淺談燃氣鍋爐房的電氣設計

白 璐

(寧夏寶塔石化設計院〈有限公司〉 電儀部，寧夏 銀川750001)

0 引言

煤層氣俗稱“煤礦瓦斯”,是寶貴的優質能源和化工原料,主要用于民用和工業用燃料、發電、汽車燃料等。近幾年來,隨著煤層氣產業的快速發展,有關燃煤鍋爐放改燃氣鍋爐房、新建燃氣鍋爐房的工程也在不斷增加,為長期受到限制的燃氣鍋爐房的應用推廣創造了條件,就燃氣鍋爐房的電氣設計,交流探討設計實踐中存在的疑難問題及解決辦法,談幾點體會。

1 燃氣鍋爐房與燃煤鍋爐房的不同在以下幾個方面

（1）燃料不同。燃煤鍋爐房鍋爐用的燃料是塊狀煤.燃氣鍋爐房鍋爐用的燃料是煤層氣。

（2）環境不同。燃煤鍋爐房鍋爐間基本屬于正常環境。燃氣鍋爐房鍋爐間屬于爆炸危險環境。

（3）輔機不同。燃煤鍋爐有一整套與之配套的輔機。如鼓風機、引風機、出渣機、爐排傳動機構等，以及與之相應的電氣控制設備。燃氣鍋爐只有一個相應燃燒器及控制器，配套簡單。

（4）排煙不同。燃煤鍋爐中的煤燃燒后產生大量的煙塵和煤渣，不僅污染環境還要占地堆放和處理爐渣，同時還需一個高聳的煙囪來排放煙塵。燃氣鍋爐天然氣燃燒后生成水和二氧化碳。正由于燃氣鍋爐房與燃煤鍋爐房有著不同之處，因此燃氣鍋爐房的電氣設計除了與燃煤鍋爐房有相同點，還有其獨特的地方。

2 燃氣鍋爐房的特點

（1）燃料:使用的氣體燃料是煤層氣，煤層氣的主要成分是甲烷(CH4)，分子量為16，其引燃溫度分級屬T1 組，最小點燃電流分級為ⅡA 級，其氣態比重約0.6，輕于空氣。

（2）防爆:甲烷的爆炸極限是3%-15%，所謂爆炸極限是指燃氣與空氣混合后遇火種能夠高速燃燒的濃度范圍。這個范圍的最低濃度成為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。

（3）環境:按爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范GB50058-92第2.2.1 條規定： 爆炸性氣體環境危險區域劃分天然氣鍋爐房的鍋爐問屬2 區，即在正常運行時不能產生爆炸性氣體混合物，即使出現也僅是在短時間存在爆炸性氣體混合物，因此要求有很好的室內通風及應設置泄壓面如輕質屋面和易于泄壓的窗戶。

（4）可燃氣體檢測:《民用建筑電氣設計規范》(JGJT16-92)24.13.1條和24.13.2 條規定： 用天然氣或其它可燃氣體作燃料的鍋爐房等建筑內應設置可燃氣體檢測報警裝置。按此規定在鍋爐間內應設置固定式或移動式可燃氣體氣敏探測器和報警裝置，其報警裝置的主機則安裝在正常環境的房間內。

3 工程實例

3.1 工程概述

燃氣鍋爐房的電氣設計就是根據燃氣鍋爐房的電氣防爆及可燃氣體檢測報警的兩大特點進行的。下面通過介紹筆者所在單位的燃氣鍋爐房的電氣設計來初步探討其中的一些問題。

一化學品有限公司新建的燃氣鍋爐房為總裝機容量10t／h 的蒸汽鍋爐房，作為全年生產用蒸汽熱源，最大負荷10t／h，工作壓力1.25MPa。選用一臺10t／h 燃油燃氣鍋爐，一臺8t／h 導熱油鍋爐。該鍋爐房地上一層建筑面積：240m2，高度：5.7m，耐火等級：二級。鍋爐房電源自室外引入，電壓為220V／380V。

3.2 供電要求

該天然氣鍋爐房總安裝容量為30KW，供單位生產用氣，停電會造成不小的損失，因此用電負荷等級按二級負荷確定，雙電源供電，自動切換。鍋爐房作等電位聯結，接地保護為TN—S 系統，按二類防雷建筑物設防，煙囪采用避雷針保護，采用共用接地裝置.接地電阻不大于1 歐姆，鍋爐房內設火災自動報警及聯動系統，自動滅火系統為蒸汽滅火系統。設置有電話及信息網絡系統。為了保證鍋爐房安全連續生產，加速故障處理過程和防止誤操作，對鍋爐電氣設備采用計算機控制。鍋爐自動控制系統：鍋爐采用PLC 控制器對水位、壓力、溫度燃燒狀態等進行自動檢測和控制，自帶計算機通訊接口(RS485)，實現微機管理或通訊功能。

3.3 可燃氣體檢測

可燃氣體布線見圖1, 燃氣檢測報警器裝置選用是防爆可燃氣體探測器及相應的可燃氣體報警控制器,每個探測器的檢測面積,參考中華人民共和國石油天然氣行業標準《可燃氣體檢測報警器使用范圍》第3.2 條:每個可燃氣體探測器的檢測面積一般15nf 左右，由于天然氣比空氣輕，設計圖中探測器均勻布置固定安裝在頂板上。但筆者認為，應首先考慮將可燃氣體探測器布置在鍋爐燃燒器(二級釋放源)上方和煙囪附近及可燃氣體易聚集的死角等重點檢測部位，然后根據剩余面積進行均布，以滿足檢測要求。在鍋爐間共布置8 只,具體布置如下圖1所示。

圖1 可燃氣體探測布線圖

3.4 火災自動報警及聯動系統

參照《燃油、燃氣熱水機組生活熱水供應設計規程》CECSI34：2000第l1.0.6 條的規定，燃氣泄爆報警裝置除應聯動事故風機外，尚應聯動切斷供氣氣源閥及聯動起動蒸汽滅火系統。本工程對報警控制要求：當可燃氣體探測器檢測到室內所泄漏的可燃氣體濃度達到爆炸極限下限的20%時，控制器發出報警信號并及時強行起動事故排風機；當泄漏濃度上升到爆炸極限下限的25%時除繼續發出報警信號外，還應立即關閉氣源進氣總管的進氣總電磁閥，關閉氣源，以防泄漏事故進一步擴大。但是否聯動強起蒸汽滅火系統，筆者認為似無必要，因為蒸汽滅火系統在何時起動實難決定，啟動早了無用，啟動晚了已發生爆炸，因此該滅火系統只是作為非可燃氣體泄漏的普通火災的消防之用。

3.5 照明系統

除鍋爐間選用防爆開關，防爆插座以外，設計圖中鍋爐間的防爆照明燈具安裝于頂板，筆者認為，安裝高度以距地3 米為宜，可免去安裝在頂板時為維護燈具而登高爬梯的困難，燈具可采用墻壁式3O。安裝方式，照度應達到100LX。

3.6 本安環境

根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058—92 第2.3.7條和2.3.9 條的劃分，凡直通鍋爐間的區域或雖然有門但與燃燒器的距離小于4.5 米的區域，均應劃入爆炸危險環境2 區，其所有電氣均應作隔爆設計，隔爆設計將使造價急速上升，為使非鍋爐間的其它區域處于本安環境，設計時應做到如下幾點：1）與鍋爐問相鄰的區域盡可能封閉，并設置防火分隔阻燃體；2）封閉不了的區域可設計兩道互鎖門，當一道門開啟時，另一道門不能被同時打開；3）管線由正常環境場所進入爆炸危險場所時，保護鋼管兩端應用密封材料進行封堵。

3.7 防雷與接地

為防止雷電感應和防止雷電反擊，天然氣鍋爐房所有金屬框架、平臺、梯子、泵及電纜橋架等均應不少于兩處與接地干線相連，接地干線構成環路，接地干線、支線采用鍍鋅扁鋼埋地暗設及沿梁、柱、平臺明設。為防側擊雷及感應雷，進出建筑的電源線路及弱電線路設計時均應設過電壓保護器。天然氣管道在輸送天然氣過程中，氣體與管壁的摩擦會產生靜電，為防止靜電及漏電引起過大的電位差而產生電氣火災，完善的等電位聯接必不可少，要將天然氣鍋爐房內所有電氣裝置的外露導電部分和電氣裝置外的可導電部分互相連通而使電位相等或接近，以消除可能產生的過大電位差。

4 結束語

隨著天然氣產業的不斷發展，大容量的燃氣鍋爐也會隨之出現，到那時燃氣鍋爐房的電氣設計又將會面臨新的課題，這有待于我們在總結以往經驗的基礎上去探索研究。

［1］中華人民共和國建設部.GB50041-2008 鍋爐房設計規范[S].北京：中國計劃出版社出版，2008.

［2］石油工業出版社編寫.SY 6503-2000 可燃氣體檢測報警器使用范圍[S].北京：石油工業出版社，2000.

［3］中華人民共和國建設部.JGJ/T16-2008 民用建筑電氣設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

［4］中華人民共和國化工部.GB50058-92 爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1992.

［5］中國機械工業聯合會.GB500582-2009 供配電系統設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

［6］CECSI34：2000 燃油、燃氣熱水機組生活熱水供應設計規程[S].北京：中國建筑設計研究院，2002.