張劍昕 王燁

基于廚余垃圾預處理車間的具體應用場景，對腐蝕性氣體環(huán)境中的電纜與管線的敷設、接地與防雷系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的做法等進行闡述并提出自己的思考。

腐蝕性環(huán)境;電氣系統(tǒng);安全技術

城鎮(zhèn)生活垃圾中，在居民端分揀難度最大、收置設備設置不當、回收不及時最影響城鎮(zhèn)居民生活環(huán)境的就是廚余垃圾。2019年12月，武漢市人群發(fā)生了新冠病毒的一定規(guī)模傳播，人類與新冠病毒的“戰(zhàn)疫”正式宣告打響，至今仍在不斷投入大量人力物力，無論發(fā)達國家還是發(fā)展國家均未敢言全勝。在與新冠病毒搶奪生命的賽跑中，使更多人都了解到，廚余垃圾如不能及時收置轉化，不僅對城鎮(zhèn)居民的生活環(huán)境產(chǎn)生氣味上的影響，還會因為廚余垃圾的處理不當使得動物接觸到只存在人體內(nèi)的病毒，給病毒一個到動物體內(nèi)測試升級的機會。而廚余垃圾的完善處置，不僅末端處置環(huán)節(jié)中需要居民進行認真的分揀，有利于居民垃圾分類意識的養(yǎng)成，而且廚余垃圾的最后成品如腐熟有機肥相對于成分單純的無機化肥、對土壤更加友好，更符合我們建設環(huán)保型社會的理念。2020年4月，十三屆全國人大常委會第十七次會議審議通過了修訂后的固體廢物污染環(huán)境防治法，其中第五十七條明確提出“縣級以上地方人民政府環(huán)境衛(wèi)生主管部門負責組織開展廚余垃圾資源化、無害化處理工作”。2021年5月13日，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設施發(fā)展規(guī)劃》的印發(fā)通知，為深入貫徹習近平總書記關于生活垃圾分類的重要批示指示精神，落實黨中央、國務院決策部署要求，統(tǒng)籌推進“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設施建設工作。隨著生活垃圾處置建筑的建設日益增多。對于生活垃圾處置工藝，廚余垃圾處理是其中非常重要的一個環(huán)節(jié)，下面就廚余垃圾預處理車間這個具體應用場景，淺顯地談談電氣設計工作中的一些具體做法和其中涉及的個人思考。

廚余垃圾資源化轉換方法主要有動物轉換、生物轉換、物理化學轉換。此篇不討論以動物轉換作為主要轉化工藝的廠房設計，主要討論以濕式發(fā)酵工藝為主的廚余垃圾預處理車間設計，此轉換方法也是國內(nèi)采用較多的轉換方法。以廣東某項目為例，由于廚余垃圾都以包裝袋形式封裝，須對塑料質(zhì)包裝袋進行破解，因此在預處理系統(tǒng)前段首先設置了破袋機，便于物料輸送，然后經(jīng)生物質(zhì)破碎分離一體機實現(xiàn)分段出料的功能，第一段是粒徑12～50 mm的有機物料，第二段是不易打碎的柔性物質(zhì)（如薄膜塑料、玉米芯、玉米皮、毛筍殼）和部分惰性物體等雜物。再經(jīng)集分離破碎擠壓脫水于一體的設備，分離出未被分選出的輕物質(zhì)，同時對生物質(zhì)有機物料進行破碎，得到有機漿料后通過擠壓實現(xiàn)固液分離、篩網(wǎng)分離出有機漿料的漂浮物。廚余垃圾預處理車間采用高壓噴霧系統(tǒng)，以達到控制逸散惡臭分子的目的，車間還設置了排風風機，使車間內(nèi)充盈氣體濃度不能形成爆炸性氣體環(huán)境。根據(jù)廚余垃圾預處理系統(tǒng)的工藝特點，本車間空氣中往往存在一定的化學活性介質(zhì)，如硫化氫（HS）、氨氣（NH）、胺類、有機酸性氣體等，機電設備長期使用后主要面對腐蝕、報廢風險，增加了企業(yè)的日常維護開銷，影響了建筑物的安全使用壽命。

介質(zhì)對建筑材料長期作用下的腐蝕性可分為強腐蝕、中腐蝕、弱腐蝕、微腐蝕四個等級。常溫下，氣態(tài)介質(zhì)建筑材料的腐蝕性等級可根據(jù)介質(zhì)濃度和環(huán)境濕度兩個指標確定。以舉例項目為例，平均相對濕度為77%，因在實際運行過程中主要關注和監(jiān)測排放氣體，因此車間內(nèi)氣體介質(zhì)濃度并沒有準確的運行數(shù)據(jù)，只能由GB/T 50046-2018《工業(yè)建筑防腐蝕設計標準》表3.1.4查表可知，對鋼筋混凝土預應力混凝土及鋼材而言，廚余垃圾預處理車間的環(huán)境按照中腐蝕環(huán)境進行設置。

因目前建筑主體結構設計使用年限多為50年，而后期維護保養(yǎng)頻次根據(jù)建筑物最終運營單位的規(guī)章制度執(zhí)行，保養(yǎng)頻次多有不同。故此篇在不考慮后期維修養(yǎng)護頻次的情況下，出于盡量延長電氣設備使用年限的目的，對廚余垃圾預處理車間的電氣設備選型進行論述。

因本車間環(huán)境內(nèi)存在的化學活性介質(zhì)能夠與鋁芯電纜中的鋁產(chǎn)生反應，并且本車間廠房對電纜架設重量沒有過多要求，氯乙烯護套又有優(yōu)良的耐大多數(shù)工業(yè)用化學品腐蝕的特性，故廚余垃圾預處理車間內(nèi)主要選用常規(guī)交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套銅芯電力電纜進行敷設，導線選用銅芯聚氯乙烯絕緣電線。由上文中車間的環(huán)境分析可知，廚余垃圾預處理車間內(nèi)不會存在高溫環(huán)境，故可采用難燃剛性塑料管明敷布線，但考慮到車間設備經(jīng)常震動容易使塑料管變形、日常操作人員對操作面潔凈度的要求，及偶爾用作公眾環(huán)保教育參觀用途時車間美觀要求，故多采用金屬鋼管暗敷進行布線。采用橋架布線時，因金屬橋架于車間內(nèi)裸露敷設，與空氣內(nèi)化學活性介質(zhì)形成的氣霧接觸比較充分，故在廚余垃圾預處理車間進線橋架布線時最好選用高分子合金橋架或玻璃鋼橋架、不銹鋼橋架、熱浸鋅橋架，根據(jù)業(yè)主偏好，實際中多采用玻璃鋼橋架。車間內(nèi)污染物多以氣霧形式存在，考慮到后期清潔難度及橋架自身材料限制，網(wǎng)狀橋架托盤清潔難度明顯高于梯式托盤橋架及無孔式托盤橋架。個人認為不宜采用網(wǎng)狀橋架托盤、多孔式托盤橋架，比較適用梯式托盤橋架及無孔式托盤橋架，配合選配橋架蓋板對冷凝的污染物防護效果更佳。實際設計工作中，需根據(jù)實際工程情況、綜合考慮電纜散熱，最終確定選用梯式托盤橋架或無孔式托盤橋架。

廚余垃圾本身的氣味較易吸引小動物，且根據(jù)歷史經(jīng)驗部分項目地區(qū)存在一定鼠患風險，雖工藝設備多采用高位進料、且后期在車間各內(nèi)部均會設置一定的鼠藥投放點，但處理設備使用過程中難免出現(xiàn)殘渣遺撒，如項目處于鼠患較嚴重地區(qū)，可選用防鼠嚙及真菌侵蝕的外護層的電纜型號，或在后期將電纜表面再用化學方法防鼠涂料進行處理。廚余垃圾車間設計時埋地敷設電纜進線盡量采用鎧裝電纜，電纜進線入口位置應設置防水板，此舉可有效防止老鼠從電纜井順著電纜竄入室內(nèi)。敷設電氣線路的橋架或鋼管，于室內(nèi)高位穿出室外時，所穿過的不同區(qū)域之間墻壁孔洞，應采用非燃燒材料嚴密封堵，除為了滿足防火要求外，還可以防止附近樹木上爬行類動物如蛇類等順著戶外電纜敷設引進室內(nèi)。并且考慮到防水性能，橋架及套管向墻外傾斜小于等于15°。

防雷與接地部分接地材料的選擇，多出于工程經(jīng)驗及節(jié)材考慮，廚余垃圾預處理車間利用柱下基礎梁底部2根≥?16 mm鋼筋作為接地極裝置，并在與柱交匯處與柱內(nèi)電氣筋焊接連通。該建筑的工作接地，防雷接地和保護接地共用一組接地裝置。接地電阻須小于1 Ω，當不能滿足時應加打人工接地體。接地極采用熱鍍鋅角鋼L50 mm×5 mm，L=2 500 mm。接地極打入室外地坪下0.8 m。舉例的項目位于廣東地區(qū)，常年溫濕度相對較高，土壤含水量較大，接地電阻較小，土壤腐蝕性較高，其余工程常選用銅材做室外接地，而就舉例項目而言，因為GB/T 21714.3-2015已指出考慮到環(huán)境污染，不能采用鉛及鉛包鋼材料，且考慮化學活性氣霧在周邊土壤中的滲透，根據(jù)GB50057—2010中5.1.1表可知硫化物會增加銅及地電鍍銅鋼做防雷裝置時的腐蝕性，故最好采用不銹鋼材料或熱鍍鋅扁鋼材料做接地材料。建筑內(nèi)各電氣裝置外露導電部分及設備金屬外殼、給排水管、采暖通風管、電纜橋架等在進入樓內(nèi)時應不小于兩處與接地干線連接。

使用混凝土屋面的第三類防雷建筑除了出于工程經(jīng)驗及節(jié)材考慮，常規(guī)采用屋面板內(nèi)≥?8 mm的水平雙向鋼筋連接成≤24 m×16 m或20 m×20 m網(wǎng)格作接閃網(wǎng)，當在屋頂外檐有屋頂欄桿時，且屋頂欄桿滿足規(guī)范要求時，如舉例項目中屋頂欄桿采用不銹鋼材質(zhì)φ62 mm、即符合規(guī)范要求不銹鋼材質(zhì)最小截面50 mm亦可以使用屋頂欄桿作為接閃器。突出屋面的所有金屬管道、支架、設備外殼、煙囪等，也應均與接閃帶可靠焊接。所有出屋面設備，均需在其配電箱中設置浪涌保護器。

廚余垃圾預處理車間的室內(nèi)照明應充分利用自然光，在建筑專業(yè)設計已增加采光面積、提高采光系數(shù)、選用透光率高的玻璃天窗的基礎上，選用壽命較長、光效大于1 00l m/W的LED燈具，于屋頂管吊安裝?？紤]到車間內(nèi)部清潔難度較大，不建議采用選用格柵型燈具，及LED燈珠貼片只進行覆膜防護的開敞型燈具，應選用燈具光通維持率較好，如反射板選用蒸鍍銀反射材料和光學多層膜反射材料的燈具。當前期投資建設金額較為充裕、后期人工工資增長預期較高時，可對燈具進行分組自動調(diào)光、設置巡檢路線人員跟隨調(diào)光、工作維護時段燈具自動啟用等交互式調(diào)光設計。

當土建專業(yè)依照工藝要求設置可以進行人員維護的設備基坑時，需要另行增設局部照明。因基坑實際使用時不會直接噴水對基坑進行清洗，屬于潮濕環(huán)境，需提高設備防護等級。例如基坑深度為-3.0 m，應盡量將燈具吸頂，當燈具吸頂安裝時燈具距離地面超過2.2 m可采用220 V交流電壓，防護等級為IP54防腐性較好的防水防塵燈，如基坑頂部如有設備安裝，另需躲避設備安裝孔進行燈具的配線。因現(xiàn)場設備限制，燈具安裝在人員能夠觸摸到的位置，如燈具壁裝，不僅需要選用更高防護等級的防水防塵燈，基坑內(nèi)部的照明屬于潮濕場所照明，需要使用特低電壓進行供電，電源電壓不得大于24 V，最低使用IP54的防護等級燈具，并且考慮到入口可能操作失誤關合的現(xiàn)象，照明開關應設在入口爬梯右手側位置，有條件可以設置感應控制。

我們生活在一個消費主義盛行的時代，每年許多的購物節(jié)中我們都在一波波“買買買”的聲浪中沖昏頭腦購入了很多物品，在“美味佳肴擺滿桌才是熱情、好客”的老習慣下烹飪了過多的食物，這些東西并不是因為老舊、喪失了原本的功能就被運往垃圾站，而是因為人們對更好的生活的不斷追求、甚至是超出自身能力的追求被送往垃圾站。如果說在時代浪潮的裹挾下，如果在惜物方面我們無法做的更好，那就讓我們在使他們再次換發(fā)新生的處理工廠中，投注更多心血，重現(xiàn)它們的價值。

出于對項目全生命周期的考慮，若想使廚余垃圾處理項目使用時間更長，實際應用場景中維護費用及頻次更低，設備使用環(huán)境風險評估更為安全，人員操作更為便利，需要我們的廣大設計人及施工單位從工程設計的各方面出發(fā)，針對細節(jié)做法，進行更加長期地思考及借鑒先進經(jīng)驗，為建筑工程的施工提供更科學合理的解決方案。

[1] GB/T 50046-2018.工業(yè)建筑防腐蝕設計標準[S].

[2] GB 50217-2018.電力工程電纜設計標準[S].

[3] GB50057-2010.建筑物防雷設計規(guī)范[S].

[4] 中國航空工業(yè)規(guī)劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計手冊（4版）[M].北京：中國電力出版社，2018.

（China Urban Construcoion Design & Research Institute， Beijing? 100120）

Based on the specific application of a food waste pre-treatment plant，the approach to the laying of cables and pipes，earthing and lightning protection systems，lighting systems，etc in corrosive gas area is described and reflected upon.

corrosive area;electrical s`ystems;safety technology