摘要：本文介紹了垃圾電廠的通風、空調(diào)和供暖設計思路。重點說明了增大抽風量和減少外部空氣進入垃圾池的防臭設計措施。分析了垃圾電廠排煙系統(tǒng)設計難點，得出了鍋爐間等大面積的丁類生產(chǎn)車間可不設置排煙系統(tǒng)的結論。

關鍵詞：垃圾電廠；防臭設計；防霧；排煙；通風；空調(diào)；供暖

0 引言

我國政府高度重視垃圾分類及處理工作，在綠色發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展政策指引下，生活垃圾焚燒發(fā)電具有很好的發(fā)展前景。生活垃圾焚燒發(fā)電是“減量化、無害化、資源化”處理生活垃圾的主要方式。經(jīng)過生活垃圾焚燒發(fā)電廠（下文簡稱垃圾電廠）高溫焚燒，垃圾可供暖、發(fā)電，排出的廢渣可用作建筑材料。

新版《生活垃圾焚燒處理與能源利用工程技術規(guī)范》（下文簡稱《垃圾規(guī)范》征求稿）正在修訂中，《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》（下文簡稱《煙規(guī)》）實施不到一年時間。設計過程中，經(jīng)常會遇到無規(guī)范可依或規(guī)范內(nèi)容與垃圾電廠的實際情況不甚契合的情況。筆者參與過50多個垃圾電廠項目施工圖的暖通設計工作，總結了一些設計經(jīng)驗，分析了一些缺少規(guī)范指導的問題，供同行參考。

1 概況

本文結合項目實例，介紹了垃圾電廠有別于常規(guī)工業(yè)項目的暖通系統(tǒng)設計思路，重點討論了垃圾池間防臭通風系統(tǒng)、垃圾電廠的排煙系統(tǒng)等設計難點。某垃圾電廠主廠房外景圖，如圖1所示。

圖1 某垃圾電廠主廠房外景圖

2通風及排煙設計

2.1 垃圾池間防臭通風

很多垃圾電廠已成為垃圾分類及環(huán)保宣傳教育基地，設置了多媒體宣教大廳和參觀區(qū)，參觀人員、電廠工作人員以及周邊居民對空氣品質(zhì)都有較高的要求。因此，防臭設計是垃圾電廠設計的重要組成部分，是環(huán)保需要，也是項目品質(zhì)的標志。

垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的惡臭，為H2S、NH3、甲硫醇、甲硫醚和三甲胺等成分[1]，臭氣源主要是在垃圾池間。為了保持垃圾池間負壓值（一般需要控制在-40～-50Pa范圍內(nèi)），需從排風和進風兩個方面采取措施。在排風方面，焚燒爐風機將垃圾池間的臭氣抽至焚燒爐高溫焚燒處理，再從煙囪高位排放[1]，能有效地防止臭氣的擴散[2]。在進風方面，除了圍護結構泄漏外，垃圾池間主要有三個外部氣體來源：一是垃圾池間卸料門的進風；二是垃圾滲濾液溝道間（下文簡稱溝道間）的換氣排風；三是滲濾液處理站集中收集并送入垃圾池間的臭氣。

增大垃圾池間的排風，減少垃圾池間的進風，才能增大垃圾池間的負壓值，主要采取以下措施：

（1）減少溝道間的換氣次數(shù)。

溝道間一般不進人，當特殊情況需要進入時要求采取防護措施。《垃圾規(guī)范》征求稿說明，溝道間設置通風是為了防止甲烷等可燃氣體長時間聚集可能引起爆炸，最大通風次數(shù)取6次/h[2]。采用防爆防腐離心風機排風，同時設置送風機，送風量按排風量的85%設計，送排風機均一用一備。平時按換氣次數(shù)3次/h連續(xù)通風，當甲烷的濃度達到爆炸下限的報警值（按空氣中甲烷爆炸濃度下限的25%設定），同時啟動備用送、排風機[2]，報警控制系統(tǒng)接入垃圾電廠的DCS系統(tǒng)。根據(jù)多個項目反饋，只要通風系統(tǒng)正常運行，未出現(xiàn)過危險氣體濃度報警的情況。

筆者了解到，很多設計院有一個誤區(qū)，將溝道間通風看作為事故通風，甚至單臺風機按不小于12次/h的換氣次數(shù)選型[3]。從溝道間排至垃圾池間的風量越大，越不利于垃圾池間的負壓控制。

（2）應重點關注卸料門、上料坡道等泄漏點和車間的負壓控制，減少卸料大廳臭氣擴散。如圖2所示，垃圾電廠剖面圖。

1溝道間 2 垃圾吊控制室 3 渣吊控制室 4 轉運平臺 5操作平臺 6 渣坑 7 垃圾池 8 卸料門 9 坡道門 10 排煙、除臭風管 11 排風管

圖 2 垃圾電廠剖面圖

1）減少卸料門的開啟時間和數(shù)量[2] [4]，卸料門采用感應電動門（下文簡稱感應門），僅在垃圾車卸料時開啟卸料門。在非卸料高峰期，同時間宜只安排一輛垃圾車卸料。

2）溝道間送風機的吸風口可以設置在卸料大廳，以增大卸料大廳相對于室外的負壓值。

3）卸料大廳的垃圾車上料坡道采取封閉措施，并在進口和出口處均設置感應門。通過將上料坡道設計成“緩沖間”，使得垃圾車進出上料坡道時至少有一處坡道門保持關閉，能有效地減少室外空氣通過上料坡道侵入卸料大廳。

4）《垃圾規(guī)范》征求稿有條文要求“車輛出入口宜設置空氣幕[2]”。筆者建議，采取有效防護措施后，可取消空氣幕。如果要保留空氣幕，需設置空氣幕和坡道門的連鎖啟閉功能。

（3）建議鍋爐的一次、二次風機都從垃圾池間吸風。有些項目將二次風機吸風口設置在鍋爐間的上部，主要目的是用鍋爐二次風機的吸風（下文簡稱二次風）降低鍋爐間上部的環(huán)境溫度。經(jīng)計算，二次風只占到鍋爐間降溫需要通風量的2%左右，用二次風降溫效果并不明顯。如果將二次風用在垃圾池間抽風，起到防臭效果更為顯著。

（4）根據(jù)鍋爐的數(shù)量、抽風量、年運行小時數(shù)，選擇臭氣處理裝置。僅在項目啟動調(diào)試階段和大面積停爐檢修時短期（不超過14天為宜）運行，可選擇活性炭除臭裝置。如果鍋爐的抽風量長期無法滿足負壓防臭要求，應設置適合長期連續(xù)運行的生物除臭或化學洗滌等除臭裝置[4]。

2.2 出渣間防塵防霧通風

鍋爐的高溫爐渣經(jīng)撈渣機浸水降溫后，排放至渣坑。爐渣落入渣坑及堆放、裝車過程中，散發(fā)的霧氣和少量揚塵，會影響出渣間作業(yè)區(qū)的衛(wèi)生條件及能見度。因此，出渣間需要設置機械通風，排風口設置在出渣口的上部[2]（如圖2所示），排風經(jīng)過除塵除霧裝置處理后排至室外。《垃圾規(guī)范》征求稿有條文指出“也可將排風口接至垃圾池間[2]”。將這部分較高溫度、濕度的空氣排入垃圾池間，除了不利于垃圾池間鋼結構的防腐外，還會影響垃圾池間的負壓值。因此，筆者建議出渣間應獨立設置凈化處理裝置，將排風處理后接至室外。

此外，《垃圾規(guī)范》征求稿要求，出渣間換氣次數(shù)不宜小于4次/h[2]。設計取值時，需綜合考慮當?shù)囟臼彝饪諝獾臏貪穸取t渣排放溫度和冷卻水量等因素，有些項目換氣次數(shù)甚至需8次/h以上才能有效地控制霧氣。

建議渣除塵除霧裝置的風機采用變頻風機，可根據(jù)室外空氣溫濕度分階段調(diào)節(jié)運行頻率，以降低風機運行能耗。

2.3 垃圾池間排煙

以福建某垃圾電廠的垃圾池間為例，垃圾池及給料平臺整個車間面積為2800m2，凈高45m，垃圾堆放高度15m。垃圾吊控制室設置在垃圾池間的外部，運行管理人員一般不進入垃圾池間。

垃圾池間的轉運平臺上設置兩支固定消防水炮，每支流量為30L/S[2]（一般室內(nèi)消火栓流量為5L/S[5]）。

根據(jù)《煙規(guī)》要求設置機械排煙系統(tǒng)。車間劃分兩個面積相等的防煙分區(qū)，由于垃圾池間空間高度大于9m，防煙分區(qū)之間不需要設置擋煙設施。除臭裝置和排煙風機分別布置在獨立機房內(nèi)。排煙系統(tǒng)和除臭系統(tǒng)合用垃圾池間內(nèi)的排風管道，設備分支管和主管之間采用電動閥和防火閥隔離。排煙補風從室外引入，且補風量不小于排煙量的50%。如圖2所示，火災時，連鎖開啟2扇卸料門和坡道門自然補風，控制補風速度低于3 m/S。該項目采用了鋼結構屋頂，由于垃圾池間為丙類建筑，且面積超過了2500m2，根據(jù)《煙規(guī)》要求，在屋頂設置了不小于車間面積10%的可熔性采光帶替代固定窗。[6]

垃圾電廠是由火力發(fā)電廠發(fā)展而來，其工藝流程、建筑功能與火力發(fā)電廠類似?！痘鹆Πl(fā)電廠與變電站設計防火標準》條文說明指出：“火災時排煙，有可能加劇火勢蔓延”，“貯煤場”可不設排煙設施[7]。煤的火災危險性和垃圾類似，垃圾電廠借鑒該規(guī)范具有實際意義。

綜合兩本規(guī)范，該工程的設計思路為，火災前期啟動機械排煙系統(tǒng)，保持能見度，便于固定消防水炮和消火栓的滅火作業(yè)?；馂闹泻笃?，當能見度無法維持時，關閉垃圾卸料門，停運排煙風機，以減小室外空氣的助燃作用。在排煙風機入口防火閥達到280℃前，要否停運排煙系統(tǒng)[6]，有待于進一步研究確證。

2.4 鍋爐間及煙氣凈化間排煙及通風

以福建某垃圾電廠為例，鍋爐間和煙氣凈化間是連成一個空間的大車間，屬于丁類生產(chǎn)車間，總面積為6800m2，凈高46m。按《建筑設計防火規(guī)范》（下文簡稱《建規(guī)》），應設置排煙設施[8]。

如果按《煙規(guī)》設計自然排煙系統(tǒng)，需要劃分防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)面積不大于2000 m2。當設置在屋頂時，自然排煙口應在屋面均勻設置且采用自動控制方式開啟；由于該屋面斜度小于12°，屋面每200m2的建筑面積應設置相應的自然排煙口。經(jīng)校核計算，儲煙倉的煙層與周圍空氣溫差大于15℃，符合設置自然排煙條件。[6]

設置防排煙系統(tǒng)的本意，主要是為疏散和救援創(chuàng)造有利條件。根據(jù)垃圾電廠實際情況分析，主廠房內(nèi)人員活動區(qū)域只是在近地面和操作平臺層附近，外墻有可開啟的外窗，屋頂設有屋頂自然器通風器。這種大空間高熱廠房，著火時，煙氣向上積聚或排出，屋頂下部的空間是一個很大的蓄煙空間，可以滿足人員的安全疏散要求[7]。廠房內(nèi)人員較少，且對現(xiàn)場熟悉，為安全疏散提供了必要條件。

車間內(nèi)，配備有足夠數(shù)量的室內(nèi)消滅栓和移動式滅火器[5] [7]。主廠房外圍設有環(huán)形消防車道和室外消火栓[7] [8]。諸如主廠房鍋爐間、汽機間和垃圾池間等重要場所均設有監(jiān)控，運行管理人員在集控室24小時監(jiān)視，安全運行有較好的保障。

NFPA等國外規(guī)程對于燃煤電廠的汽機房、鍋爐房均沒有規(guī)定要求設置排煙設施。從國內(nèi)燃煤電廠運行經(jīng)驗看，沒有出現(xiàn)人員疏散不及而遇險的情況。[7]

因此，筆者認為，這類高大空間的大面積丁類生產(chǎn)車間，可不設置排煙設施[7]。只需按排熱要求設置通風裝置，為了節(jié)能，一般設置屋頂自然通風器[9] [10]。在風力較強地區(qū)和供暖地區(qū)，屋頂自然通風器需要配置電動啟閉的閥板。

3空調(diào)設計

垃圾電廠的主控樓、汽機間、鍋爐間與煙氣凈化間、卸料大廳與垃圾池間及其輔助用房等各個車間，一般組合布置成一個“聯(lián)合廠房”?？照{(diào)系統(tǒng)主要包括配電間、變頻器室和機柜間等電氣自控用房的工藝性空調(diào)，以及參觀、辦公區(qū)域的舒適性空調(diào)。考慮到垃圾電廠的建筑格局、外立面美觀、空調(diào)負荷特點等因素，一般選擇風冷或水冷的多聯(lián)式空調(diào)機或單元式空調(diào)機為主、分體式空調(diào)為輔的空調(diào)形式。有蒸汽或熱水余熱的電廠，技術經(jīng)濟合理時，可采用溴化鋰吸收式冷水機組[10] [11]和熱水換熱器組合的水空調(diào)系統(tǒng)。

空調(diào)機的冷熱水或冷卻水管道不應直接接入電氣自控用房，可將空調(diào)用水通過空調(diào)設備制成冷熱風再送入空調(diào)房間[12]?？照{(diào)設備、送風管及凝結水管不宜布置在電控設備正上方，以防止凝結水滴下[12] [13]。電氣用房可根據(jù)室外氣溫，選擇使用空調(diào)系統(tǒng)或通風系統(tǒng)進行降溫。[13]。

集控室、機柜間等重要房間的建筑圍護結構最大傳熱系數(shù)應控制在合理范圍內(nèi)，其中外墻、屋面須滿足建筑所在地的氣候分區(qū)一類工業(yè)建筑圍護結構的熱工性能[14]，內(nèi)墻及樓板不大于1.2W/(m2.℃)[10]。有利于減小空調(diào)配置和降低運行能耗，還能防止布置在其下層的電纜夾層樓板側產(chǎn)生冷凝水。

空調(diào)新風設備的余壓和風量取值時，要注意到垃圾電廠環(huán)境污染因素，空調(diào)房間與室外的壓差值宜按15～30Pa設計[3][10]。不宜采用新風全熱換熱器。參觀工作區(qū)與臭氣擴散區(qū)之間，必須設置隔離間[2]，還應在參觀工作區(qū)的通道上設置新風系統(tǒng)維持正壓。正壓設計值的梯度為空調(diào)房間>走道>生產(chǎn)車間[4]。

運行管理人員長期在渣吊控制室和垃圾吊車控制室工作，這些房間周邊的環(huán)境較為惡劣，位置相對獨立且面積較小。為了降低成本，可采用靜音型送風機提供新風。靜音型送風機特點是，噪音低、電量低、風量小且有高低檔風量調(diào)節(jié)功能。缺點是，室外氣溫低、濕度大時，室內(nèi)送風口可能會產(chǎn)生霧氣。可根據(jù)當?shù)仨椖繗庀髼l件配置電加熱功能，冬季送風加熱至5℃。

4 供暖設計

以河南某垃圾電廠為例，采用熱水供暖系統(tǒng)，熱媒采用供回水溫度分別為85℃和60℃。選用外表光潔的、防腐性能好的鋼制柱型散熱器[3]。在鍋爐間、煙氣凈化間、汽機間等熱負荷大的車間，選擇中心距為900mm的6柱散熱器。部分外墻處內(nèi)外雙層布置散熱器。避免了熱空氣幕的使用，熱空氣幕耗電且易積塵。

垃圾電廠不宜選用蒸汽供暖系統(tǒng)[3] [10]，蒸汽系統(tǒng)的散熱器及管道外表面易附著有機灰塵而發(fā)出異味。蒸汽系統(tǒng)啟動慢，疏水器故障多，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性較差，易進空氣抗腐蝕性能差。

沒有設置空調(diào)機，或空調(diào)供暖量不足的電氣自控房間，可采用電熱油汀等電熱設備供暖。由于電熱油汀沒有風機，不會有風機損壞停運而電熱部件繼續(xù)發(fā)熱引起的安全事故。

垃圾卸料大廳、垃圾池間等空氣流通量大的車間，以及石灰干粉間、飛灰固化車間等水管道較少的車間，可將水管道進行保溫并設置電伴熱防凍，此類車間內(nèi)一般不設置供暖系統(tǒng)。有發(fā)熱源的鍋爐間、煙氣凈化間、汽機間和除氧間等車間，按維持室內(nèi)溫度5℃計算熱負荷，計算時不考慮設備、管道散熱量[10] [15]。

5 結語

1） 防臭設計的要點是，盡量增大鍋爐風機在垃圾池的抽風，盡量減少外部空氣進入有臭氣源的場所。

2） 垃圾池的排煙系統(tǒng)應符合運行現(xiàn)場實際情況；鍋爐間及煙氣凈化間等大面積的丁類生產(chǎn)車間可不設置排煙系統(tǒng)。

3） 空調(diào)、通風和供暖措施應合理、有效，滿足垃圾電廠長期安全、可靠、經(jīng)濟運行的要求。

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