鍋爐房燃氣系統(tǒng)設計問題的探討

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摘要：燃氣鍋爐房供氣系統(tǒng)的設計是否合理，不僅對保證鍋爐安全和可靠運行關系極大，而且對鍋爐房系統(tǒng)的投資和運行的經(jīng)濟性有很大影響。因此，在設計時，必須給予足夠的重視。調壓裝置宜設置在單獨的建、構筑物內，也可設置在有圍護的露天場地內（調壓柜），如受條件限制，也可設置在鍋爐房建筑內專門的燃氣調壓間內，燃氣調壓間應是靠外墻的單層建筑，與相臨的房間用無門窗和洞口的防火墻隔開，建筑耐火等級不低于二級，采用輕型結構屋頂和向外開啟門窗，地面采用不發(fā)生火花的材料，泄爆面積應符合《建筑防火設計規(guī)范》的規(guī)定，通風換氣次數(shù)不應小于2次/h，并設置事故排風裝置，電氣設施應采用防爆設備。本文對鍋爐房燃氣輸配系統(tǒng)的設計及常見問題進行闡述與探討。

關鍵詞： 燃氣鍋爐房 燃氣輸配系統(tǒng)設計 熱效率 燃氣調壓裝置   1.鍋爐房燃氣輸配系統(tǒng)設計 　　1.1　燃氣管道與設備的位置確定 　　1.1.1　燃氣管道位置的確定 　　根據(jù)所設計鍋爐房的室內與室外環(huán)境，依據(jù)現(xiàn)行國家標準《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》GB50028-2006，綜合考慮埋地、架空燃氣管道與建、構筑物及其他專業(yè)管道的安全凈距要求，確定燃氣管道的走向與位置。 　　2.1.2　調壓設備位置的確定 　　調壓裝置宜設置在單獨的建、構筑物內，也可設置在有圍護的露天場地內（調壓柜），并應滿足《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》中所規(guī)定的與其他建、購筑物的水平凈距要求。如受條件限制，也可設置在鍋爐房建筑內專門的燃氣調壓間內，燃氣調壓間應是靠外墻的單層建筑，與相臨的房間用無門窗和洞口的防火墻隔開，建筑耐火等級不低于二級。燃氣調壓間應采用輕型結構屋頂和向外開啟門窗，地面采用不發(fā)生火花的材料，應采取自然通風措施，通風換氣次數(shù)不應小于2次/h，并應有泄壓措施。 　　1.1.3　計量設備位置的確定 　　計量設備的安裝位置應便于讀數(shù)、維護、檢修；避免磕碰、震動；并應考慮環(huán)境溫度、油煙、粉塵對燃氣表使用壽命的影響。計量裝置的工作環(huán)境溫度宜高于0℃，但不得高于40℃。特殊情況時應根據(jù)氣候條件、工作環(huán)境選擇計量裝置的類型、材質。計量設備應安裝在非燃燒結構內并通風良好的地方，根據(jù)氣質（干、濕燃氣）情況可安裝在室內，也可安裝在室外，室外安裝的燃氣計量設備應裝在防護箱內。計量裝置嚴禁安裝在臥室、更衣室和衛(wèi)生間（廁所、浴室）和通風不良的房間。    1.2 設備選型 　　1.2.1　調壓設備選型 　　(1) 鍋爐燃燒器前的燃氣壓力穩(wěn)定，對燃燒的工況與安全運行有很大關系。燃燒器前的壓力若有增減，燃氣流量也會增減，由于壓力不穩(wěn)定，從而造成燃燒不穩(wěn)定，甚至引起回火和脫火。所以應設置專用調壓裝置。 　　(2) 一般按最大流量1.2倍及經(jīng)水力計算所得出的壓力要求來選型。 　　(3) 燃氣調壓裝置應選用直接式調壓器，因為鍋爐啟動時需要的燃氣流量在瞬時即可達到額定流量。而間接式調壓器雖然出口壓力較為穩(wěn)定，但不能滿足鍋爐瞬時啟動的大流量要求。     1.2.2　計量設備的選型 　　鍋爐燃燒器運行壓力一般比較高，流量計主要選用羅茨表和渦輪流量計。選型前需要準確計算燃燒器的最大與最小用氣量，了解設備運行狀況及規(guī)律。一般應考慮以下幾點： 　　(1)燃燒器是否有大火、小火兩種運行方式。比如是否兩段式點火，是否大火啟動小火保溫運行等，都需要事先了解，據(jù)此來確定最大、最小用氣量。     (2)鍋爐的使用方式。如果鍋爐是24小時運行，當存在不能同時滿足最大最小流量計量的精度時，考慮到點火時的流量非常小、時間短，其點火時計量精度問題則可忽略不計。 　　(3)計量表廠家給出的選型要求。羅茨表和渦輪流量計一般都是按工況流量選型，計算時考慮最高壓力、最低溫度、最小設備流量和最低壓力、最高溫度、最大設備流量兩種極端情況。    1.3　燃氣泄漏報警通風系統(tǒng) 　　為了確保鍋爐房尤其是設在地下的鍋爐房安全用氣，應采用高性能、高靈敏度的可燃氣體報警系統(tǒng)。 　　　　(1) 報警器探測器（傳感元件）有熱線型半導體式、半導體式、接觸燃燒式、定電位電解式、薄膜式等形式，應根據(jù)識別氣體的具體情況選用；        (2) 主機應壁掛或盤裝在非爆場所的消防減災中心、值班室等有專人24小時監(jiān)視的地方，并安裝在易觀察的位置。為確保主機正常工作，應避免強電、磁場和熱源的影響； 　　　　(3) 燃氣報警系統(tǒng)必須與燃氣快速閥和強制排風設施聯(lián)鎖，當燃氣報警裝置發(fā)出二段報警時，迅速關閉“自動快速切斷閥”并起動“強制排風設施”以迅速排除險情，達到安全供氣之目的。 　 1.4　放散管的設置 　　鍋爐房內的燃氣管道上（如母管的末端，爐前兩閥門之間等）裝設放散管和吹掃口，可以在管道檢修或在長期停用后投入運行前，用惰性氣體或燃氣吹掃其中的殘存氣體，以確保管道檢修或鍋爐點火的安全。放散管的安裝位置，應根據(jù)鍋爐房內燃氣管道的布置情況決定，以能將管道內燃氣或空氣吹掃干凈為原則。 　 1.5設計的其他注意事項 　　(1)鍋爐房燃氣管道入口處應裝設總切斷閥與電磁閥，當鍋爐房萬一出現(xiàn)事故時，能迅速切斷氣源，避免事故擴大；或當鍋爐房內燃氣管道需要檢修時，用以關斷氣源。 　　(2)鍋爐房內燃氣管道一般采用單母管。常年不間斷運行的鍋爐房，為保證連續(xù)、可靠的供氣，宜采用雙母管。采用雙母管時，每條母管可按鍋爐房最大計算耗氣量的75%考慮。 　　(3)鍋爐房內的燃氣管道宜架空敷設，有利于泄露的燃氣擴散，避免在室內或室內死角處聚集形成爆炸性氣體。密度比空氣大的燃氣，如高爐煤氣、液化氣，則宜沿鍋爐房外墻敷設，并便于檢測。 　　(4)每個燃燒器前的供氣支管上，應裝置手動關閉閥，用以切斷氣源和調節(jié)流量。 　　(5)對于地下鍋爐房室內燃氣管道應采用無縫鋼管，連接方式采用焊接，所有焊縫按100%射線檢測，保證焊接質量。 2.熱效率     燃煤鍋爐在實際運行中，熱效率低，能源浪費大，排塵濃度高，煙氣含硫量高，對大氣污染嚴重。尤其是近年來，能源供需和環(huán)境污染的矛盾日益突出。而燃氣鍋爐的熱效率高，對大氣污染又低，有很好的環(huán)保性能。發(fā)達國家的燃氣鍋爐占有相當大的比重，俄羅斯占60%，美國占98%，日本占99%，發(fā)展燃氣鍋爐是大勢所趨。因此，我國越來越多的大中城市制定了相應的強制性法規(guī)，限制燃煤鍋爐的使用，例如北京、上海、西安等地不再批準建設新的燃煤鍋爐房，原有的鍋爐房一律改造為燃氣鍋爐。根據(jù)新的環(huán)保法，對產(chǎn)生大氣污染的設備要實行監(jiān)管，嚴格限定污染物的排放量，實施“碧水藍天工程”，推薦使用清潔燃料或天然氣，各級政府會采取相應措施，推行燃煤全面及燃氣化改造。天然氣是目前世界上一種最清潔的燃料，它燃燒充分，產(chǎn)生的灰份、含硫量和含氮量比燃煤低的多。同時，氣體燃料通過管道輸送，可極大的減小勞動強度，改善勞動條件，降低運行成本。國家“西氣東輸”、“忠----武輸氣管線”等工程的實施，為新建燃氣鍋爐房、鍋爐房的煤改氣提供了優(yōu)質、充足、廉價的氣源。 3.氣體燃料的安全性     氣體燃料與空氣混合達到一定的濃度，便會形成爆炸性氣體，一旦遇上高溫和明火，便會發(fā)生爆炸。各種氣體燃料都有其爆炸濃度范圍，例如天然氣的爆炸下限為5%，上限為85%。爆炸多發(fā)生在鍋爐啟動和運行中爐膛熄火，有時也會在管道內或鍋爐房內發(fā)生。這些事故的出現(xiàn)，往往造成燃燒設施或建、構筑物的破壞，甚至造成人員傷亡，損失巨大。同時，可燃氣體對人體的危害極大。例如，天然氣具有窒息作用，濃度達10%可導致人員死亡；幾乎所有的可燃氣體含有一氧化碳和重烴，有劇毒。由于可燃氣體具有上述易爆、有毒、有腐蝕性的特點，燃氣鍋爐房供氣系統(tǒng)的設計是否合理，不僅對保證鍋爐安全和可靠運行關系極大，而且對鍋爐房系統(tǒng)的投資和運行的經(jīng)濟性有很大影響。 4.鍋爐房的位置 根據(jù)現(xiàn)行國家標準《鍋爐房設計規(guī)范》（GB50041-92），鍋爐房可設置在單獨建筑物內和高層建筑的裙樓、主樓地下室、半地下室、首層、中間層、和頂層內。同時，各個城市的所供應的燃氣類別也不同，有人工煤氣、液化石油氣、天然氣等。因此，應根據(jù)鍋爐房所在位置、當?shù)厝細夤N類確定合適的燃氣。如果鍋爐房處在半地下室、地下室內，則禁止采用液化石油氣等密度大于空氣的燃氣作為燃料。  5.燃油燃氣鍋爐房通風系統(tǒng)設計原則 5.1根據(jù)《鍋爐房設計規(guī)范》（GB50041-92）第13.3.2條規(guī)定：鍋爐間、凝結水箱間、水泵油泵間等余熱，宜采用有組織的自然通風排除，當自然通風不能滿足要求時，應設置機械通風。鍋爐房內的余熱主要來自鍋爐本體、汽水管道、煙道、水箱等散熱損失。這就涉及到鍋爐房內各房間夏季要保持多少溫度較合適的問題，而溫度的高低決定了采用何種通風方式及通風量的大小。雖然現(xiàn)在的燃油燃氣鍋爐自動化程度較高，操作人員大多時間在設有空調的控制室內，但其他房間的溫度也不宜太高，所以通風量的大小首先應從消除余熱來考慮。 5.2按照《鍋爐房設計規(guī)范》（GB50041-92）第13.3.6至13.3.8條規(guī)定：設在其它建筑物內的燃氣鍋爐間應有每小時不少于3次的換氣量，換氣量中不包括鍋爐燃燒用風量。燃氣調壓間等有操作危險的房間，應有每小時不少于3次的換氣量，當自然通風不能滿足要求時，應設置機械通風裝置，并應有每小時換氣不少于8次的事故通風裝置。燃油泵房和貯存閃點小于45℃的易燃油品的地下油庫，除了用自然通風外，燃油泵房應有每小時換氣次數(shù)10次的機械通風裝置，油庫應有每小時換氣6次的機械通風裝置。以上三條均是為了保證排除各房間內空氣中易燃易爆油氣而規(guī)定設置的最小通風量。 5.3　鍋爐間、油泵油箱間、燃氣調壓間一般采用水噴霧或氣體滅火系統(tǒng)。如采用氣體滅火裝置，則一旦發(fā)生火災，啟動滅火系統(tǒng)工作，同時要關閉通風系統(tǒng)及出入這些房間風道上的閥門。確定火熄滅后，再啟動排風系統(tǒng)，排除殘留氣體，為保證滅火后能從室內下部地帶排除殘留廢氣，房間的換氣次數(shù)不少于4次/h，并于房間下部設置排風口。這就從消防方面規(guī)定了排風系統(tǒng)風量。 5.4　燃油燃氣鍋爐運行時，需要有充足的空氣才能保證燃料的充分燃燒。而各種燃料所需的空氣量是不同的，所以要通過計算確定所需的通風量。   參考文獻： 1.《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（GB50028-93）2002年版 2.《鍋爐房設計規(guī)范》（GB50041-92） 3.《燃油燃氣鍋爐房設計手冊》》 4.蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程.（勞部發(fā)〔1996〕276號）.