钢铁企业的绿色照明应用

钢铁企业的绿色照明应用朱政国1（中冶赛迪上海工程技术有限公司）摘要文章结合工程实例，概述了绿色照明的定义和在钢厂中应用的意义，并提出了绿色照明在工程设计中具体实施措施，以及相应的技术经济比较。关键词绿色照明节能措施照明质量ApplicationofGreenLightsinIronandSteelPlantsZhuZhengguo(CISDIShanghaiEngineeringCo.,Ltd.)AbstractThearticlesummarizesthedefinitionandapplicationofgreenlightsinironandsteelplants,basedonengineeringexamples,proposesdetailedmeasuresofgreenlights’accomplishmentinengineeringdesignation,listsrelatedcomparisonofcost-effectiveness.Keywordsgreenlights,energy-savingmeasures,illuminatingquality1绿色照明在钢厂中应用的意义2009年11月国务院常务会首次量化温室气体减排目标，到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。绿色照明是保护环境、节约能源、有益于提高人们工作和生活质量、保障身心健康的照明。不同行业的照明环境要求也不尽相同，在钢铁行业中，常常会伴有极端温度、污染和粉尘等工艺生产特点。目前在钢厂照明设计中，我们依然沿用着一般工矿照明的设计思路，只是考虑满足基本的照明功能需要，距绿色照明的要求还有一段距离。如果在新建的工程中能够大量采用绿色照明技术，不仅有益生产者降低疲劳度和倦怠感、减轻工作压力，从而提高工作效率和减少出错，改善生产安全。2钢铁企业照明设计的特点2.1原料场原料有矿石、煤炭、石灰等，一般为露天或半露天堆放。作业时工人用机械送上传送带，会产生较大的粉尘。同时面临日晒雨淋，一旦有雨水或粉尘侵入灯具，会造成照明设备的短路。故尽管对照度的要求不高，一般为10～20，但对防护等级要求较高，一般选用高防护等级的灯具，防水、防尘、抗震，耐用持久。堆场可选用投光灯系统，传送带栈道可用户外式工矿灯。2.2炼铁单元高炉是钢铁厂的标志，高度从几十米到近百米。高炉有控制平台和栈道，炼铁区域内安装一般照明，用朱政国，中冶赛迪上海工程技术有限公司，教授级高级工程师，13916077964，[e-mail]第八届（2011）中国钢铁年会论文集于照亮整个作业面，同时配备一定的局部照明，便于工人检测。在高炉的出铁口，常有铁水飞溅，给工人对出铁检查工作带来危险。高炉周围的检测平台和栈道上，由于水蒸气的原因较为湿滑，故照明设计要高照度提高视觉分辨率，并使工人保持警惕性，防止意外事故的发生。在选择照明的时候应选用受环境温度影响小的照明产品，选用密闭的高防护灯具，防水、防尘、抗震动。炉体各层面及建筑面可选用投光灯系统，各层工作面及走道可选用多功能等或荧光灯具（表1）。表1炼铁单元照度表车间位置工作面照度显色性环境炉顶平台、各层平台平台面3040半露天、高温、粉尘、水汽大出铁场、岀铁机室地面10040高温、粉尘、水汽大炼铁卷扬机室、碾泥机室等地面5040粉尘、潮湿2.3炼钢单元炼钢由于有转炉、电炉、连铸等设备的存在，车间的天棚都高达18~30m，且是全封闭的状态，以保证出炉钢锭的稳定性。照明设计要既有一般照明、也有具备重点照明。由于炼钢车间是三班作业，要选用寿命长的光源。灯具高度≥25m的厂房，宜选用优质大功率石英金卤灯作为照明光源；13m≤灯具高度25m的厂房，宜选用优质大功率石英金卤灯或陶瓷金卤灯作为照明光源；灯具高度13的厂房，宜选用大功率高效节能荧光灯和陶瓷金卤灯作为照明光源（表2）。表2炼钢单元照度表车间位置工作面照度眩光度显色性环境炼钢主厂房及平台地面15040高温、水汽大连铸浇注平台、切割区、出坯区地面15040高温、水汽大炼钢及连铸精整处理线地面2002560环境较好2.4轧钢单元轧钢单元的热轧车间，温度较高，操作要求高操作时以免烫伤。冷轧车间虽然环境较好，但水蒸气大，酸洗产生较大的污染。照明设计时在酸洗区域选用耐腐蚀的灯具，表面光滑无静电的灯具便于清洁（表3）。表3轧钢单元照度表车间位置工作面照度眩光度显色性环境钢坯台、轧机区地面15040热轧温度较高冷轧污染较大加热炉周围地面5020高温重绕、横剪及纵剪机组0.75m水平面1502540环境较好轧钢打印、检查、精密分类、验收0.75m水平面2002080环境较好成品检测区对显色性一般要求达到80以上，眩光等级达到22。2.5控制室控制室是车间的控制中枢，工作人员通过电脑屏幕显示来监视、控制设备运行，长时间的工作，特别是夜班工人容易产生视觉疲劳而分散注意力。控制室照明设计时，应采用格栅荧光灯避免间接眩光，采用电子整流器消除频闪（表4）。钢铁企业的绿色照明应用表4控制室照度表车间位置工作面照度眩光度显色性环境一般控制室0.75m水平面3002280控制室控制室0.75m水平面50019802.6其他地点的照明2.6.1办公室及类似场所宜采用荧光灯、LED等作为照明光源；荧光灯宜采用三基色荧光灯；LED灯管应采取雾化等防炫光处理。光效高、寿命长、高功率因数，日常维护费用低、具有护眼功能的高频荧光灯建议在办公室优先使用。2.6.2道路光源宜采用陶瓷金卤灯、无极灯、大功率节能灯、LED灯、高压钠灯等作为照明光源。防护等级IP65。2.6.3露天作业场所露天作业场所主要为码头、原料场、成品及废钢堆场及停车场等，一般照明宜采用灯塔、高杆灯，局部照明宜采用泛光照明。灯塔光源宜采用优质大功率石英金卤灯或陶瓷金卤灯作为照明光源。泛光照明光源宜选用大功率高效节能荧光灯和陶瓷金卤灯作为照明光源。防护等级IP65。2.6.4地下隧道及类似场所地下隧道及类似场所宜采用荧光灯、节能灯、无极灯作为照明光源。小功率节能灯头宜采用工业专用的E40。采用防潮灯具。3钢铁企业绿色照明设计技术要求3.1技术指标3.1.1光源一般照明，其光源选择，在需满足作业面照度、显色指数、色温、眩光限制值功能的基础上，优先选择寿命长、维护系数好的光源，以降低维护成本。3.1.2光效原则上，光源的光效不小于70Lm/W。其中，荧光灯、无极灯、LED灯的光效大于70Lm/W，高频荧光灯的光效大于95Lm/W，石英金卤灯的光效大于85Lm/W，陶瓷金卤灯的光效大于100Lm/W，钠灯的光效大于120Lm/W。3.1.3色温露天场所和高大厂房可以选择色温4500～6700K的光源；办公室等场所宜选择色温4500K的光源；安装在行车下面的灯具应该选择色温4500K左右的光源，不宜选择色温大于5000K的光源。3.1.4光通量维持率光源使用2000小时后，光通量维持率应不小于80%。其中，普通荧光灯、石英金卤灯和钠灯的光通量维持率应80%，节能荧光灯、陶瓷金卤灯、高频荧光灯和无极灯的光通量维持率应90%，LED灯的光通量维持率应95%。3.1.5灯具防护应根据灯具安装环境，选用合理的防护要求，例如：防尘、防水、防雾等。同时，在酸/碱等介质腐蚀、震动、高温等场所，应相应考虑耐腐蚀、抗震、耐高温等措施。3.1.6功率应选择整灯功率小的灯具，整灯功率包括：光源功率+镇流器等功率。第八届（2011）中国钢铁年会论文集3.1.7功率因数采用电感镇流器的灯具的整灯功率因数应大于0.92，电子镇流器的灯具的整灯功率因数应大于0.95。3.1.8灯具的配光选择照明工程配光应按照室形指数(RI)、灯具昀大允许距高比(L/H)，选择灯具的配光种类，以达到较高的照度均匀性。原则上办公室等类似场所的照度均匀性宜大于0.7，厂房等类似场所的照度均匀性宜大于0.6，道路等类似场所的照度均匀性宜大于0.4。3.2照明方式一般照明，应根据工艺布局特点、通道设置情况，采用分区照明，并采用交叉控制的方式。电气室、电缆夹层、电缆隧道、管道管廊、地下油库和泵房等非人员常驻区域，设计时应考虑工作照明和长明灯两种照明状态。工作照明除点检、检修工作时间开启外，其他时间全部关闭，仅保留局部长明灯开启，以达到照明节电和安全生产的目的。非人员常驻区域的工作照明宜采用分段控制的方式，每个区域段的出入口安装多联开关，方便人走关灯。4实现钢铁企业绿色照明的方法4.1采用高效率、长寿命的电光源高效率、长寿命的电光源在以往的钢厂设计中早已开始采用，如高压钠灯金属卤化物灯在室外，主厂房，高大厂房中的广泛应用，荧光灯在各种建筑中的应用，但同时也应看到一些不足，如仍采用T12粗管荧光灯，在走廊，楼梯间，门厅等场所仍在采用白炽灯光源。现将各种主要电光源比较见表5。表5主要电光源技术性能指标光源种类额定功率范围/W光效/lm/W显色指数/Ra色温/k平均寿命/h镇流器种类普通白炽灯10~15007.3~2595~992400~29001000~2000卤钨灯60~500014~3095~992800~33001500~2000节能电感式普通荧光灯4~20060~7060~72全系列6000~8000电子式三基色荧光灯28~3293~10480~98全系列12000~15000电子式紧凑型荧光灯5~5544~8780~85全系列5000~80005000~8000高压汞灯50~100032~5535~403300~43005000~100005000~10000金属卤化物灯35~350052~13065~903000/4500/56005000~10000节能电感式高压钠灯35~100064~14023/60/851950/2200/250012000~24000节能电感式高频无极灯35~100055~70853000~400040000~8000040000~80000陶瓷金属卤化物灯35~15080~9080~903000~40001200012000通过以上的比较，可以得出：高压钠灯光效昀高，主要用于道路照明；其次是金属卤化物灯，室内外均可使用；荧光灯和金卤灯光效大体水平相同；在荧光灯中尤以稀土三基色荧光灯光效昀高；高压汞灯光效较低；而卤钨灯和白炽灯光效昀低。细管径（26mm）荧光灯取代粗管径荧光灯的效果如表6所示；自镇流紧凑型荧光灯取代白炽灯的效果见表7所示；荧光高压汞灯由高压钠灯和金属卤化物灯取代的效果如表8所示。钢铁企业的绿色照明应用表6细管径荧光灯取代粗管径荧光灯的效果灯管径镇流器种类功率/W光通量/lm系统光效/lm·W−1替换形式节电率/%T12（38mm）电感式40（10）285057——T8（38mm）节能电感式36（9）335074.4T12→T825.4T8（38mm）电子式32（4）320088.9T12→T835.9T5（38mm）电子式28（4）266083.1T12→T531.4注：功率拦括号内为镇流器的功耗表7自镇流紧凑型荧光灯取代白炽灯的效果普通照明白炽灯/W由自镇流紧凑型荧光灯取代/W节电效果/W节电率/%1002575756016447340103075表8荧光高压汞灯由高压钠灯和金属卤化物灯取代的效果编号灯种功率/W光通量/lm光效/lm·W寿命/h显色指数/Ra替换形式节电率/%1荧光高压汞灯40022000551500035——2中显色性高压钠灯25022000882400065No.1→No.237.53金属卤化物灯25020000802000065No.1→No.337.54金属卤化物灯4003500087.52000065No.1→No.40通过以上的比较，可以得出：在照度相同的情况下，用紧凑型节能荧光灯替代白炽灯节电效果为：25W替代100W节电75%；16W替代60W节电73%；10W替代40W节电75