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屋頂排熱風機戶式空調(diào)工程燃氣壁掛爐選擇旭陽公司焦爐尾氣除塵風
隨著社會經(jīng)濟、技術(shù)的發(fā)展，以及社會政治的進步，一種新型的戶式空調(diào)工程在我國房地產(chǎn)開發(fā)中已大量推廣使用，顧名思義，就是解決房間冷、暖的工程是每戶獨立自主的。
2003年在某個項目中建成兩棟27層共425戶近六萬平方米的住宅中，采用了戶式空調(diào)工程。工程中包括一拖多MRV熱泵式冷媒工程（本工程既可在夏季制冷，又可在冬初、冬末時制熱、甚至也可在嚴冬時制熱）和冬季主要用的壁掛爐供暖工程。在廳和臥室等主要房間內(nèi)工程的末端裝置選用雙熱源風機盤管（冷媒、熱水各走各的盤管），但在廚房、廁所只考慮用排熱器冬季取暖。
該工程之所以推廣如此之快，就是因其有以下的優(yōu)點： 最突出一點就是為住戶提供了居住舒適的自主權(quán)——制冷、制熱的開啟、停止時間、室內(nèi)溫度的高低均有自己決定；其次是室內(nèi)工程管路（包括冷媒、熱水各兩根和冷凝水管一根）均在屋頂下布置，地面上無管道，便于房間內(nèi)的布置；再者是室外機一戶一個，同戶型的型號、大小上下統(tǒng)一，且少去分體空調(diào)排凝結(jié)水管（凝結(jié)水管在室內(nèi)集中排入衛(wèi)生間），因此，安裝好后，建筑物外立面非常整齊、美觀；還有，簡化了管道建設(shè)安裝——室外小區(qū)和樓內(nèi)到各戶省去了兩根供回熱水管道，只有煤氣、自來水管各一根即可。這樣，不僅減少了管道安裝量，而且減少日后管道維修量；最可貴的是解決了采暖收費困難的問題。
在這種工程內(nèi)，制冷、采暖用電和煤氣都用磁卡計費，只有先交費買了電、煤氣，插卡后工程才能運行，否則，工程將無法運行。 戶式空調(diào)工程涉及到空調(diào)室外機、室內(nèi)機、燃氣壁掛爐、排熱器以及工程管材、管件等的選擇問題。戶式空調(diào)工程在冬季也可實行集中供暖，這時其“戶式”意義卻大為失色，只有采用壁掛爐供暖，才使其“戶式”的意義在全年內(nèi)都得以體現(xiàn)。
因此只有正確選擇燃氣壁掛爐才能充分展示戶式空調(diào)工程的優(yōu)點，在此僅介紹如何選擇壁掛爐。
工程實踐證明，選擇壁掛爐要突出注意兩方面：一是其功率，二是其所配循環(huán)水泵的流量與揚程。
一、壁掛爐的功率確定
由于燃氣壁掛爐均具有供暖和供生活用熱水的雙重功能，因此其功率取兩者所需的大者。
近幾年來居住建筑都嚴格執(zhí)行節(jié)能標準，外圍護物保溫性能明顯提高，采暖熱指標顯著下降，一般一百多平方米三居室的功率10KW采暖用綽綽有余，然而生活用熱水所需功率卻很大，特別是當水源為地表水時，水溫隨室外溫度變化而變化，在冬季最冷時水溫接近0℃，如北京使用密云水庫水作水源的區(qū)域，冬季洗菜時很扎手，比地下水的10～15℃低很多，8L/min產(chǎn)熱水量所需功率為
N=L·C·（tk-t0）/60 ----(1)
式（1）中，N—壁掛爐加熱生活用水所需功率，KW；
L—壁掛爐每分鐘產(chǎn)熱水量，L/min，取L=8；
C—水的比熱，kj/kg·℃,取C=4.19；
編者按：在戶式空調(diào)工程中采用燃氣壁掛爐供暖，才能使工程的戶式意義在全年內(nèi)都得以體現(xiàn)。燃氣壁掛爐的選擇要特別注意兩點：一是其功率的確定；另一是爐內(nèi)循環(huán)水泵的流量與揚程的匹配。由于壁掛爐具有供暖及供生活用熱水兩種功能，因此其功率取兩者中所需之大者，當居住面積不太大，低于300平方米，尤其當水源為地表水的寒冷地區(qū)，其功率取決于生活用熱水的功率，而不是供暖的功率；而水泵有600～900L/h的流量，0.8～1.6
tk—熱水溫度，住宅內(nèi)帶有淋浴器的浴盆水溫要求40℃[1]；
t0—自來水溫度，當水源為地下水時，取t0=10～15℃，地表水t0=0～4℃；
60—一分鐘的秒數(shù)。
將上述各值代入式中得：當水源為地下水時N=14～17KW；水源為地表水時N=20～22KW。
考慮住戶使用浴盆，加熱熱水需要一段時間，因此壁掛爐功率選擇的比計算值還要大些，為24KW。 當戶型面積在300平方米以上時，為穩(wěn)妥起見，還應對采暖所需功率進行計算，與上述結(jié)果進行比較，然后取其中大者。但也可以上述結(jié)果用采暖負荷指標驗算其結(jié)果是否滿足采暖。驗算公式如下：
q=N×1000/F·K1·K2·K3 ----(2)
式（2）中，N—已計算出生活用熱水所需的功率，KW，在本工程實踐中選N=24KW；
F—住戶的套內(nèi)面積，㎡，本人實踐過工程中最大戶型L，套內(nèi)面積F=113.4㎡；
K1—對于套內(nèi)面積所要考慮公攤面積的系數(shù)，對于多層住宅取1.1～1.2，而對高層取1.2～1.35；
K2—考慮間歇供暖的安全系數(shù)，取1.2～1.25；K3—由于使用了戶式空調(diào)工程，所以應考慮上、下、前、后、左、右鄰居采暖不同步的安全系數(shù)，該取值波動范圍很大，尤其當鄰居出門在外根本不取暖時，其值有可能大到2～3。
將上述各值代入式（2）中得出結(jié)果，負荷指標q值在45～70W/㎡之內(nèi)或大于70W/㎡時(q值見參考文獻[2]、[3]、[4])，壁掛爐的功率即可按式（1）計算的結(jié)果選擇。當采用采暖負荷計算結(jié)果同熱水供應的結(jié)果比較時，應該是采暖計算負荷要乘以上述三個安全系數(shù)的值。
總之，在選擇壁掛爐的功率時，決不能冒然以采暖計算負荷的結(jié)果來確定，否則很有可能不能滿足生活用熱水。
二、壁掛爐內(nèi)水泵流量與揚程的確定
1、水泵流量由下式計算得
L=3.6·K1·K2·K3·Q/△t·C·r ----（3）
編者按：在戶式空調(diào)工程中采用燃氣壁掛爐供暖，才能使工程的戶式意義在全年內(nèi)都得以體現(xiàn)。燃氣壁掛爐的選擇要特別注意兩點：一是其功率的確定；另一是爐內(nèi)循環(huán)水泵的流量與揚程的匹配。由于壁掛爐具有供暖及供生活用熱水兩種功能，因此其功率取兩者中所需之大者，當居住面積不太大，低于300平方米，尤其當水源為地表水的寒冷地區(qū)，其功率取決于生活用熱水的功率，而不是供暖的功率；而水泵有600～900L/h的流量，0.8～1.6
在式（3）中，L—水泵的計算流量，l/h；K1、K2、K3同式（2）；
△t—供回水平均溫差，℃，在此取△t=10；C—水的比熱，KJ/Kg·℃，其值為4.19；
r—水的比重，Kg/l；其值為1；
Q—計算戶型的采暖計算負荷，W，一般應按采暖負荷計算方法得出結(jié)果，當然也可用負荷指標來估算：
Q=q·F ----（4）
式（4）中，Q—計算戶型的采暖計算負荷，W；
F—戶型的套內(nèi)面積，㎡；
q—采暖負荷，指標W/㎡，在文獻[2]中已闡明q可取45～50 W/㎡。
在此以本人實踐的工程中最大戶型L為例，其套內(nèi)面積F=113.4㎡，其中包括廳、臥室兩個、衛(wèi)生間兩個、書房一個、工人房、廚房各一間。
當K1=1.24，而K2=1.0，1.2，K3=1.0，1.2，1.5，2.0，2.5，3.0不同情況下計算結(jié)果列入表1中。
2、水泵揚程的確定。
還以L戶型
摘要：本文著重介紹高壓變頻器在旭陽公司焦爐尾氣除塵風機上的應用情況，對節(jié)能效果進行了分析，結(jié)果表明，焦化廠采用高壓變頻器對尾氣除塵風機進行調(diào)速，具有投資省，見效快等特點。
1引言
旭陽煤化工集團是全球領(lǐng)先的煤化工產(chǎn)品供應商，集團總部位于北京，核心業(yè)務為生產(chǎn)、銷售焦炭、焦化產(chǎn)品及深加工煤化工產(chǎn)品。河北旭陽焦化有限公司是旭陽煤化工集團下屬子公司，年生產(chǎn)能力200萬噸焦化及配套粗苯、焦油、硫銨等。企業(yè)2009年全年實現(xiàn)銷售收入43億元，實現(xiàn)利稅5.06億元。焦化廠廠區(qū)如圖1所示。
河北省旭陽焦化集團焦爐是焦化廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，也是焦化廠生產(chǎn)過程中最大的污染源之一。焦化廠在生產(chǎn)過程、推焦過程中排放大量溫度高、濃度大的有害氣體及易擴散的煙塵，對人體危害極大。尤其在焦爐爐頂大氣中苯可溶物嚴重超標，焦爐工作區(qū)粉塵濃度也超標，嚴重危及職工的身體健康.
按照我國1996年頒布的《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297一1996），對煙氣必須冷卻、凈化，由引風機將其排至煙囪放散或輸送到煤氣回收工程中備用。因此，每座焦爐需配有一套除塵工程。一期工程的地面除塵站使用的是一臺630kW/10kV的高壓電機拖動風機，抽取前級焦爐出焦時產(chǎn)生的焦爐煙氣和灰塵，吸收的煙塵和氣體進入除塵站的布袋除塵器濾除粉塵和有害物質(zhì)以后，高溫氣體經(jīng)高爐排放到空氣中。除塵工程風機型號AI850。由于焦爐周期性間斷推焦，為滿足節(jié)能和環(huán)保要求,要求風機在整個煉焦工作周期內(nèi)變速運行，推焦時高速運行，不推焦時低速運行。原工程采用液力偶合器調(diào)速，高速800rpm，低速600rpm。經(jīng)過一段時間的運行，發(fā)現(xiàn)液力偶合器技術(shù)存在著局限性，主要表現(xiàn)在：
1調(diào)速范圍在40%～95%之間，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定；造成能源浪費。
2液力偶合器本身包含油路，水路等多套工程，故障率高，液力偶合器一旦故障，只能停機維修，無法切換至工頻旁路運行，造成焦爐停產(chǎn)，不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需要。
3液力偶合器在調(diào)速越低時效率越低，調(diào)速的節(jié)能效果大打折扣。
4調(diào)節(jié)精度低、線性度差，響應慢。
5電機仍然為直接啟動，需要啟動裝置，啟動沖擊也大，并且不能頻繁 啟動。
隨著高壓變頻器應用的越來越普遍，高壓變頻器的性價比越來越高，相比液力偶合器變頻器具有以下優(yōu)點：
1高壓變頻器調(diào)速范圍大，精度高，調(diào)速范圍為0-100%。
2高壓變頻器是高科技產(chǎn)品，可靠性高，基本免維護，萬一變頻器故障，電機還可以直接掛電網(wǎng)工頻運行，不會造成生產(chǎn)損失。
3高壓變頻器在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高的效率（大于96%）。
4高壓變頻器對電機及負載機械實現(xiàn)真正的軟啟動，如果工藝需要，電機可以在短時間內(nèi)多次重復啟動。
5高壓變頻器不會因為電機速度的高低而增加成本，而低速大容量的電機用液力偶合器調(diào)速，成本將大大增加，有些時候甚至無法實現(xiàn)。
鑒于此，在2009年節(jié)能改造工作中，焦化廠領(lǐng)導決定對地面除塵站除塵風機（一期工程）進行改造，經(jīng)多方考察，選中山東新風光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風光牌JD-BP38-630F型高壓變頻器對除塵風機進行調(diào)速。
2高壓變頻器技術(shù)改造方案
除塵風機是除塵凈化工程的動力中樞，一旦除塵風機不能正常運行，不但影響生產(chǎn)，還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全；另外，調(diào)速工程工作的環(huán)境比較惡劣；同時焦爐又周期性間斷推焦；所以，和除塵風機配套的高壓調(diào)速工程方案應周密細致，經(jīng)過雙方技術(shù)人員的合作，制定了一期工程除塵風機的技術(shù)改造方案。改造方案如下:
2.1 設(shè)備配置
風光高壓變頻調(diào)速工程由一次回路進線柜（旁路柜）、變壓器柜、變頻單元柜和操作控制柜組成。旁路柜在變頻器維護過程中或變頻器出現(xiàn)故障時，將電機投入到工頻電網(wǎng)運行，保證生產(chǎn)不受影響。變頻運行時，變頻器為電機提供全面的保護。高壓變頻器旁路柜一次回路如圖2所示。
DL：用戶高壓真空斷路器
K1、K2、K3：高壓變頻器內(nèi)置高壓隔離開關(guān)
BPQ：JD-BP38-630F高壓變頻器
D：630kW/10kV異步電動機。
圖2手動旁路柜中，共有3個高壓隔離開關(guān)，為了確保不向變頻器輸出端反送電，K2與K3采用電磁互鎖操動機構(gòu)，實現(xiàn)電磁互鎖。當K1、K3閉合，K2斷開時，電機變頻運行；當K1、K3斷開，K2閉合時，電機工頻運行，此時變頻器從高壓中隔離出來，便于檢修、維護和調(diào)試。
旁路柜必須與上級高壓斷路器DL連鎖， DL合閘時，絕對不允許操作旁路隔離開關(guān)與變頻輸出隔離開關(guān)，以防止出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象，確保操作人員和設(shè)備的安全。
現(xiàn)場控制要求可以遠程和本機控制。風機高速運行時，如果變頻器出現(xiàn)嚴重故障，變頻器自動停機。遠程控制時，通過操作臺工頻/變頻旋鈕把電機切換到工頻電網(wǎng)運行，當推焦周期結(jié)束后，檢修變頻器。變頻器檢修完畢后，通過把操作臺工頻/變頻旋鈕打到變頻位置，返回變頻調(diào)速狀態(tài)。本機控制時，通過變頻器控制柜工頻/變頻旋鈕把電機切換到工頻電網(wǎng)運行，當推焦周期結(jié)束后，檢修變頻器。變頻器檢修完畢后，通過把變頻器工頻/變頻旋鈕打到變頻位置，返回變頻調(diào)速狀態(tài)。
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