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屋頂排熱風(fēng)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(fēng)
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(fēng)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?zé)崴艿溃挥忻簹�、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(yīng)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(yīng)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(yīng)的結(jié)果比較時，應(yīng)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(yīng)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(fēng)機上的應(yīng)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(fēng)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(yīng)商，集團總部位于北京，核心業(yè)務(wù)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(yīng)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(yīng)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(fù)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(dǎo)決定對地面除塵站除塵風(fēng)機（一期工程）進行改造，經(jīng)多方考察，選中山東新風(fēng)光電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的風(fēng)光牌JD-BP38-630F型高壓變頻器對除塵風(fēng)機進行調(diào)速。
2高壓變頻器技術(shù)改造方案
除塵風(fēng)機是除塵凈化工程的動力中樞，一旦除塵風(fēng)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(fēng)機配套的高壓調(diào)速工程方案應(yīng)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(fēng)機的技術(shù)改造方案。改造方案如下:
2.1 設(shè)備配置
風(fēng)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(fēng)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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