談燃氣鍋爐房設計要點

申麗麗

摘要：我國處在工業化、城市化發展階段，環境問題與能源問題的矛盾日益突出。天然氣與煤炭相比，具有明顯的低碳環保優勢，提高天然氣在能源中的比重是我國能源結構優化調整的戰略舉措。燃氣鍋爐燃燒原理為燃氣經配風后使用燃燒器噴入鍋爐爐膛，采用火室燃燒。其特點為燃燒熱強度大，易于實現自動化、智能化控制;并且可以有效降低煙塵排放濃度，減少煙塵對環境的污染。因此目前新建供熱鍋爐房大部分均為燃氣鍋爐房。本文將結合筆者的工程經驗對燃氣鍋爐房設計進行必要的闡述與分析。

關鍵詞：燃氣鍋爐房;熱力系統;安全;節能

一、 燃氣鍋爐房熱力系統設置

（一）鍋爐房設計容量的確定

確定鍋爐房熱負荷時按以下方法：

1）根據熱負荷資料繪制熱負荷曲線或熱平衡系統圖，并計入各項熱損失、鍋爐房自用熱量等。2）當缺少熱負荷曲線或熱平衡系統圖時，鍋爐房總裝機容量Q可按下式計算：

Q= K0 （ K1 Q1+K2 Q2 +K3 Q3 +K4 Q4）（t/h或MW）

式中Q1 、Q2 、Q3 、Q4—分別為供暖，通風和空調，生產，生活的最大熱負荷，t/h或MW

K0—室外管網熱損失及鍋爐房自用系數，一般取1.1～1.2;

K1 、K2 、K3 、K4—分別為供暖，通風和空調，生產，生活熱負荷同時使用系數。

（二）鍋爐循環水泵

循環水泵為整個熱力管網提供動力，循環水泵的流量應根據下式確定。

循環水泵的流量：G=0.86×Q/（tg -th ）（1）

式中：G—循環水泵的質量流量，kg/h;

Q—建筑的采暖熱負荷，W;

tg? 、th? —系統供回水溫度，℃。

熱網循環水泵的總流量按向熱用戶提供的熱水總流量的110%選取。

循環水泵的揚程：H= h1 + h2 + h3

h1—鍋爐房熱交換站中設備及管道的壓力降，m;

h2—熱網供回水干管的壓力降，m;

h3—最不利用戶內部系統的壓力降，m。

（三）系統補給水泵

熱水網的定壓有開式膨脹水箱定壓，水泵定壓和氣體定壓等方式。膨脹水箱定壓系統簡單壓力穩定，但在實際工程中，由于安裝高度受限制而很少使用。補水泵間歇補水定壓設備簡單，管理方便且節省電能，在實際工程中應用較廣。

補水泵平時補水量一般不應小于供熱系統循環流量的2%，事故補水量不應小于系統循環流量的4%。補水泵的揚程以不小于補水點壓力加30KPa～50 KPa的富裕量。定壓點處的壓力值應根據熱水網的水壓圖的要求確定。在一般情況下可按下式求出：p=10H+ps +20

式中p—定壓點壓力值，kPa;

H—最高用戶充水高度，m H2 O

ps— 與熱網供水溫度對應的汽化壓力，kPa

20—安全余量，kPa。

二、燃氣鍋爐房安全設計

（一）消防設施

鍋爐房屬于丁類生產廠房，火災種類為C類，火災等級為中危險級。鍋爐房建筑設計時，考慮采用輕質屋面板和泄壓窗作為泄壓設施，泄壓位置避開人員密集活動區。對于貼鄰或在建筑內部建造的燃氣鍋爐房，根據民用建筑的性質和規模，鍋爐房除設滅火器和消火栓外，可設置火災自動報警系統和自動噴水滅火系統。

（二）鍋爐的防爆

為減輕爐膛和煙道在混合氣體發生爆炸時的破壞程度，應在燃氣鍋爐的爐膛和煙道上設置泄爆裝置。在發生混合氣體爆炸時，防爆門將因爐內或煙道內壓力突然升高而開啟或破裂，泄出高壓氣體，從而減輕爆炸的破壞程度。防爆門的位置應有利于泄壓，應設置在不危及人員安全及轉彎前的適當位置。一般設計時，爐膛和煙道的防爆門面積取不小于0.025㎡/m3? 。

（三）火災自動報警系統

火災自動報警在燃氣鍋爐間爐體上方頂棚設置固定式CO探測器，并按規范要求設置相應的數量和確定報警閥值。當燃氣濃度達到爆炸下限的25%時，燃氣濃度檢測報警器應進行報警，快切閥立即自動切斷氣源，同時啟動事故通風機。鍋爐房內的所有電氣設備和儀表均采用防爆型。

（四）通風系統

燃氣鍋爐房鍋爐間和燃氣計量間等有爆炸性危險的房間應設置通風設施。鍋爐房設置在首層或半地下時，鍋爐間正常換氣次數不小于6次/h，事故換氣次數不小于12次/h;設置在地下室時，換氣次數不小于12次/h。燃氣計量間換氣次數不小于3次/h，事故換氣次數不小于12次/h。送入鍋爐房的新風量，除了補償排風量之外還要計算保證鍋爐燃燒所需空氣量。

三、燃氣鍋爐房節能措施

（一）降低煙氣損失

降低排煙熱損失就要降低排煙的煙氣量和煙氣溫度，降低排煙量可以通過采用比例控制的燃燒器，合理調整燃氣供應和空氣配比，即動態控制燃燒的過量空氣系數來實現。降低煙氣溫度可以采用冷凝式鍋爐或排煙道中加裝熱回收裝置來回收蒸汽冷凝潛熱。

（二）提高運行控制水平

提高運行控制水平就是要實現供需平衡、按需供熱、精確適應系統的負荷變化。目前比較常用的方法是在供水主管道上應設氣候補償器，通過在氣候補償器中預設定鍋爐供暖運行調節參數，并根據室外溫度傳感器反饋回的室外溫度，氣候補償器可計算出當前較為合理的供水溫度，并根據該溫度控制調節電動調節閥的開度，即調節供暖系統回水量與鍋爐供水量的混合比例，從而調節系統的總供水溫度，使鍋爐房供暖系統可以根據室外溫度變化實現“按需供熱”。 根據系統不同，氣候補償器的節能率在5%～10%之間。

（三）使用變頻泵

通常采用循環水泵配變頻控制柜，使水泵可實現變頻運行，從而可根據負荷變化進行流量調節，實現節能運行。但是使用變頻泵要在水力平衡的基礎上使用，當室外供熱管網水力失調的時候，就會出現循環水泵變頻減低供暖系統總循環水量，就會使管網近端用戶的供水流量從超過使用量到適用量，但遠端用戶的供水流量將會從正常降到少量。在燃氣鍋爐房設計時，如果沒有解決好室外供熱網水力失調，就進行循環水泵變頻器的安裝，不僅不能解決水力失調問題，還會浪費投資。同時也需要調節補水泵的轉速及流量，從而能快速、及時、連續的補充系統的漏水量，使系統能安全穩定的運行，同時避免補水泵長期處于額定運行狀態，有效地降低了電耗。

（四）降低鍋爐排污熱損失

鍋爐排污是保證鍋爐正常運行的一項措施，采用自動排污，盡量減少鍋爐排污量，相應就減少了鍋爐排污熱損失。一般低壓鍋爐排污率每增加1%，就增加燃料消耗0.2%。

四、鍋爐房燃氣供氣系統

可以間斷供熱的燃氣鍋爐房燃氣管道常采用單母管供氣;常年不間斷供熱的鍋爐房，應采用從不同氣源點，不同燃氣調壓裝置接來的二路供氣的雙母管，從而確保燃氣鍋爐的安全穩定運行。在燃氣管線進戶處設置燃氣切斷電磁閥，該電磁閥與鍋爐房燃氣濃度報警裝置聯動，當燃氣泄露報警時電磁閥自動關閉切斷燃氣供應。

燃氣管道應設置放散管、取樣口和吹掃口，設置吹掃放散管目的是在檢修工作時或長時間停止工作再投入運行前，為防止燃氣空氣混合物進入爐膛引起爆炸而必須進行的工作。放散管應引至室外，其排出口應高出鍋爐房屋脊2米以上。

五、結語：

在燃氣鍋爐房的施工設計過程中有許多需要注意的要點，本文就主要設備選擇、安全設計、節能設計、燃氣設計等方面進行了相應的分析。燃氣鍋爐房的設計需要設計人員認真研究，不斷優化設計方案，充分發揮燃氣鍋爐在緩解能源緊張和環境保護方面的積極作用。

參考文獻：

[1]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]GB 50041-2008，鍋爐房設計規范[S].