文/李 軍 李紅純 曹廣軍
油料洞庫作為我軍重要的戰(zhàn)略油料儲備場所,大部分建于20世紀六七十年代。在經歷了多年的使用后,一些油罐、管線等設備已出現(xiàn)腐蝕,罐室貼壁層滲水嚴重,尤其在夏秋雨季。夏季洞內相對濕度可達90%以上,給洞庫罐室的除濕工作帶來了許多棘手問題,給油料洞庫的管理和設備設施的維護保養(yǎng)帶來了一定的安全隱患。
相對濕度與鋼鐵腐蝕比速度有直接的關系。洞內潮濕的空氣,不僅會加劇油罐、管線、閥門等金屬設備的腐蝕,還會使金屬表面具有防腐作用的漆膜起泡、軟化、脫落,擴大了金屬的銹蝕面,而生成的銹皮又容易吸濕,進一步加速了對漆膜的破壞和金屬設備的銹蝕。潮濕的空氣通過各種渠道與油料接觸,會加速油料的氧化變質,縮短儲存期;與庫內電氣設備接觸,會使其非金屬部分霉爛、老化、分解,破壞電氣設備的絕緣層,導致漏電、短路、跳火,直接影響電氣設備的正常運行[1,2,3]。
如表1所示,隨著相對濕度的增大,鋼鐵腐蝕比速度呈加快趨勢。當相對濕度為100%時,鋼鐵腐蝕比速度達到最大。當相對濕度低于75%時,由空氣濕度引起的鋼鐵腐蝕可忽略不計。
表1 鋼鐵腐蝕比速度與相對濕度的關系
常用于洞庫的空氣降濕方法有升溫通風降濕、冷卻除濕、液體吸濕劑除濕、固體吸濕劑除濕及這些方法的聯(lián)合使用。每種方法都各有特點,應根據(jù)當?shù)刈匀粭l件、工程特點、造價和運行費等進行綜合技術經濟比較后選用。用升溫通風減濕方法,在一定范圍內,空氣含濕量不變,溫度提高1℃,相對濕度可降低4%~5%,但加熱后的空氣容納水汽的能力較原來的空氣有所提高。而冷凍除濕是利用專門機器將空氣溫度降低至其露點溫度以下時,空氣中水分凝結,含濕量下降,并將干燥后的空氣送入地下空間內,從而達到降低地下空間內空氣濕度的目的。冷凍除濕機通常由制冷系統(tǒng)和送風系統(tǒng)組合而成,在以除濕為主的地下空間采用冷凍除濕機是一種比較有效的除濕方法[4,5]。
圖1 某洞庫工藝流程圖
該洞庫屬于下坑道式洞庫,僅有一條主坑道并由支坑道與罐室相連通,工藝流程圖如圖1所示。具體參數(shù)如下:主坑道寬2.35m,高3.40m,總長為386m。從入口到第一道門長度為15.4m,第一道門到第二道門長度為14.75m,第二道門到第三道門長度為5.2m。主坑道容積約為2855m3。支坑道寬2.45m,高3.40m,長8.4m,單個支坑道容積為62m3,洞庫內油罐數(shù)量17個,支巷道總容積1056m3。油罐室參數(shù):油罐周長47.9m,高度為12.63m,罐室周長52.6m,高度為13.38m,單個洞室容積為574m3,罐室總容積為9764m3。洞庫總容積(不包括通風管道,進出油管道及一些相應設備所占的容積)為13676m3。
洞庫通風系統(tǒng)工藝設備由通風機、通風管道、隔離蝶閥、排風口、防雨帽、配電系統(tǒng)及防雷防靜電裝置等組成。通風機為離心式,型號:B4~72~10D;流量:31521m3/h;風壓:1321Pa;功率:18.5kW;配套電機功率:18.5kW;通風管直徑500~310mm。材料鍍鋅板風管,管道閥門蝶閥安裝在支坑道操作間內,負壓通風方式,單根通風管道排風。平時洞庫以機械通風為主,洞口自然通風為輔。
根據(jù)所提供的資料,洞庫內的夏季溫度16℃,濕度96%,冬季溫度15℃,濕度95%。
該油庫地處黔中腹部,屬亞熱帶季風濕潤氣候,年平均氣溫14.1℃,降雨量1305.7mm,平均相對濕度為82%。從2011.01.01到2013.12.01共1039天中,雨天656天,多云304天,陰48天,雪22天,晴9天。其中雨雪天678天,占總天數(shù)的65.3%。如圖2所示。
圖3至圖5列出了某油庫所在地區(qū)6月至9月一些天內24小時的溫度及濕度情況。
2013年10月份20天溫濕度統(tǒng)計情況。
圖2 近兩年(2011~2013)氣象統(tǒng)計圖
圖3 溫、濕度變化關系圖(日期:2013~06~05)
圖4 溫、濕度變化關系圖(日期:2013~08~09)
圖5 溫、濕度變化關系圖(日期:2013~09~02)
為便于觀察、分析,以某兩天為例,其溫度、濕度隨時刻的變化關系用圖8表示。
從圖6、圖7、圖8中可以看出,在每日的8時至20時,濕度較高,溫度較低,一般在14時至15時,溫度達到一天中的最大值,而濕度達到最小值。從統(tǒng)計結果看,濕度大多數(shù)時間內都高于75%,甚至達到95%以上。
通過對兩年的天氣情況進行分析發(fā)現(xiàn),僅通過通風難以滿足洞庫的濕度要求,必須進行除濕處理。
除濕系統(tǒng)的重要工作是計算濕負荷設計,只有了解濕負荷的大小及來源,才能有效地將其除去。洞庫內濕氣的來源主要包括以下幾部分:一是從門窗空洞縫隙、洞庫內墻裂紋、地板及被覆頂滲透,二是人的呼吸與流汗產生,三是補充的新風帶入。由于洞庫不是人員作業(yè)的主要場所,因此由人的因素所產生的水汽可忽略不計。
如果洞庫濕度過大是由洞庫本身滲漏所造成的,則需對洞庫進行防滲處理,最大限度地減少由洞庫本身結構所產生的濕度增加量。雖然天氣影響是人力所不能改變的,但可以順應天氣的變化規(guī)律加以利用。
根據(jù)文獻資料[6],含水量與空氣溫度的關系可用下列公式計算:
表2和表3分別給出了溫度13至20℃范圍和溫度21至28℃范圍內,不同相對濕度下的每千克干空氣的含濕量計算結果。
表2 溫度13至20℃范圍內,不同相對濕度對應的含濕量計算表
圖6 溫、濕度變化關系圖(2013年10月份20天溫濕度統(tǒng)計)
圖7 溫、濕度隨時刻變化關系圖(20天)
圖8 溫、濕度隨時刻變化關系圖(2天)
表3 溫度21至28℃范圍內,不同相對濕度對應的含濕量計算表
圖9和圖10分別給出了溫度為13至20℃和溫度為21至28℃時,將不同相對濕度下的空氣處理至溫度16℃、相對濕度為70%狀態(tài)時所需要的除濕量。
根據(jù)圖9圖10所示的計算結果,結合洞庫的總體參數(shù),可計算將洞庫不同狀態(tài)下的空氣處理至洞庫要求狀態(tài)(16℃,相對濕度70%~75%)時的總除濕量。洞庫內總容積為13676m3,計算時取保險系數(shù)為1.1,則除濕容積為15043.6m3。將不同溫度、不同相對濕度下的空氣處理到空氣溫度16℃、相對濕度70%時的除濕總量計算結果如表4所示。
圖11、圖12分別表示將13~20℃和將21~28℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為70%時需要的除濕量。
將室外空氣處理至溫度16℃,相對濕度70%時,從圖11、圖12中可以得出如下結論:(1)當溫度低于16℃,空氣相對濕度低于80%時不需要除濕,僅通過通風即可達到洞庫溫濕度要求;(2)當溫度高于16℃,必須通過除濕才能滿足要求。
表4 溫度13至20℃,不同相對濕度的空氣所需除濕總量計算表
圖9 將13-20℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為70%時除濕量
圖10 將21-28℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為70%時每立方米除濕量
圖11 將13-20℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為70%時需要的除濕量
圖12 將21-28℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為70%時需要的除濕量
圖13、圖14分別表示將13~20℃和將21~28℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為75%時需要的除濕量。
將室外空氣處理至溫度16℃,相對濕度75%時,從圖13、圖14中可以得出如下結論:(1)當溫度低于16℃,空氣相對濕度低于85%,不需要除濕,僅通過通風即可達到洞庫溫濕度要求;(2)當溫度高于16℃,必須通過除濕才能滿足要求。
在符合通風降濕條件的情況下,利用庫內外空氣對流,將庫外干燥新鮮空氣引入洞內,排除洞內的潮濕空氣和油料蒸汽,達到降低洞庫濕度的目的。
應根據(jù)系統(tǒng)要求的溫濕度、所需的總除濕量、除濕機技術經濟指標的先進性、設備使用靈活性、維修保養(yǎng)的方便性、設備來源及現(xiàn)場安裝條件等因素,通過綜合考慮確定合適的除濕機。從除濕量、通風量、換氣次數(shù)、運行時間上綜合考慮。據(jù)上述計算結果,可選擇除濕機的參數(shù)如下:除濕量不低于50kg/h,風量不低于6000m3/h。
(1)及時把握通風降濕時機,只要符合通風條件,洞庫內相對濕度高于洞庫要求的相對濕度時,無論洞庫內外的溫度如何變化,都可以進行通風除濕。
(2)當洞庫外氣溫低于洞庫內氣溫時徹底通風,冬季前后,由于氣溫較低,空氣中所含的水汽量小,進入洞庫的干燥、涼爽空氣是一個升溫的過程,不會引起結露現(xiàn)象,除濕效果更佳。
圖13 將13-20℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為75%時需要的除濕量
圖14 將21-28℃不同濕度下的空氣處理至溫度16℃,相對濕度為75%時需要的除濕量
(3)由于受洞庫所處地理位置及當?shù)貧夂蛱攸c的制約,能夠進行正常通風的時機并不多,為徹底解決洞庫潮濕問題,必須對進入洞庫的空氣進行除濕,置換洞內潮濕的空氣。
[1]朱煥勤,于賢福,郭永久.洞庫通風降濕時機的把握[J]軍用航油,2000.3,37~38
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[5]房小軍,朱志平.常用除濕機比較[J]流體機械2003年第3l卷增刊191~193
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