笔者结合国内外相关标准及手册，从室内环境控制、排风设计、全新风设计、通风系统控制、防火设计及节能等方面，提出一些在设计过程中不同的方法。

图２为该中心化验室１层排风系统流程图。要由排风机（ＥＦ）、通风柜、万向罩、通风试剂柜、风量文丘里阀、定风量文丘里阀、电动调节阀ＭＤ）、防火阀等组成。工作时，由风管送入各个房间的新鲜空气经过通风柜、万向罩、通风试剂柜等局部排风设备后从屋面排出。屋面排风机采用一用一备的模式，当其中１台发生故障时，备用风机能自动切换运行，保证排风系统的安全可靠。 

图３为某型号文丘里阀的风量控制示意图。在较低静压时，加在锥体上的力较小，锥体中的弹簧张开，将锥体从文丘里管中拉开，较低压力与较大的打开面积保证了所需流量。随着加在锥体上的静压增加，弹簧压缩且锥体移入文丘里管，打开面积减小，较高压力与较小的打开面积保证了所需要的流量。 

通常，由于中心化验室采用的是全新风空调系统，因此室内温湿度参数的取值直接影响机组性能参数、系统初始投资及运行成本。同时，由于中心化验室的分析化验房间设有各种精密检测仪器，这些仪器对温湿度都有一定的要求。表１给出了我国行业推荐性标准对分析化验房间温湿度环境的要求，当工艺专业对分析化验房间的室内温湿度无特殊要求时可按表１执行。通过查阅美国相关设计手册及标准，笔者发现在这些标准及手册中并没有对化验室分析化验房间的温湿度作明确规定，是提醒设计人员应结合各个房间分析仪器的温湿度要求逐一确定其室内的温湿度设计参数。 

此外，由于分析化验房间内设有大量的手动及自动分析仪，而通常设计人员很难得到这些分析仪器对室内环境要求的详细参数，且国内设计手册也没有针对化验室给出此类房间估算的设备发热量，此在设计中心化验室时，对其室内设备发热量的选取存在困难。ASHRAE 手册给出了50～270Ｗ／ｍ２的分析化验室设备发热量估算值，并且罗列了部分分析化验仪器的发热量供设计人员选取。

分析化验房间一般设有各种类型的通风柜，因此，中心化验室的排风系统一般采用的都是变风量排风系统。通风柜排风量的取值可直接选用国家建筑标准设计图集 ０７Ｊ９０１ ２《实验室建筑设备（二）》中对应的型号。 

表３给出了图１，２所示中心化验室１层各房间排风量计算结果。表中正常运行工况下排风量的大小取决于室内通风柜的同时使用系数，该系数一般取0.6～0.7，但是对于中试装置及带有科研性质的中心化验室，其同时使用系数可与业主充分沟通，在了解其建成后预期使用情况下可适当减小。需要注意的是，为了保证在极端条件下房间内通风柜的面风速能达到规定要求，房间的排风量宜在最大排风量与最小排风量之间波动。室内通风柜的数量较少时，室内的最大排风量按通风柜全部使用考虑；当房间内通风柜的数量较多时，室内最大排风量也可适当选取一个通风柜的同时使用系数，但是该系数应与业主沟通并经过业主批准。 

通过设置在最不利环路末端的静压传感器调节风机频率，以维持风管内静压恒定；再通过设置在静压箱内的静压传感器控制风机的启停、调节旁通风阀开度，以维持静压箱内静压恒定。当旁通阀处于全开状态，且静压箱内静压超过设定的最高限值时，关闭１台风机；当旁通风阀处于关闭状态，且静压箱内的静压低于设定的最低限值时，开启１台风机。由于该多风机并联控制模式设备数量多、控制复杂，因此目前很少采用。 

当化验室排风系统采用变频风机时，应着重注意在低排风量下排风口风速的要求。表５给出了我国标准与美国相关手册推荐的高空排放稀释通风时的排风口风速。结合表５中各标准对排风口风速的要求，应验算其排风口在最小排风量下射流速度不应小于10ｍ／ｓ。 

石油化工中心化验室一般采用全新风空调系统，用于补偿室内的排风。补风系统的设计直接关系到化验室内各房间之间相对压力的控制。表６显示了我国行业推荐性标准与美国相关手册关于相邻房间相对压力的对比。从表６中可以发现，对于释放污染物的房间，我国标准要求的压力值相对于美国标准要求的数值更小。为了防止污染物逃逸到其他房间，建议需要维持负压的房间取高负压值，由于走道将办公类房间与释放污染物质的房间隔离开来，因此办公类房间可选取较低的正压值。

表８为我国标准与美国标准对化验室防火控制的要求。我国标准与美国标准最大的区别为：美国标准明确规定了连接有通风柜的排风系统上不允许设置带自动关闭功能的防火阀，且排风系统不应与火灾自动报警系统联动。该规定的目的主要是在发生火灾时，其排风系统能有效地控制烟气向其他区域扩散，从而减少人员及财产的损失。当海外项目采用美国标准的做法时，应注意需将排风支管顺气流方向插入竖向风道，且支管到支管出口的高度不应小于600ｍｍ。

中心化验室通常采用全新风系统，这就造成了新风处理能耗非常大。文献已对石油化工中心化验室湿度控制、新风送风参数及空调系统节能设计作了详细的介绍。需要补充的是，由于化验室排风系统通常含有腐蚀性气体，且排风系统划分相对分散，因此在采用排风热回收时应注意泄漏风险。