锅炉房燃气系统设计问题的探讨

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摘要：燃气锅炉房供气系统的设计是否合理，不仅对保证锅炉安全和可靠运行关系极大，而且对锅炉房系统的投资和运行的经济性有很大影响。因此，在设计时，必须给予足够的重视。调压装置宜设置在单独的建、构筑物内，也可设置在有围护的露天场地内（调压柜），如受条件限制，也可设置在锅炉房建筑内专门的燃气调压间内，燃气调压间应是靠外墙的单层建筑，与相临的房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级，采用轻型结构屋顶和向外开启门窗，地面采用不发生火花的材料，泄爆面积应符合《建筑防火设计规范》的规定，通风换气次数不应小于2次/h，并设置事故排风装置，电气设施应采用防爆设备。本文对锅炉房燃气输配系统的设计及常见问题进行阐述与探讨。

关键词： 燃气锅炉房 燃气输配系统设计 热效率 燃气调压装置   1.锅炉房燃气输配系统设计 　　1.1　燃气管道与设备的位置确定 　　1.1.1　燃气管道位置的确定 　　根据所设计锅炉房的室内与室外环境，依据现行国家标准《城镇燃气设计规范》GB50028-2006，综合考虑埋地、架空燃气管道与建、构筑物及其他专业管道的安全净距要求，确定燃气管道的走向与位置。 　　2.1.2　调压设备位置的确定 　　调压装置宜设置在单独的建、构筑物内，也可设置在有围护的露天场地内（调压柜），并应满足《城镇燃气设计规范》中所规定的与其他建、购筑物的水平净距要求。如受条件限制，也可设置在锅炉房建筑内专门的燃气调压间内，燃气调压间应是靠外墙的单层建筑，与相临的房间用无门窗和洞口的防火墙隔开，建筑耐火等级不低于二级。燃气调压间应采用轻型结构屋顶和向外开启门窗，地面采用不发生火花的材料，应采取自然通风措施，通风换气次数不应小于2次/h，并应有泄压措施。 　　1.1.3　计量设备位置的确定 　　计量设备的安装位置应便于读数、维护、检修；避免磕碰、震动；并应考虑环境温度、油烟、粉尘对燃气表使用寿命的影响。计量装置的工作环境温度宜高于0℃，但不得高于40℃。特殊情况时应根据气候条件、工作环境选择计量装置的类型、材质。计量设备应安装在非燃烧结构内并通风良好的地方，根据气质（干、湿燃气）情况可安装在室内，也可安装在室外，室外安装的燃气计量设备应装在防护箱内。计量装置严禁安装在卧室、更衣室和卫生间（厕所、浴室）和通风不良的房间。    1.2 设备选型 　　1.2.1　调压设备选型 　　(1) 锅炉燃烧器前的燃气压力稳定，对燃烧的工况与安全运行有很大关系。燃烧器前的压力若有增减，燃气流量也会增减，由于压力不稳定，从而造成燃烧不稳定，甚至引起回火和脱火。所以应设置专用调压装置。 　　(2) 一般按最大流量1.2倍及经水力计算所得出的压力要求来选型。 　　(3) 燃气调压装置应选用直接式调压器，因为锅炉启动时需要的燃气流量在瞬时即可达到额定流量。而间接式调压器虽然出口压力较为稳定，但不能满足锅炉瞬时启动的大流量要求。     1.2.2　计量设备的选型 　　锅炉燃烧器运行压力一般比较高，流量计主要选用罗茨表和涡轮流量计。选型前需要准确计算燃烧器的最大与最小用气量，了解设备运行状况及规律。一般应考虑以下几点： 　　(1)燃烧器是否有大火、小火两种运行方式。比如是否两段式点火，是否大火启动小火保温运行等，都需要事先了解，据此来确定最大、最小用气量。     (2)锅炉的使用方式。如果锅炉是24小时运行，当存在不能同时满足最大最小流量计量的精度时，考虑到点火时的流量非常小、时间短，其点火时计量精度问题则可忽略不计。 　　(3)计量表厂家给出的选型要求。罗茨表和涡轮流量计一般都是按工况流量选型，计算时考虑最高压力、最低温度、最小设备流量和最低压力、最高温度、最大设备流量两种极端情况。    1.3　燃气泄漏报警通风系统 　　为了确保锅炉房尤其是设在地下的锅炉房安全用气，应采用高性能、高灵敏度的可燃气体报警系统。 　　　　(1) 报警器探测器（传感元件）有热线型半导体式、半导体式、接触燃烧式、定电位电解式、薄膜式等形式，应根据识别气体的具体情况选用；        (2) 主机应壁挂或盘装在非爆场所的消防减灾中心、值班室等有专人24小时监视的地方，并安装在易观察的位置。为确保主机正常工作，应避免强电、磁场和热源的影响； 　　　　(3) 燃气报警系统必须与燃气快速阀和强制排风设施联锁，当燃气报警装置发出二段报警时，迅速关闭“自动快速切断阀”并起动“强制排风设施”以迅速排除险情，达到安全供气之目的。 　 1.4　放散管的设置 　　锅炉房内的燃气管道上（如母管的末端，炉前两阀门之间等）装设放散管和吹扫口，可以在管道检修或在长期停用后投入运行前，用惰性气体或燃气吹扫其中的残存气体，以确保管道检修或锅炉点火的安全。放散管的安装位置，应根据锅炉房内燃气管道的布置情况决定，以能将管道内燃气或空气吹扫干净为原则。 　 1.5设计的其他注意事项 　　(1)锅炉房燃气管道入口处应装设总切断阀与电磁阀，当锅炉房万一出现事故时，能迅速切断气源，避免事故扩大；或当锅炉房内燃气管道需要检修时，用以关断气源。 　　(2)锅炉房内燃气管道一般采用单母管。常年不间断运行的锅炉房，为保证连续、可靠的供气，宜采用双母管。采用双母管时，每条母管可按锅炉房最大计算耗气量的75%考虑。 　　(3)锅炉房内的燃气管道宜架空敷设，有利于泄露的燃气扩散，避免在室内或室内死角处聚集形成爆炸性气体。密度比空气大的燃气，如高炉煤气、液化气，则宜沿锅炉房外墙敷设，并便于检测。 　　(4)每个燃烧器前的供气支管上，应装置手动关闭阀，用以切断气源和调节流量。 　　(5)对于地下锅炉房室内燃气管道应采用无缝钢管，连接方式采用焊接，所有焊缝按100%射线检测，保证焊接质量。 2.热效率     燃煤锅炉在实际运行中，热效率低，能源浪费大，排尘浓度高，烟气含硫量高，对大气污染严重。尤其是近年来，能源供需和环境污染的矛盾日益突出。而燃气锅炉的热效率高，对大气污染又低，有很好的环保性能。发达国家的燃气锅炉占有相当大的比重，俄罗斯占60%，美国占98%，日本占99%，发展燃气锅炉是大势所趋。因此，我国越来越多的大中城市制定了相应的强制性法规，限制燃煤锅炉的使用，例如北京、上海、西安等地不再批准建设新的燃煤锅炉房，原有的锅炉房一律改造为燃气锅炉。根据新的环保法，对产生大气污染的设备要实行监管，严格限定污染物的排放量，实施“碧水蓝天工程”，推荐使用清洁燃料或天然气，各级政府会采取相应措施，推行燃煤全面及燃气化改造。天然气是目前世界上一种最清洁的燃料，它燃烧充分，产生的灰份、含硫量和含氮量比燃煤低的多。同时，气体燃料通过管道输送，可极大的减小劳动强度，改善劳动条件，降低运行成本。国家“西气东输”、“忠----武输气管线”等工程的实施，为新建燃气锅炉房、锅炉房的煤改气提供了优质、充足、廉价的气源。 3.气体燃料的安全性     气体燃料与空气混合达到一定的浓度，便会形成爆炸性气体，一旦遇上高温和明火，便会发生爆炸。各种气体燃料都有其爆炸浓度范围，例如天然气的爆炸下限为5%，上限为85%。爆炸多发生在锅炉启动和运行中炉膛熄火，有时也会在管道内或锅炉房内发生。这些事故的出现，往往造成燃烧设施或建、构筑物的破坏，甚至造成人员伤亡，损失巨大。同时，可燃气体对人体的危害极大。例如，天然气具有窒息作用，浓度达10%可导致人员死亡；几乎所有的可燃气体含有一氧化碳和重烃，有剧毒。由于可燃气体具有上述易爆、有毒、有腐蚀性的特点，燃气锅炉房供气系统的设计是否合理，不仅对保证锅炉安全和可靠运行关系极大，而且对锅炉房系统的投资和运行的经济性有很大影响。 4.锅炉房的位置 根据现行国家标准《锅炉房设计规范》（GB50041-92），锅炉房可设置在单独建筑物内和高层建筑的裙楼、主楼地下室、半地下室、首层、中间层、和顶层内。同时，各个城市的所供应的燃气类别也不同，有人工煤气、液化石油气、天然气等。因此，应根据锅炉房所在位置、当地燃气供应种类确定合适的燃气。如果锅炉房处在半地下室、地下室内，则禁止采用液化石油气等密度大于空气的燃气作为燃料。  5.燃油燃气锅炉房通风系统设计原则 5.1根据《锅炉房设计规范》（GB50041-92）第13.3.2条规定：锅炉间、凝结水箱间、水泵油泵间等余热，宜采用有组织的自然通风排除，当自然通风不能满足要求时，应设置机械通风。锅炉房内的余热主要来自锅炉本体、汽水管道、烟道、水箱等散热损失。这就涉及到锅炉房内各房间夏季要保持多少温度较合适的问题，而温度的高低决定了采用何种通风方式及通风量的大小。虽然现在的燃油燃气锅炉自动化程度较高，操作人员大多时间在设有空调的控制室内，但其他房间的温度也不宜太高，所以通风量的大小首先应从消除余热来考虑。 5.2按照《锅炉房设计规范》（GB50041-92）第13.3.6至13.3.8条规定：设在其它建筑物内的燃气锅炉间应有每小时不少于3次的换气量，换气量中不包括锅炉燃烧用风量。燃气调压间等有操作危险的房间，应有每小时不少于3次的换气量，当自然通风不能满足要求时，应设置机械通风装置，并应有每小时换气不少于8次的事故通风装置。燃油泵房和贮存闪点小于45℃的易燃油品的地下油库，除了用自然通风外，燃油泵房应有每小时换气次数10次的机械通风装置，油库应有每小时换气6次的机械通风装置。以上三条均是为了保证排除各房间内空气中易燃易爆油气而规定设置的最小通风量。 5.3　锅炉间、油泵油箱间、燃气调压间一般采用水喷雾或气体灭火系统。如采用气体灭火装置，则一旦发生火灾，启动灭火系统工作，同时要关闭通风系统及出入这些房间风道上的阀门。确定火熄灭后，再启动排风系统，排除残留气体，为保证灭火后能从室内下部地带排除残留废气，房间的换气次数不少于4次/h，并于房间下部设置排风口。这就从消防方面规定了排风系统风量。 5.4　燃油燃气锅炉运行时，需要有充足的空气才能保证燃料的充分燃烧。而各种燃料所需的空气量是不同的，所以要通过计算确定所需的通风量。   参考文献： 1.《城镇燃气设计规范》（GB50028-93）2002年版 2.《锅炉房设计规范》（GB50041-92） 3.《燃油燃气锅炉房设计手册》》 4.蒸汽锅炉安全技术监察规程.（劳部发〔1996〕276号）.