天燃氣采暖設施的電氣設計

劉偉

（甘肅省城鄉規劃設計研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

作者所在城市歷史上一直是一座重度污染城市，由于受地理環境、工業結構和布局、沙塵天氣影響，空氣污染十分嚴重，為改善城市大氣環境質量，近年來連續實施了“藍天計劃”、清潔能源改造計劃、冬季大氣污染防治特殊工程、環境污染綜合治理行動計劃等多個專項治理行動計劃，環境空氣質量持續改善，蔚藍天空、清新空氣不斷涌現。其中煤改氣工程全面實施，天燃氣采暖設施廣泛使用，用氣安全成為設計的重中之重，特別是天然氣屬于易燃易爆氣體，防爆設計至關重要。防爆設計應包含兩方面內容，一方面是《建筑設計防火規范》中要求的鍋爐設施爆炸導致的建筑防爆，另一方面是《爆炸危險環境電力裝置設計規范》要求的爆炸危險環境電氣裝置防爆，第一方面多為建筑專業的內容，文中不再表述，以下所述防爆為第二方面的內容。

1 天然氣采暖設施

天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮、水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體。天然氣相對密度0.6左右，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性，天然氣在送到最終用戶之前，為助于泄漏檢測，還要用硫醇、四氫噻吩等來給天然氣添加氣味。天然氣爆炸極限為5%-15%（占空氣中體積%），相對容易爆炸。

民用天然氣采暖設施多為燃氣壁掛爐、燃氣鍋爐。

1.1 燃氣壁掛爐

燃氣壁掛爐，單臺設備額定熱輸入不超過100kW（低熱值），多用于住宅、商業、辦公等劃分為較小面積的區域使用，住宅壁掛爐多設置在廚房、廚房陽臺等處，商業、辦公等公共場所設置在專用壁掛爐間，采暖、熱水兩用，壁掛爐的使用、維護均由用戶自理。

1.2 燃氣鍋爐

燃氣鍋爐，單臺設備額定熱功率為0.7-70MW，多用于單體、小區等較大面積的區域使用，燃氣鍋爐需單獨設置鍋爐間、水處理間，采暖鍋爐為專用采暖，如需熱水，需單獨設置熱水鍋爐，燃氣鍋爐由物業統一管理、維護。

2 天然氣采暖設施用房火災危險性類別的確定

2.1 重點、核心

天然氣采暖設施電氣設計的重點是設備用房火災危險性類別的定性，核心是防爆設計，天然氣爆炸極限為5%-15%，根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014中第3.1.1條，燃氣鍋爐房生產的火災危險性為丁類，那么燃氣鍋爐房需要按照爆炸危險環境進行電氣設計嗎？

1）根據《城鎮燃氣設計規范》GB50028-2006中附錄第D.0.2條中規定“在生產中使用明火的設備的附近區域，如燃氣鍋爐房等，用電場所可以劃分為非爆炸危險區域”，規范明確燃氣鍋爐房為非爆炸危險區域。

2）根據《鍋爐房設計規范》GB50041-2008中第15.2.2條規定：“燃油、燃氣鍋爐房的鍋爐間、燃氣調壓間、燃油泵房、煤粉制備間、碎煤機間和運煤走廊等有爆炸和火災危險場所的等級劃分，必須符合現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》GB50058的有關規定”，條文說明解釋：“燃氣中如天然氣的主要成分為甲烷，與空氣形成5%-15%濃度的混合氣體時易著火爆炸。因而天然氣調壓間屬于防爆建筑物”。條文說明上只明確天然氣調壓間屬于防爆建筑物，沒有明確燃氣鍋爐間為防爆建筑物。但條文說明明確不同環境的建筑物和構筑物內所選用的電機和電氣設備，均應與各個不同環境相適應，可見燃氣鍋爐房的鍋爐間的電氣設備應根據生產特點和工藝區別對待，不需整體按照爆炸危險環境區域考慮。

3）根據《建筑設計防火規范》GB50016-2014中9.3.16條規定“燃氣鍋爐房應選用防爆型的事故排風機”，條文說明解釋機械通風方式保持鍋爐房良好通風方式，使遺漏或揮發的可燃氣體與空氣混合氣體的濃度不能達到其爆炸下線值的15%，即為1.25%，考慮排風機工作中可燃氣體濃度可能達到爆炸極限值，為防止爆燃事故發生，規定采用防爆電機以保障安全。

從以上三條現行規范條文可以確定燃氣鍋爐房生產的火災危險性為丁類，整體不需要按照爆炸危險環境進行電氣設計。

2.2 設計要求

燃氣壁掛爐用房的火災危險性，燃氣、防火規范均沒有對燃氣壁掛爐用房的火災危險性予以明確，有些地方的消防部門、審圖機構均要求非住宅類的燃氣壁掛爐間需按照爆炸危險環境進行電氣設計，從規范來看，燃氣壁掛爐用房沒有要求，住宅內燃氣壁掛爐用房均沒有按照爆炸危險環境設計，同理，非住宅類的燃氣壁掛爐間也無需均按爆炸危險環境設計，這只是地方行政管理部門考慮公共建筑安全，提高了標準。

3 天然氣采暖設施的配電設計

3.1 燃氣壁掛爐

燃氣壁掛爐采用電源頻率50HZ，額定電壓單相220V交流電源供電，電氣設計要求如下：

1）燃氣壁掛爐安裝位置的側方高于壁掛爐底部處設置專用防水電源插座。

2）應有可靠的電氣接地。

3）供電回路設漏電保護，剩余動作電流值為30mA。

4）電源線采用銅材質，最小芯線截面不應小于2.5mm2。

5）室內溫控器采用220V交流電源時，控制回路應與電源系統隔離。

6）燃氣壁掛爐處應設天然氣探測器，探測器設置在頂部，當探測到燃氣泄漏時，聯動可復位式燃氣關斷閥關閉，同時發出聲音警報信號。

3.2 燃氣鍋爐房

燃氣鍋爐房多分為鍋爐間和水處理間，由于設有燃氣鍋爐、循環泵、補水泵、軟水裝置等設備，一般設有配電間或配電室，采用電源頻率50HZ，額定電壓三相380V交流電源供電，電氣設計要求如下：

1）區域性燃氣鍋爐房、重要建筑燃氣鍋爐房，用電負荷不低于二級，應按照兩路電源供電。

2）應設專用接地線。

3）應設等電位聯結。

4）鍋爐供電回路設漏電保護，剩余動作電流值為30mA。

5）電源線采用銅材質，最小芯線截面應按設備額定功率確定。

6）應設置天然氣探測器和感溫探測器，探測器探測到燃氣泄漏、火警時，聯動可復位式燃氣關斷閥關閉，同時發出聲音警報信號。

7）設置機械通風設施應選用防爆型的事故排風機，設施應設置導除靜電的接地裝置。

4 個人所見

4.1 防爆

根據燃氣、防火相關現行規范，燃氣鍋爐房可不按爆炸危險環境電氣設計，但《建筑設計防火規范》GB50016-2014中明確燃氣鍋爐房設置爆炸泄壓設施，設置獨立通風系統，設置防爆事故風機，設置導除靜電的接地裝置，可見規范采取了多項建筑防爆措施，由于時有燃氣設施爆炸事故發生，燃氣鍋爐房鍋爐間除應按照本文3.2電氣設計外，應該提高設計標準，整體按照爆炸危險環境2區進行電氣設計，要求如下：

1）鍋爐間電氣設備保護級別選用Ga、Gb或Gc級。

2）線纜應采用銅芯護套電線或穿金屬管，金屬管應設隔離密閉。

3）接地采用TN-S系統。

4）防雷按照第二類防雷建筑物設置。

4.2 公共建筑燃氣壁掛爐間可按正常環境進行電氣設計，選用非防爆產品。

5 結語

燃氣鍋爐房額定熱功率大，用氣量多，設置集中，鍋爐間設計整體多按照爆炸危險環境進行電氣設計，更多的是考慮消防安全，許多消防主管部門、圖紙審查機構也都要求按照爆炸危險環境設計，體現了對燃氣鍋爐房火災引起爆炸的高度重視，提高燃氣鍋爐房的安全水平，防止事故發生，確保人民群眾生命財產安全。

燃氣壁掛爐額定熱功率小，用氣量少，設置分散，壁掛爐間設計按照正常環境進進行電氣設計，更多的是考慮設置便利、使用靈活，由于壁掛爐都是由用戶自己使用維護，安全重點是設備合格、正確使用、定期維護，無需提高設計標準。