燃油燃氣鍋爐房通風設計

摘要：燃油燃氣鍋爐房的火災及爆炸危險性比燃煤鍋爐房大，故燃油燃氣鍋爐房的通風設計尤為重要。它不僅關系到人民生命和國家財產的安全，同時也是能否保證鍋爐正常運行的關鍵。文章介紹了燃油燃氣鍋爐房通風系統設計的原則及通風量的確定，為鍋爐房通風系統的設計提出了自己的觀點，供大家討論。

關鍵詞：燃油燃氣鍋爐房；通風系統設計；余熱；煙氣量；鍋爐燃燒所需空氣量

前言

隨著經濟的發展，環境保護要求的提高，電力及石油、天然氣等能源供求關系的變化，近年來燃油燃氣鍋爐使用得越來越多。目前國內燃油燃氣鍋爐房主要有3種類型：第1類，地區集中供熱鍋爐房；第2類，工廠（企業）獨立供熱鍋爐房；第3類，高層民用建筑供熱鍋爐房。其中第3類鍋爐房為數最多。燃油燃氣鍋爐房中，燃油鍋爐房較多，燃氣鍋爐房較少，但在大中城市中燃氣鍋爐房是發展方向。燃油鍋爐房中，燃燒輕柴油占多數；燃氣鍋爐中，以燃燒天然氣和城市煤氣為主。集中供熱鍋爐房和工廠（企業）獨立供熱鍋爐房，一般均為獨立建筑物；高層民用建筑的供熱鍋爐房一般附屬于主體建筑物內，布置形式有：（1）在主樓頂上，（2）主樓技術夾層，（3）主樓地下層，（4）裙房底層，（5）裙房地下層，（6）裙房頂層。燃油燃氣鍋爐房的火災及爆炸危險性比燃煤鍋爐房大，所以燃油燃氣鍋爐房的消防距離、建筑要求等比燃煤鍋爐房要高。故燃油燃氣鍋爐房的通風設計不僅關系到人民生命和國家財產的安全，同時也是能否保證鍋爐正常運行的關鍵。在鍋爐房設計中除了鍋爐房的位置、容量等要滿足有關規范要求外，其通風系統的設計也是一個重要內容。但由于現有的規范和手冊中涉及通風的內容不多，也沒有具體的給出設計計算方法，給設計帶來一定的困難。本文就這方面問題，做了一些分析、計算，提出了自己的觀點，供大家討論。

一、燃油燃氣鍋爐房通風系統設計原則

（一）根據《鍋爐房設計規范》（GB50041-2008）第15.3.2條規定：鍋爐間、凝結水箱間、水泵間和油泵間等房間的余熱，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冬、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，因此通風量的大小首先應從消除余熱來考慮。

（二）按照《鍋爐房設計規范》（GB50041-2008）第15.3.7條規定：設在其它建筑物內的燃油、燃氣鍋爐房的鍋爐間應設置獨立的送排風系統，其通風裝置應防爆，新風量必須符合下列要求：（1）鍋爐房設置在首層時，對采用燃油作燃料的，其正常換氣次數每小時不應少于3次，事故換氣次數每小時不應少于6次；對采用燃氣作燃料的，其正常換氣次數每小時不應少于6次，事故換氣次數每小時不應少于12次；換氣量中不包括鍋爐燃燒所需空氣量。（2）鍋爐房設置在半地下或半地下室時，其正常換氣次數每小時不應少于6次，事故換氣次數每小時不應少12次；（3）鍋爐房設置在地下或地下室時，其換氣次數每小時不應少于12次；（4）送入鍋爐房的新風總量，必須大于鍋爐房3次的換氣量。（5）送入控制室的新風量，應按最大班操作人員計算。

主要是考慮燃油燃氣鍋爐房所處位置的自然通風條件的好壞來確定通風換氣的次數。避免因燃氣管路系統附件泄漏，通風不良，造成燃氣聚積而產生爆炸危險。

（三）按照《鍋爐房設計規范》（GB50041-2008）第15.3.8條規定：燃氣調壓間等有爆炸危險的房間，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，并應設每小時換氣不少于12次的事故通風裝置。通風裝置應防爆。

（四）按照《鍋爐房設計規范》（GB50041-2008）第15.3.9條規定：燃油泵房和貯存閃點小于45℃的易燃油品的地下油庫，除了采用自然通風外，燃油泵房應有每小時換氣次數12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。易燃油泵房和易燃油庫的通風裝置應防爆。

除35#以上柴油外，各種柴油閃點溫度均大于65℃，各種重油閃點溫度均大于80℃，他們均屬丙類防火等級。一般油泵房內溫度不會超出65℃，不致產生爆炸危險，故通風裝置可不防爆。但易燃油品的閃點溫度小于等于45℃，屬乙類防火等級，有爆炸危險，故對輸送和貯存易燃油品的泵房和油庫，其通風裝置應防爆。

（五）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。

以上是燃油燃氣鍋爐房通風系統設計時要考慮的幾個方面，下面重點討論通風量的確定方法。

二、燃油燃氣鍋爐房通風量的確定

為了敘述的方便，下面以燃油鍋爐房為例，且以 0#柴油為燃料作具體計算。至于燃氣鍋爐房及各種其它燃料，可根據有關資料，參照下面的方法類推。

（一）燃料燃燒空氣需要量和產生的煙氣量

a.空氣需要量：根據有關資料，每kg燃料完全燃燒所需要的空氣量為：

V=αV0=α[（0.85QDW÷4186）+2]

式中：α — 過量空氣系數，一般取1.2；

QDW — 燃料的低位發熱量，對0#柴油為42900kJ/kg；

V0 — 1kg燃料完全燃燒所需要的理論空氣量。則有：

V0=（0.85QDW÷4186）+2=8.71+2=10.71 （m3/kg）

所以每kg燃料完全燃燒所需要的空氣量為：

V=1.2V0=1.2×10.71=12.85 （m3/kg）

b.產生煙氣量：每kg燃料燃燒產生的煙氣量為

Vy=VRO2+V0N2+V0H2O+1.0161（α-1）V0

式中：VRO2=0.01866（Cy+0.375Sy）=1.6 （m3/kg）

V0N2=0.79V0+0.008Ny=8.46 （m3/kg）

V0H2O=0.111Hy+0.0124Wy+0.0161V0=1.67 （m3/kg）

（對0#柴油，Cy=85.6，Sy=0.25，Ny=0.04，Hy=13.5，Wy=0）

則每kg燃料燃燒產生的煙氣量為：

Vy=1.6+8.46+1.67+1.0161×（1.2-1）×10.71

=13.906 （m3/kg）

c.以筆者設計的某鍋爐房為例，設置3臺10t/h的燃油鍋爐（2開1備），其鍋爐間面積約432 m2（24×18m），層高7.9m，每臺鍋爐耗油量為700kg/h。則2臺鍋爐全部滿負荷運行時所需要的空氣量為：

V×700×2=12.85×700×2=17990 （m3/h）

所產生的煙氣量為：

Vy×700×2=13.906×700×2=19468.4 （m3/h）

煙氣量是鍋爐房煙道、煙囪設計的依據。

（二）排除鍋爐房內余熱所需的通風量

a.鍋爐間內余熱計算

鍋爐間的余熱主要來自鍋爐本體、汽水管道及煙道等散熱損失。對于目前普遍使用的進口或國產燃油燃氣鍋爐，外表面積較小，并采用了高熱阻纖維及封閉的外罩殼作為保溫層，散熱損失較小，一般取2%。對于上述3臺10t/h的鍋爐房（2開1備），其余熱量為：

Qf=Q×700×2×2%/4.18=42900×700×2×2%/3600=333.67 （kW）

b.排除余熱所需要的通風量

假如鍋爐房溫度夏季保持在40℃左右，則排除余熱所需通風量為：

Vp= 3600Qf /cρ（tn-tw）

式中：Qf — 鍋爐房內余熱量，由上面計算可得；

c — 空氣的比熱，取1.01kJ/（kg℃） ；

ρ— 空氣的密度，取1.294kg/m3 ；

tn — 室內通風計算溫度，取40℃；

tw — 室外通風計算溫度，廣西地區為31℃。

將有關數值代入上式，可得

V=102123 （m3/h）

（三）經過以上計算，對3臺10t/h的鍋爐房（2開1備），要保持鍋爐間內溫度在40℃以下，則需要約40次/h（102123÷432÷6）的通風量，而為了保證2臺鍋爐滿負荷運行時燃料的充分燃燒，則需要的空氣量約為7次/h（17990÷432÷6）。而目前鍋爐房設計中，排風量一般只有6～12次/h，這樣很難滿足上述要求，所以大多數鍋爐房內溫度較高。如按12次/h通風量反算室內溫度，則室內溫度高達60℃。尤其是在夏季容量較大的地下鍋爐房，由于無法進行自然通風，機械通風量又較小時，其溫度更高，而且往往燃燒所需的空氣量也得不到保證。

三、結束語

（一）燃油燃氣鍋爐房通風系統設計時，首先要計算排除鍋爐房內余熱所需要的通風量，再計算鍋爐燃燒所需要的空氣量。由于燃燒所需要的空氣量是由燃燒器從鍋爐房抽走的，所以在選用鍋爐房送排風機型號時送（補）風機的風量即為排除余熱所需要的通風量，而排風機的風量為上述兩者之差。

（二）根據以上送、排風量，校核是否滿足有關規范要求的排除易燃易爆油氣所需的換氣次數。

（三）所有安裝在有易燃易爆危險房間內的通風裝置應有防爆措施。

（四）確定送、排風量時還要考慮到對鍋爐房內外空氣壓差的影響，因為鍋爐房內保持正壓或負壓關系到燃燒器的調節和煙道、煙囪的設計。

參考文獻：

[1]燃油燃氣鍋爐房設計手冊，機械工業出版社

[2]鍋爐房設計規范（GB50041-2008）

[3]采暖通風與空氣調節設計規范（GB50019-2003）

[4]城鎮燃氣設計規范（GB50028-2006）